失效分析复习材料

失效分析复习材料

第一章

1、失效：当这些零件失去了它应有的功能时，则称该零件失效失效的三种情况：

（1）零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等而完全丧失其功能；

（2）零件在外部环境作用下，部分的失去其原有功能，虽然能够工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺

寸超差等；

（3）零件虽然能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。

2、失效分析 Failure Analysis：通常是指对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技术活动。就是研究

失效现象的特征和规律，从而找出失效的模式和原因。第二章

1、失效的主要形式及原因

序号失效类型失效形式

直接原因

1 过量变形失效

a. 扭曲（如花键）

b. 拉长（如紧固件）

c. 胀大超限（如液压活塞缸体）

d. 高低温下的蠕变（如动力机械）

e. 弹性元件发生永久变形

由于在一定载荷条件下发生过量变形，零件失去应有功能，不能正常使用。

2 断裂失效

一次加载断裂（如拉伸、冲击、持久等）

由于载荷或应力强度超过当时材料的承载能力而引起。

环境介质引起的断裂（应力腐蚀、氢脆、液态金属脆化，辐照脆化和腐蚀疲劳等）

由于环境介质、应力共同作用引起的低应力脆断。

疲劳断裂：低周疲劳，高周疲劳。弯曲、扭转、接触、拉-拉、拉-压、复合载荷谱疲劳与热疲劳，高温疲劳等。

由于周期（交变）作用力引起的低应力破坏。

3 表面损伤失效

磨损：主要引起几何尺寸上的变化和表面损伤（发生在有相对运动的表面）。主要有粘着磨损和磨粒磨损。

由于两物体接触表面在接触应力下有相对运动造成材料流失所引起的一种失效形式。

腐蚀：氧化腐蚀和电化学腐蚀，冲蚀，气蚀，磨蚀等。局部腐蚀和均匀腐蚀。

环境气氛的化学和电化学作用引起。

2、失效的来源：

设计问题;材料选择上的缺点;加工制造及装配中存在的问题;不合理的服役条件。 3、残余应力的产生：（1）热处理残余应力（2）焊接残余应力（3）表面化学热处理引起的残余应力（4）电镀引起的残余应力（5）切削加工残余应力（6）铸造残余应力

4、残余应力影响：

对静强度的影响；对硬度的影响；对疲劳强度的响（一般，当承受交变应力的构件存在压缩残余应力时，构件的疲劳强度提高；当存在拉伸残余应力时，构件的疲劳强度下降。）；对脆性破坏和应力腐蚀开裂的影响。 5、消除残余应力的方法：

（1）去应力退火（2）回火或自然时效处理（3）加静载（或动载）（4）火焰烘烤法第三章1、材料失效分析的步骤： 1，调查失效事件的现场 2，收集背景材料 3，深入研究分析 4，

综合归纳所有信息并提出初步结论 5，重现性试验或证明试验 6，确定失效原因并提出建议措施 7，写出分析报告等内容。 2、不同断口的处理方法：

（1）在干燥大气中断裂的新鲜断口防止锈蚀，防止手指污染断口及损伤断口表面；（2）对于断后被油污染的断口，要进行仔细清洗。（3）在潮湿大气中锈蚀的断口。（4）在腐蚀环境中断裂的断口，在断口表面通常覆盖一层腐蚀产物，这层腐蚀产物对分析致断原因往往非常重要。 3、断口分析的任务：

（l）确定断裂的宏观性质。塑性断裂/脆住断裂/疲劳断裂等。

（2）确定断口的宏观形貌。纤维状断口/结晶状断口；有无放射线花样及有无剪切唇等（3）查找裂纹源区的位置及数量。裂纹源区的所在位置是在表面、次表面还是在内部，裂纹源区的数目，在存在多个裂纹源区的情况下，它们产生的先后顺序是怎样的等；

（4）确定断口的形成过程。裂纹是从何处产生的，裂纹向何处扩展，扩展的速度如何等；（5）确定断裂的微观机制。解理型/准解理型/微孔型，沿晶型/穿晶型等；

（6）确定断口表面产物的性质。断口上有无腐蚀产物或其他产物，何种产物，该产物是否参与了断裂过程等。 4、主断面的宏观判断方法：

所谓主断面就是最先开裂的断裂面

（1）利用碎片拼凑法确定主断面；（2）按照“T”型汇合法确定主断面或主裂纹；（3）按照裂纹的河流花样确定主裂纹。

5、断裂源区的判断方法：

裂纹源区是断裂破坏的宏观开始部位。

（1）利用断口上的“三要素”特征确定裂纹源区；（2）利用断口上的“人”字纹特征确定裂纹源区；（3）根据断口上的放射花样确定裂纹源区；（4）根据断口上的“贝纹”线确定裂纹源区。（5）将断开的零件的两部分相匹配，则裂缝的最宽处为裂纹源；（6）根据断口上的色彩程度确定裂纹源区——氧化色（程度），锈蚀情况，油污等；（7）断口表面的损伤情况碰撞，摩擦等；（8）断口的边缘情况剪切唇，毛刺等。 6、解理型断裂，微孔型断裂的形貌特点

（1）解理断裂解理断裂的特点：解理断裂是正应力作用下金属的原子键遭到破坏而产生的一种穿晶断裂。其断裂的特点是，解理初裂纹起源于晶界、亚晶界或相界面并严格沿着金属的结晶学平面扩展，其断裂单元为一个晶粒尺寸。断口形貌特征：河流花样及解理台阶。（2）微孔型断裂微孔型断裂，又叫微孔聚集型断裂，它是指塑性变形起主导作用的一种延性断裂。微孔型断裂的微观电子形貌呈孔坑、塑坑、韧窝、迭波花样。在孔坑的内部通常可以看到第二相质点或其脱落后留下的痕迹，这是区别断裂的主要微观特征。第四章

1、腐蚀疲劳与应力腐蚀开裂的区别P192表格

应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking, SCC）系金属在应力（残余应力、热应力、工作应力等）和腐蚀介质共同作用下，而引起的一种破坏形式。在静拉应力作用下金属的腐蚀破坏，一般称为应力腐蚀开裂；而在交变应力作用下金属的腐蚀破坏，则称为腐蚀疲劳。

特征

应力腐蚀开裂

腐蚀疲劳

应力条件

1、高于临界应力的静拉伸应力、压应力不产生

2、低应变速度的动应力

3、多为残余应力

1、临界值以上具有振幅的动应力（包括压应力）

2、静应力不产生

3、多为工作应力和热应力

材料/介质条件