金属腐蚀及腐蚀失效分析
金属材料失效分析案例PPT
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案例四：金属材料脆性断裂 失效
失效现象描述
金属材料在无明显塑性变形的情况下 突然断裂，断口平齐，呈脆性断裂特 征。
断裂发生时，材料内部存在大量微裂 纹和空洞。
断裂前材料未出现明显的塑性变形， 无明显屈服现象。
失效原因分析
材料内部存在缺陷，如微裂纹、夹杂物等，降低 了材料的韧性。
金属材料在加工过程中受到较大的应力集中，如 切割、打孔等操作，导致材料内部产生微裂纹。
失效机理探讨
电化学腐蚀
金属材料与腐蚀介质发生 电化学反应，导致表面氧 化或溶解。
应力腐蚀
金属材料在应力和腐蚀介 质的共同作用下发生脆性 断裂。
疲劳腐蚀
金属材料在交变应力和腐 蚀介质的共同作用下发生 疲劳断裂。
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案例三：金属材料热疲劳失 效
失效现象描述
金属材料表面出现裂 纹
疲劳断裂，即在交变 应力的作用下发生的 断裂
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疲劳断裂通常发生在应力集中的 部位，如缺口、裂纹或表面损伤 处。
失效原因分析
金属材料在循环应力作用下，微观结 构中产生微裂纹并逐渐扩展，最终导 致断裂。
应力集中、材料内部缺陷或表面损伤 等因素可加速疲劳裂纹的萌生和扩展 。
失效机理探讨
金属疲劳断裂是一个复杂的过程，涉及微观结构、应力分布、材料缺陷等多个因素。
应力腐蚀开裂
在腐蚀介质和应力的共同作用下，焊接接头 处发生应力腐蚀开裂，裂纹扩展导致断裂。
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金属材料在低温环境下工作，材料的韧性下降， 容易发生脆性断裂。
失效机理探讨
金属材料的脆性断裂通常是由 于材料内部存在缺陷或应力集 中导致的微裂纹扩展。
在低温环境下，金属材料的韧 性下降，容易发生脆性断裂。
金属材料失效分析1-断裂
一、理论断裂强度σm
1、定义：如果一个完整的晶体，在拉应力作用下， 使材料沿某原子面发生分离，这时的σf就是理论断 裂强度。
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2、断裂强度计算
假设原子间结合力随原子间距按正弦曲线变化，
周期为λ， 则:
a0
m
sin
2 x
其中: σm理论断裂强度
试 样形 状
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四、断口三要素的应用
根据断口三要素可以判断裂纹源的位置及宏观裂纹扩展方向 裂纹源的确定： ①利用纤维区，通常情况裂源位于纤维区的中心部位，因此找到纤维
区的位置就找到了裂源的位置； ②利用放射区形貌特征，一般情况下，放射条纹的收敛处为裂源位置； ③根据剪切唇形貌特征来判断，通常情况下裂纹处无剪切唇形貌特征，
而裂源在材料表面上萌生。
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裂纹扩展方向的确定： ①纤维区指向剪切唇 ②放射条纹的发散方向 ③板状样呈现人字纹（chevron pattern）
其反方向为 源扩展方向
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§3、断裂过程
裂纹形成 裂纹扩展：亚稳扩展（亚临界扩展阶段）
失稳扩展
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裂纹形成的位错理论 （裂纹形成模型或机制） 1、位错塞积理论—stroh理论 2、位错反应理论—cottrel理论 3、位错墙侧移理论 4、位错交滑移成核理论 5、同号刃位错聚集成核理论
亚稳扩展：裂纹自形成而扩展至临界长度的过程 特点：扩展速度慢，停止加载，裂纹停止扩展
裂纹总是沿需要需要消耗扩展功最小的路径，条 件不同，亚稳扩展方式、路径、速度也各不相同 失稳扩展：裂纹自临界长度扩展至断裂 特点：速度快，最大可达声速； 扩展功小，消耗的能量小； 危害性大，总是脆断
不锈钢失效处理
不锈钢失效处理不锈钢是一种常用的金属材料，具有耐腐蚀、高强度和美观等特点。
然而，在某些情况下，不锈钢可能会出现失效问题，例如腐蚀、应力腐蚀开裂、疲劳断裂等。
以下是对不锈钢失效处理的概括介绍，字数控制在2000字以内。
1.腐蚀失效处理：腐蚀是不锈钢常见的失效形式之一。
当不锈钢遭受到腐蚀介质时，可能会导致表面腐蚀、晶间腐蚀或者局部腐蚀等问题。
处理腐蚀失效的方法包括：-选择合适的不锈钢材料：根据腐蚀介质的性质和条件选择适合的不锈钢材料，例如316不锈钢在酸性环境中具有更好的耐蚀性能。
-防护涂层：使用防护涂层，如喷涂防腐漆、涂覆聚合物涂层等，保护不锈钢表面免受腐蚀介质侵蚀。
-控制环境条件：通过调整温度、湿度、气体成分等环境条件，减少腐蚀介质对不锈钢的腐蚀作用。
-表面处理：采用电化学抛光、机械抛光等方法，去除表面氧化物和杂质，提高不锈钢的耐腐蚀性能。
2.应力腐蚀开裂处理：应力腐蚀开裂是由于在特定环境中受到应力作用而导致的不锈钢开裂。
处理应力腐蚀开裂的方法包括：-降低应力：通过优化设计、改变构件结构或使用减应力装置等方式，降低不锈钢所受到的应力水平。
-控制环境条件：控制环境中的温度、湿度、气体成分等因素，减少应力腐蚀开裂的发生。
-选择合适的不锈钢材料：根据应力腐蚀开裂的敏感性和环境要求，选择适合的不锈钢材料。
3.疲劳断裂处理：疲劳断裂是由于循环载荷作用下的应力集中而导致的不锈钢断裂。
处理疲劳断裂的方法包括：-优化设计：通过合理的构件设计、避免应力集中和减小应力幅值，延缓疲劳裂纹的产生和扩展。
-表面处理：通过表面强化处理（如喷丸处理、涂覆等）提高不锈钢材料的表面硬度和抗疲劳性能。
-加工控制：在不锈钢的加工过程中，控制加工质量、避免过度加工和温度过高等因素，减少不锈钢的残余应力和组织缺陷。
4.维护保养：定期进行不锈钢设备和构件的维护保养是预防失效的重要措施。
维护保养包括清洁、防锈涂层的修复和更换、及时排除隐患等。
金属贮罐腐蚀失效分析及预防措施(修改)
金属贮罐腐蚀失效分析及预防措施东北化工建设（大连）有限公司范业军摘要金属贮罐及辅属设施劣化最常见的形式是遭受各种腐蚀，针对金属贮罐中常出现的腐蚀失效形式及其产生原因进行分析，总结若干种金属材料贮罐的腐蚀防护措施，，并以一例腐蚀严重的液氯贮罐为例对抑制金属贮罐腐蚀的方法进行了讨论。
1．金属贮罐的主要腐蚀失效形式及原因金属贮罐及辅属设施劣化最常见的形式是遭受各种腐蚀，因此，对贮罐检查的主要目的就是要发现腐蚀的部位，并确定腐蚀的实际状况。
贮罐的外部腐蚀，主观的外部腐蚀最易发生在罐底，由此引出的问题也最严重。
罐底的铺垫物中可能含有能对罐底钢板产生腐蚀作用的物质，例如，铺垫的煤渣中会含有硫，当水气进入时就会产生很强的腐蚀作用；当铺垫的沙层中有粘土时，就会产生电偶腐蚀，在粘土集中的部位会产生腐蚀凹坑。
在作罐底铺垫层施工时，如果其排水系统处理不好，罐底就可能存水。
通常，通过向罐底注入沥青可以减轻这种不可预测的腐蚀。
如果罐内储存的介质有腐蚀性，且罐底有泄漏，那么泄漏出的介质积聚将会对罐的外部产生严重腐蚀。
虽然罐的安装位置高出地面，但是若其与基础的密封不好，也会使潮气进入罐底，在罐底与基础之间积聚，水分聚积的部位会加速罐底的腐蚀。
如果贮罐属埋地罐，那么在其罐壁的下部也易发生严重的腐蚀。
有时，当管的外保温与地表水相接触时，地表水可渗入保温层，并通过保温层扩散到罐壁，引起管壁的外部腐蚀。
大气会对贮罐的全部外表面产生程度不同的腐蚀作用。
大气环境越差，腐蚀越严重。
譬如，大气中的硫及其他酸性物质会以存积于贮罐外表面的形式对罐外表面产生腐蚀作用，如果贮罐及其辅助设施的外表面没有防腐油漆，那么这种大气所产生的腐蚀作用会对其外表面产生严重的腐蚀，任何表面漆层的起皮、裂口，都会使该处的金属因腐蚀物质的浓缩而成为腐蚀起源。
贮罐的结构形式也会对外部腐蚀产生影响。
譬如，老式的铆接式贮罐。
在其铆钉孔处往往容易形成因腐蚀介质浓缩而形成的缝隙腐蚀。
金属材料失效分析报告
金属材料失效分析报告1. 引言金属材料在各个领域中扮演着重要的角色，但在长期使用过程中，由于各种原因可能会出现失效现象。
本报告旨在对金属材料失效进行分析，找出失效原因，并提出相应的解决方案。
2. 背景金属材料失效是指金属材料在使用过程中出现性能下降、功能丧失或完全损坏的情况。
失效可能由多种因素引起，包括材料本身的缺陷、外界环境的影响以及使用条件的变化等。
了解失效的原因对于改进材料性能和延长材料寿命具有重要意义。
3. 失效原因分析3.1 材料缺陷金属材料在制备过程中可能存在一些内在的缺陷，如晶体结构缺陷、晶界缺陷和孔洞等。
这些缺陷可能导致材料的机械性能、化学性能或导电性能下降，从而引起失效。
3.2 外界环境影响外界环境对金属材料的影响也是导致失效的重要原因之一。
例如，金属材料在高温、高湿度或腐蚀性环境中容易发生氧化、腐蚀和脆化等反应，从而导致失效。
3.3 使用条件变化金属材料的使用条件变化也会对其性能产生影响，进而导致失效。
例如，金属材料在受到过大的载荷或振动时可能会发生疲劳失效；在温度变化较大的情况下，热膨胀会导致应力集中，从而引发失效。
4. 失效分析方法为了确定金属材料失效的具体原因，通常采用多种分析方法。
以下是常用的几种分析方法：4.1 金相分析金相分析是通过对金属材料的显微组织进行观察和分析来确定失效原因的一种方法。
通过金相分析，可以了解材料的晶体结构、晶界状况、缺陷情况等，从而找出可能导致失效的因素。
4.2 化学分析化学分析可以确定金属材料的成分，包括主要元素和杂质元素的含量。
通过分析材料的成分，可以判断是否存在元素偏析、化学反应等导致失效的原因。
4.3 力学性能测试力学性能测试可以评估金属材料的强度、韧性、硬度等机械性能。
通过测试，可以了解材料的性能是否达到设计要求，从而判断失效是否与机械性能有关。
4.4 环境试验环境试验是通过模拟实际使用条件，暴露金属材料在不同环境下，观察其性能变化和失效情况。
金属构件失效分析
03
金属构件失效案例分析
案例一：疲劳失效
总结词
疲劳失效是金属构件最常见的失效形式之一，由于在循环应力或交变应力的作用下，金属构件逐渐产生疲劳裂纹 并扩展，最终导致断裂。
详细描述
疲劳失效通常发生在承受循环应力或交变应力的金属构件中，如发动机曲轴、齿轮等。疲劳裂纹通常起源于构件 表面或亚表面，裂纹扩展过程中会受到应力集中的影响，如缺口、划痕等。疲劳失效的原因包括材料缺陷、应力 集中、温度变化等。
05
结论
金属构件失效分析的意义
保障工业安全
通过对金属构件失效进行分析，可以及时发现潜在的安全隐患， 避免因构件失效导致的工业事故。
提高产品质量
通过失效分析，可以找出产品设计、制造或使用过程中的问题，为 改进产品提供依据，提高产品质量。
促进科技进步
失效分析涉及多个学科领域，如材料科学、力学、化学等，对促进 相关学科的科技进步具有重要意义。
金属构件失效分析
目 录
• 引言 • 金属构件失效分析方法 • 金属构件失效案例分析 • 金属构件失效预防措施 • 结论
01
引言
主题简介
金属构件失效分析是一门研究金属构 件失效原因、失效模式和失效机理的 学科。
它涉及到材料科学、力学、腐蚀科学 等多个领域，对于保障金属构件的安 全可靠性和延长其使用寿命具有重要 意义。
THANK YOU
严格控制加工过程
确保金属构件在加工过程中不受损伤 ，如防止过度切割、弯曲或冲压，以 减少应力集中和微裂纹的形成。
定期进行维护和检查
制定维护计划
根据金属构件的使用环境和条件，制定合理的维护计划，包括定期清洁、涂层保护和紧 固件检查等。
定期检查与监测
金属材料的失效分析
实验序号：7 实验项目名称：金属材料的失效分析一、实验目的及要求1.了解失效分析的意义、目的2..熟悉失效分析的类型及分析思路3.利用显微镜对失效试样进行断口失效分析二、实验设备（环境）及要求金相显微镜、体式显微镜、抛光机、实验样品。
三、实验内容与步骤㈠实验内容1.失效分析的目的⑴防止同类失效现象重复发生⑵失效分析是机械产品设计、制造的依据⑶消除隐患，确保产品安全可靠⑷失效分析可以提高产品的信誉2.失效的形式及其类型失效的分类比较复杂，按其失效机理将失效分为：断裂失效；变形失效；磨损失效；腐蚀失效等四种类型。
⑴断裂失效断裂是指金属或合金材料或机械产品在力的作用下分成若干部分的现象。
它是个动态的变化过程，包括裂纹的萌生及扩展过程。
断裂失效是指机械构件由于断裂而引起的机械设备产品不能完成原设计所指定的功能。
断裂失效类型有如下几种：①解理断裂失效；②韧窝破断失效；③准解理断裂失效；④疲劳断裂失效；⑤蠕变断裂失效；⑥应力腐蚀断裂失效；⑦沿晶断裂失效；⑧液态或固态金属脆性断裂失效；⑨氢脆断裂失效；⑩滑移分离失效等。
⑵变形失效所谓变形通常是机械构件在外力作用下，其形状和尺寸发生变化的现象。
从微观上讲是指金属材料在外力作用下，其晶格产生畸变。
若外力消除，晶格畸变亦消除时，这种变形为弹性变形；若外力消除，晶格不能恢复原样，即畸变不能消除时，称这种变形为塑性变形。
变形失效是指机械构件在使用过程中产生过量变形，即不能满足原设计要求时变形量。
一般情况下将变形失效分为弹性变形失效和塑性变形失效两种。
弹性变形失效将使机械构件表面不留任何损伤痕迹，仅是金属材料的弹性模量发生变化，而与机械构件的尺寸和形状无关；塑性变形失效将导致机械构件表面损伤，其机械构件的形状与尺寸均发生变化。
⑶磨损失效磨损是摩擦作用下物体相对运动时，表面逐渐分离出磨屑而不断损伤的现象。
磨损失效是指由于磨损现象的发生使机械零部件不能达到原设计功效，即不能达到原设计水平。
金属材料失效分析
金属材料失效分析金属材料是工程中常用的材料之一，然而在使用过程中，金属材料可能会出现各种失效现象，如断裂、疲劳、腐蚀等。
对金属材料失效进行分析，可以帮助我们了解失效的原因，从而采取相应的措施来预防和解决失效问题。
首先，我们需要了解金属材料失效的分类。
金属材料失效可以分为静态失效和动态失效两种。
静态失效是指在受到静态载荷作用下，金属材料出现破坏的现象，如拉伸断裂、压缩变形等。
而动态失效则是指在受到动态载荷（如振动、冲击等）作用下，金属材料出现疲劳、冲击破坏等现象。
其次，金属材料失效的原因也是多种多样的。
其中，设计缺陷、材料缺陷、应力集中、环境腐蚀等是导致金属材料失效的常见原因。
在设计阶段，需要充分考虑材料的选择、零件的结构和应力分布等因素，以减少设计缺陷对金属材料失效的影响。
同时，在材料制造过程中，也需要控制材料的质量，避免材料缺陷对失效的影响。
此外，应力集中也是导致金属材料疲劳失效的重要原因，因此需要采取相应的措施来减轻应力集中的影响。
环境腐蚀则是导致金属材料腐蚀失效的主要原因之一，因此需要选择合适的防腐蚀措施来延缓金属材料的腐蚀速度。
另外，对金属材料失效进行分析，需要运用一些分析方法。
常见的分析方法包括金相分析、断口分析、应力分析等。
金相分析可以帮助我们了解金属材料的组织结构和性能，从而判断材料的质量和性能是否符合要求。
断口分析则可以通过对断口形貌的观察和分析，了解失效的原因和方式。
应力分析则可以帮助我们了解材料在不同载荷作用下的应力分布情况，从而对失效进行预测和分析。
综上所述，金属材料失效分析是工程中重要的一环，对于预防和解决金属材料失效问题具有重要意义。
通过对失效的分类、原因和分析方法的了解，可以帮助我们更好地预防和解决金属材料失效问题，从而保障工程的安全和可靠性。
希望本文的内容能够对您有所帮助，谢谢阅读！。
海洋环境下金属结构腐蚀状况分析
海洋环境下金属结构腐蚀状况分析随着海洋资源的开发利用和海洋工程建设的不断推进，金属结构在海洋环境中扮演着重要的角色。
然而，由于海洋环境的特殊性质，金属结构很容易受到腐蚀的损害。
本文将对海洋环境下金属结构腐蚀的状况进行分析，以期提供对相关领域从业人员的参考和借鉴。
一、海洋环境下金属结构腐蚀的原因1.1 水的电化学性质海洋水电解液中含有大量溶解的盐类，如氯离子、溴离子等，这些离子会与金属表面进行电化学反应，导致金属结构的腐蚀。
1.2 海洋环境中的氧气海洋中氧气的含量相对较高，可以与金属表面发生化学反应，形成金属氧化物，从而加速金属结构的腐蚀。
1.3 海洋环境中的水流和波浪海洋中的水流和波浪会带来机械冲刷和摩擦作用，使金属表面的防腐涂层磨损，从而暴露出金属结构，易于腐蚀。
二、海洋环境下金属结构腐蚀的类型2.1 电化学腐蚀在海洋环境中，金属结构的腐蚀主要是由于电化学反应所引起的。
电化学腐蚀包括：金属的阳极腐蚀、金属的脱落腐蚀和金属的局部腐蚀等。
2.2 化学腐蚀海洋环境中的酸性物质、盐类等化学物质也会对金属结构进行化学腐蚀，例如硫化物腐蚀、硝酸盐腐蚀等。
2.3 动力腐蚀海洋环境中的水流和波浪对金属结构进行机械冲刷和摩擦作用，引起金属表面的腐蚀，这种腐蚀被称为动力腐蚀。
三、海洋环境下金属结构腐蚀的影响3.1 结构安全金属结构腐蚀会导致金属的强度降低，使得结构的承载能力下降，可能会引发结构的坍塌和事故。
3.2 经济损失金属结构因腐蚀而提前失效，需要进行维修和更换，给企业和个人带来巨大的经济负担。
3.3 环境污染金属结构腐蚀会产生大量的腐蚀物，对海洋环境造成污染，影响海洋生态系统的平衡。
四、海洋环境下金属结构腐蚀的预防与控制4.1 选择合适的材料在设计和施工金属结构时，应选择适应海洋环境腐蚀要求的材料，如不锈钢、带有防腐涂层的钢等。
4.2 进行防腐处理在金属结构投入使用之前，应对其表面进行防腐处理，如电镀、镀锌、热浸镀等，以增加金属结构的抗腐蚀能力。
氯离子对不锈钢的腐蚀和腐蚀失效分析
氯离子对不锈钢的腐蚀和腐蚀失效分析引言：不锈钢以其优良的防腐性能被广泛应用于工业和日常生活领域。
然而，长期受到氯离子的侵蚀会导致不锈钢的腐蚀和腐蚀失效，从而影响其使用寿命和性能。
因此，深入研究氯离子对不锈钢的腐蚀机理和腐蚀失效分析对于提高不锈钢的抗腐蚀性能具有重要意义。
腐蚀机理：腐蚀失效分析：氯离子对不锈钢的腐蚀失效表现主要包括晶间腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂和均匀腐蚀。
晶间腐蚀是指在晶界处发生的腐蚀现象，由于晶界处氧化膜的缺陷，氯离子容易通过晶界进入金属基体，造成腐蚀。
点蚀是指在不锈钢表面形成局部的腐蚀坑，氯离子在这些局部缺陷处聚集形成小氯离子电池，导致具有负电荷的金属离子从中析出，从而形成小坑。
应力腐蚀开裂是指在受到应力作用的环境中，金属在存在氯离子的条件下发生腐蚀引起的开裂现象。
均匀腐蚀是不锈钢表面整体被氯离子侵蚀，形成均匀的腐蚀。
腐蚀防护措施：为了减少不锈钢的腐蚀和腐蚀失效，可以采取一系列的腐蚀防护措施：1.选择合适的钢种：合适的不锈钢钢种具有较高的耐腐蚀性能，可以更好地抵御氯离子的侵蚀。
2.表面处理：通过表面处理提高不锈钢的表面质量，增强其耐腐蚀性能。
如机械抛光、喷砂、酸洗等。
3.添加合适的合金元素：添加合适的合金元素，如钼、铬等，可以提高不锈钢的抗氯离子腐蚀性能。
4.制备氧化膜：在不锈钢表面形成致密的氧化膜，可以防止氯离子的进一步渗透。
5.控制环境中氯离子的浓度：控制环境中氯离子的浓度，降低氯离子对不锈钢的侵蚀程度。
结论：氯离子对不锈钢的腐蚀和腐蚀失效是由于氯离子穿透氧化膜与金属基体发生化学反应，导致不锈钢的电子流失和腐蚀加速。
腐蚀失效包括晶界腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂和均匀腐蚀。
为了提高不锈钢的抗腐蚀性能，可以采取选择合适钢种、表面处理、添加合金元素、制备氧化膜和控制环境中氯离子浓度等腐蚀防护措施。
深入研究氯离子对不锈钢腐蚀的机理和腐蚀失效分析，对于提高不锈钢的抗腐蚀性能具有重要意义。
腐蚀失效的基本类型
金属与其表面接触的介质发生反应而造成的损坏称为腐蚀。
腐蚀失效的特点是失效形式众多，失效机理复杂。
腐蚀失效占金属机械构件失效事故的比例相当高，仅次于疲劳断裂。
尤其是在化工、石油、电站、冶金等工业领域中，其腐蚀失效的事故较多，造成的损失是巨大的。
因此对腐蚀失效的研究和预防在失效分析中是非常重要的工作。
1、均匀腐蚀失效----是最常见的一种腐蚀，又称全面腐蚀失效。
它的特征是在整个暴露的金属构件表面或相当大的面积上发生化学或电化学反应而被腐蚀，构件由于腐蚀减薄而最终失效。
均匀腐蚀耗费掉大量金属材料，但比其它腐蚀失效的危险度小，比较容易进行预测和防腐，当金属材料减薄至一定程度后就进行更换，不至于造成突然断裂，对于均匀腐蚀常用腐蚀速率：毫米/年(mm/a)来表示。
均匀腐蚀的防护措施：选择合适的材料，可降低腐蚀速率。
在金属表面涂覆耐蚀涂层或镀层。
在工况介质许可情况下，在接触环境中添加缓蚀剂。
采用阴极保护。
2、电偶腐蚀----在电解质中，两种不同的金属相接触，由于电位不同，构成一个微电池，严重腐蚀发生在电极电位低的阳极上。
在机械构件最多见的是在异金属的管子接头处，异金属螺栓或铆钉的连接处，异金属焊料的焊接处。
如加热水箱或锅炉一般用钢板制成，外接水管若用铜管，则水箱和锅炉很快被腐蚀报废。
电偶腐蚀的重要影响因素----大阴极与小阳极，如一艘高级游艇用钢制铆钉铆接蒙乃尔合金制作的壳体，在海水中使用仅几周，铆钉被腐蚀掉，船解体沉没。
电偶腐蚀预防措施：（1）尽可能使用电极电位接近的异金属连接。
（2）避免使用大阴极、小阳极。
（3）异金属连接处采用加绝缘材料。
（4）表面采用涂层或镀层，与腐蚀介质隔离。
3、腐蚀疲劳：在具有腐蚀性的介质中，金属材料的疲劳极限（或疲劳强度）显著降低。
腐蚀疲劳的机理较为复杂，通常认为，腐蚀疲劳是一种局部腐蚀与周期交变载荷共同作用下引起开裂的一个复杂过程。
腐蚀疲劳开裂的影响因素：较应力腐蚀更为复杂。
除材料本身及环境介质外，受力因素也相当复杂，应力幅值和频率对其影响很大。
失效机理分析
失效机理分析故障模式是故障的表现形式，通常被描述成故障发生时产品的状态，相当于“病症”。
故障原因是引起产品产生故障的过程、事件和状态，是对故障模式的解释，相当于“病因”。
故障机理是引起产品产生故障的物理、化学和生物等变化的内在原因，相当于“病理”o 在分析装备故障时，一般把失效看作事件，而把故障作为状态。
一个产品已经不具备完成规定功能的能力，那么该产品就失去了应有的效用，这样的事件就称为失效。
产品失效后，就不能执行规定的功能，该产品就处于故障状态。
因此，一般把故障机理叫做失效机理。
失效机理研究装备发生故障的内在原因及其发展规律，即劣化理论。
失效机理往往由于装备、零部件（元器件）、材料、使用环境的差别而不同。
下面介绍机械零件和电子元器件的失效机理。
2.2.1 机械零件失效机理机械零件失效机理一般表现为磨损、变形、断裂、膺蚀与材料老化等。
下面介绍机械零件磨损、变形、断裂、腐蚀的失效机理、影响因素及其预防对策。
2.2.1.1 磨损摩擦与磨损是自然界的一种普遍现象。
当零件之间或零件与其他物质之间相互接触并产生相对运动时，就称为摩擦。
零件的摩擦表面上出现材料损耗的现象称为零件的磨损。
材料损耗包括两个方面：一是材料组织结构及性能的损坏；二是尺寸、形状及表面质量（粗糙度）的变化。
如果零件的磨损超过了某一限度，就会丧失其规定的功能，引起设备性能下降或不能工作，这种情形称为磨损失效。
据统计，装备故障约有123是由零件磨损失效引起的。
例如，发动机汽缸磨损失效后，会导致油耗激增，承载能力下降，曲轴箱窜气，机油烧损，冲击振动等。
根据摩擦学理论，零件磨损按其性质可以分为磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损和腐蚀磨损。
下面将分别分析前四种磨损，而腐蚀磨损将在腐蚀失效中介绍。
1．磨损的一般规律零件磨损的外在表现形态是表层材料的磨耗。
在一般情况下，总是用磨损量来度量磨损程度。
不论摩擦系统有多复杂，零件摩擦表面的磨损量总是随摩擦时间延续而逐渐增长。
零件失效分析作业不锈钢管点蚀
304不锈钢管的点蚀失效案例分析窦建城一、案例介绍本案例讨论的是某食品机械公司的一套管壳式冷凝器，其中空心冷却管材质均为304不锈钢。
使用一段时间后，发现有多根冷却管在焊缝处或者管材本身发生点蚀现象，点蚀孔穿透管材本身，孔的形状为不规则圆形，半径≤3mm。
冷却管中所通的冷却液为无色透明状，管材外壁光亮如新，但是管材内壁有大量浅黄色沉积物。
经现场用硝酸银溶液（AgNO3）对工作时流经管内的冷却液进行滴定，明显产生大量的白色AgCl沉淀，由此可以证明工作环境中氯离子的存在。
为了证明CL-离子对304不锈钢的腐蚀作用进行了一系列的实验。
二、304不锈钢介绍304不锈钢（是一种通用性的不锈钢材料，防锈性能比200系列的不锈钢材料要强。
耐高温方面也比较好，一般使用温度极限小于650℃。
304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。
对氧化性酸，在实验中得出：浓度≤65%的沸腾温度以下的硝酸中，304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。
对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力。
三、宏观形貌对该304不锈钢管腐蚀样品进行宏观检查，样品表面光亮，直径φ15mm的空心圆柱，但在管材中部以及侧断面有明显的点蚀现象，点蚀孔穿透管材本身，孔的形状为不规则圆形，半径≤3mm。
图1 304不锈钢管外观形貌四、金相与X射线荧光能谱仪分析1.金相分析将该样品切割为20mm的长度的试样，并将圆柱表面压平，方便进行金相显微镜观察，首先借助砂纸除去试样表面的杂物，再使用金相砂纸对试样逐级抛光，用无水乙醇对抛光表面清洗，烘干后，用王水腐蚀。
最后用金相显微镜观察样品点蚀孔处的显微组织，并通过对304不锈钢的金相分析，来研究是否也存在应力腐蚀裂纹。
图2为试样表面所拍金相照片，可以明显的看到试样表面存在多个黑色点蚀孔。
图2 试样表面金相照片2.X射线荧光能谱仪分析X射线荧光能谱仪。
是对被测试样中所含元素进行定性定量分析最为准确的仪器之一。
腐蚀行为和机理分析及其对材料的影响
腐蚀行为和机理分析及其对材料的影响腐蚀是指在物体表面被化学反应破坏的现象，它可以导致金属、塑料、陶器、玻璃等各种材料的破坏和老化。
腐蚀损失严重时，会导致工业和国民经济方面的巨大损失，对于个人生活也会造成相应的困扰和损失。
本文将介绍腐蚀行为和机理分析，探讨对材料的影响。
一、腐蚀行为和机理分析1.1 腐蚀行为腐蚀行为主要包括：点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳、应力腐蚀等。
点腐蚀是由于局部缺陷，如锈窝、孔洞、气泡等的存在导致。
晶间腐蚀又叫晶粒腐蚀，是在晶粒间发生的腐蚀现象，它主要是由于退火不当、材料不纯、焊接等原因导致的晶间腐蚀比较常见。
腐蚀疲劳是由于材料在应力循环变化的作用下，表面出现微小的裂纹，进而发生腐蚀破坏的现象。
应力腐蚀则是由于材料在受应力作用下，同时又处于腐蚀介质中，导致材料的腐蚀现象。
1.2 腐蚀机理腐蚀机理主要有化学腐蚀、电化学腐蚀、微生物腐蚀等。
化学腐蚀是指在化学介质中，材料表面与介质发生的一连串的化学反应，导致材料损失。
电化学腐蚀是电化学反应和化学腐蚀相结合的一种腐蚀。
微生物腐蚀是由微生物介入导致的一种化学反应，形成一种黑色的物质，对材料造成危害。
二、腐蚀对材料的影响腐蚀对材料有着严重的负面影响：它会导致金属部件的力学性能、物理性能和化学性能等方面的变化，严重影响其功能，同时还会导致外观变化，并降低其使用寿命。
接下来就分别从几个方面来探讨腐蚀对材料的影响。
2.1 力学性能变化腐蚀会导致材料的强度、抗拉、抗压等力学性能变差，例如压力容器、锅炉、飞机发动机、桥梁等构件通常经常暴露于恶劣环境中，腐蚀会削减这些构件的强度，导致事故、事故隐患增多。
因此腐蚀对于建筑、机械、冶金、石油化工、核工业等腐蚀比较严重的行业造成了较大的危害影响。
2.2 物理性能变化腐蚀会导致材料的密度、电阻率、热导率等物理性能变化，这些变化可能会导致材料失效，影响某些设备或过程的正常运作。
例如，电气设备、导线、管道等设备都会受到腐蚀的影响。
金属材料的失效分析及预防措施
金属材料的失效分析及预防措施金属材料广泛应用于各行各业的生产制造中，无论是建筑、汽车、航空、电子等领域，都有它的身影。
然而，在长期使用过程中，金属材料的失效问题也逐渐凸显出来。
本文将从失效分类、失效原因及预防措施等方面进行阐述。
一、失效分类金属材料的失效可分为三种类型，即塑性失效、疲劳失效、腐蚀失效。
塑性失效是指金属材料在受到极限载荷时失去了所需的强度和韧性。
塑性失效的表现形式是材料出现塑性变形和局部断裂，导致材料无法承载更大的荷载。
疲劳失效是由于材料长期受到重复载荷而引起的损坏现象，表现形式是材料出现微小的疲劳裂纹，逐渐扩展至材料疲劳断裂。
疲劳失效是金属材料使用寿命最主要的影响因素。
腐蚀失效是指金属材料在各种腐蚀介质中被破坏的现象，腐蚀失效不仅可以削弱材料的机械性能，还会严重影响材料的外观质量和安全性。
二、失效原因1. 缺陷金属材料中的缺陷主要包括气孔、夹杂、裂纹等，这些缺陷会极大地影响金属材料的机械性能，尤其是抗拉强度和韧性。
缺陷的产生一般由于生产过程中制造不当，产品加工时的人为因素或金属材料的裂纹扩展等情况导致。
2. 微观结构金属材料的微观结构是影响金属材料力学性能和疲劳性能的关键因素。
包括晶粒大小、晶界、孪晶、位错等等。
严重的晶界变异、加工硬化和冷处理等诸多因素都会引起失效。
3. 环境因素金属材料在各种环境介质中失效的机制不同。
一般来说，金属材料在高温、潮湿、腐蚀和氧化介质中失效更为明显。
高温介质下，金属材料的力学性能、结构和化学性质都发生了变化，包括晶体生长、晶粒长大、孪晶形成等。
潮湿介质下，金属材料很容易发生腐蚀失效。
三、预防措施1. 提高金属材料的强度和韧性针对塑性失效和疲劳失效，我们应该采取措施提高材料的强度和韧性。
具体包括选择高质量的原材料、严格掌握生产制造过程，领先的材料设计和成型技术，科学的表面处理和热处理等。
2. 减少金属材料中的缺陷针对金属材料中存在的缺陷，我们可以采取一系列措施，如选择有良好制造工艺和管理制度的优秀供应商，提高产品生产工艺，采用超声波探伤、磁粉探伤等无损检测技术。
材料失效分析
材料失效分析一、名词解释1.缝隙腐蚀：由于金属表面与其他金属或非金属表面形成狭缝或间隙，并有介质存在时在狭缝内或近旁发生的局部腐蚀称缝隙腐蚀。
2.腐蚀疲劳：是材料在循环应力和腐蚀介质的共同作用下产生的一种失效形式。
3.解理断裂：金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称这种断裂为解理断裂。
4.解理：一般而言，如果某种矿物的晶体，在有些方向上比较脆弱、容易“受伤”，破裂面通常就沿着脆弱的方向裂开，并且表面平整光滑，这种破裂面的性质被称为解理。
5.磨损：相互接触并作相对运动的物体由于机械、物理和化学作用，造成物体表面材料的位移及分离，使表面形状、尺寸、组织及性能发生变化的过程。
6.冲蚀磨损：亦称浸蚀磨损，它是指流体或固体以松散的小颗粒按一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损。
7.粘着磨损：也称咬合（胶合）磨损或摩擦磨损。
是相对运动物体的真实接触面积上发生固相粘着，使材料从一个表面转移到另一表面的一种现象8.失效：是指产品因微观结构和外观形态发生变化而不能满意地达到预定的功能。
根据其严重性，失效也可称为事件、事故或故障。
9.失效分析：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，也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。
10.应力腐蚀：主要是金属材料在特有的合金材料环境下，由于受到应力或者特定的腐蚀性介质影响，产生的一种滞后开裂或滞后断裂的腐蚀性破坏现象。
11.氢脆：由于氢导致金属材料在低应力静载荷下的脆性断裂，也称为氢致断裂。
12.蠕变：金属材料在外力作用下，缓慢而连续不断地发生塑性变形的现象。
13.疲劳：材料、零件和构件在循环加载下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹，或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。
二、单选题&三、判断题1.失效类型：初期失效、随机失效、耗损失效。
材料失效分析范文
材料失效分析范文材料失效分析是指对材料在使用过程中遭受失效的原因进行系统的分析和研究。
材料失效可能会带来安全隐患、物质损失以及环境污染等问题。
因此，进行材料失效分析对于材料的开发、设计、制造和使用具有重要的意义。
下面将从失效形式和原因两个方面进行材料失效分析的介绍。
一、失效形式在材料失效分析中，我们首先需要关注材料失效的形式。
常见的材料失效形式包括以下几种：1.疲劳失效：材料在长期的受力状态下出现裂纹，并最终导致断裂。
疲劳失效主要发生在循环加载的材料中，如金属材料和复合材料。
2.腐蚀失效：材料与介质发生化学反应引起的失效。
腐蚀失效主要包括普通腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等。
3.磨损失效：是指材料表面由于摩擦、冲蚀或研磨等作用而逐渐损耗，最终导致功能丧失。
4.弹性失效：材料在长期受力状态下出现塑性变形，超过其弹性极限并导致失效。
5.热失效：材料在高温环境下发生相变、膨胀或氧化等物理和化学变化，导致失效。
二、失效原因材料失效的原因主要包括以下几个方面：1.设计不合理：材料的失效可能是由于设计上的问题引起的。
例如，材料在设计时未能考虑到受力状态、环境因素或负荷变化等情况。
2.质量问题：材料的质量问题也是导致失效的主要因素之一、例如，材料制造过程中存在工艺不合理、材料本身存在缺陷或杂质等问题。
3.介质环境：材料失效可能与工作介质的性质和环境有关。
例如，介质的腐蚀性、温度、湿度等因素可能引发材料的腐蚀或热失效。
4.使用条件：材料的使用条件也是导致失效的一个关键因素。
例如，材料受到过大的负荷、频繁的振动或温度变化等情况可能导致失效。
5.维护不当：材料在使用过程中的维护不当可能导致失效。
例如，材料的拆卸、安装、维修或保养不规范可能造成材料的损伤或失效。
三、失效分析方法对于材料失效的分析，我们可以采用以下的步骤和方法：1.收集失效样品：通过现场调查和样品采集等方式，获得失效的材料样品。
2.失效分析：利用显微镜、扫描电镜等仪器对失效样品进行观察和分析，发现失效的表面形貌、组织结构等信息。
铸造生产过程中腐蚀机理分析及防治研究
铸造生产过程中腐蚀机理分析及防治研究一、前言在铸造生产过程中，腐蚀现象是一种常见的问题。
腐蚀不仅对铸件的质量产生负面影响，而且可能会影响工业生产的效率。
因此，对于铸造生产中腐蚀机理的深入分析，并针对不同的腐蚀现象实施相应的防治措施，是提高铸造生产质量和效率的关键。
二、铸造生产中腐蚀机理分析腐蚀是指材料在受到化学或电化学作用时所遭受的一种破坏性作用，导致材料表面的腐蚀层产生，并加速了材料的失效。
在铸造生产中，腐蚀主要以金属腐蚀和烧蚀两种形式出现。
1.金属腐蚀金属腐蚀是指铸件表面金属与周围环境中的氧气、水分、酸、碱等物质发生化学反应，导致铸件表面腐蚀的现象。
金属腐蚀通常是由于铸件表面的氧化层破裂导致的。
此外，金属腐蚀也可能是由于铸件表面的污染物质所引起的。
2.烧蚀烧蚀是指铸件表面因为受到高温和烟气等物质的侵蚀而发生的腐蚀现象。
在铸造行业中，烧蚀通常发生在铸造模具的内部表面或空腔区域。
烧蚀现象主要是由于长期使用模具产生的，其对铸造生产的影响也比较显著。
三、铸造生产中腐蚀的防治研究腐蚀不仅会对材料产生损害，也会对生产产生影响。
因此，必须对腐蚀进行防治。
1.金属腐蚀的防治金属腐蚀的防治措施主要是在铸件表面形成稳定的氧化物膜，防止金属与环境发生反应。
目前，铸造行业应用较多的防治措施是采用镀锌和电镀等表面处理方法来防止腐蚀。
此外，合理使用防腐剂、选用耐腐蚀材料等也是有效的防止金属腐蚀的措施。
2.烧蚀的防治烧蚀对铸造生产的影响较大，因此需要对其进行积极防治。
具体措施包括：- 对模具进行防热材料的涂覆，降低表面温度，减少烧蚀的可能性；- 增强模具的冷却系统，使温度均匀分布，避免局部产生过高温度而导致烧蚀；- 在设计模具结构时，减少内部结构空腔的数量和大小，避免烟气在其中积聚；- 加强模具的清洁保养，定期进行检查和维护，发现烧蚀现象及时处理。
四、结语铸造生产中腐蚀是重要问题之一，解决腐蚀问题能够提高产品的品质和工业生产的效率。
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二.腐蚀及其危害
2.腐蚀的危害
金属因腐蚀带来的经济损失十分惊人，据估计
全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约相当于年 产量的 30% ，假如其中 2/3 可回炉再生，仍有 10%的钢铁将由于腐蚀而一去不返。 腐蚀造成的间接损失远比金属材料本身的价值 大得多，如发电厂的锅炉管爆裂，更换一根不 过几百元，但引起许多工厂停产，其实际损失 无法估量。
金属腐蚀及腐蚀失效分析
目录 CONTENTS
1 2 3 引言 腐蚀与其危害 腐蚀失效分析 腐蚀产物分析
4
一.引言
二.腐蚀及其危害
1.腐蚀的概念
金属腐蚀，是金属和周围介质接触时由于发生 化学和电化学作用而引起的破坏现象。
从热力学观点，除少数贵金属 ( 如金、铂 ) 外，
各种金属都有转变成离子的趋势，就是说金属 腐蚀是自发的普遍存在的现象。
四.腐蚀产物分析
1.腐蚀产物分析主要目的
(1) 确定失效部件所处的介质环境及可能对部件 造成的损伤。 (2) 根据腐蚀产物来判断部件可能受到的损伤及 其程度。 (3) 根据腐蚀产物的转变及其转变程度判断失效
发生的大致时间。
四.腐蚀产物分析
1.腐蚀产物分析主要目的
(4) 由沉积物(特别是浮尘地区性)的种类和沉积 层的厚度来判断失效发生的时间和地点(对于流动的
用外加应力、材料内部实际存在的裂纹长度和 裂纹尖端应力强度来评价材料可靠性与寿命预测。 对于环境腐蚀损伤引起的失效应在模拟实际环 境下进行断裂力学试验，如在氢脆(HE)、应力腐蚀 (SCC) 和腐蚀疲劳 (CF) 的环境服役的部件，应测定 出该材料在相应环境下的阀值KI HE、KI SCC和KI CF 等。
二.腐蚀及其危害
2.腐蚀的危害
英国 1969 年发布著名的“赫尔 (Hoar) 报告”， 每年最少损失13.65亿英镑。
பைடு நூலகம்
1986 年美国因为金属腐蚀损失和防止腐蚀采用 的技术费用共计达 1260 亿美元， 1995 年美国腐 蚀工程师(NACE)协会统计每年的腐蚀经济损失 更高达3000亿美元。
2.腐蚀失效分析程序
(1) 取样、分类、标识和样品原始状态的保护。
是失效分析的关键环节，决定着分析工作的成 败，应在经过初步视觉低倍校验并确定裂纹源(如果 是断裂失效件)之后进行。 注意事项： 取样前作好样品分类和编号，做出明显标识， 以免混乱。特别注意对样品腐蚀产物的保护和对其 原始状态的保护，远离高温、低温、腐蚀介质以及
2015 年我国因腐蚀造成损失约 5000 元人民币， 大约点GDP的4%。
三.腐蚀失效分析
1.腐蚀失效分析的目的
找出发生腐蚀现象的原因。 总结腐蚀规律，分析腐蚀机理。 从材料、介质、工况等角度找出防止或减缓腐 蚀的方法，为提高材料或设备的使用寿命，节
约成本，增加效益提供理论依据。
武器或装备)。
(5) 腐蚀产物是否有其他部件腐蚀产物的转移， 对该部件的失效可能产生的影响。
(6) 最后也是最重要的是判断断裂失效的性质。 确定失效部件所处的介质环境及可能对部件造成的 损伤。
四.腐蚀产物分析
2.腐蚀产物的来源
(1) 环境介质与金属发生化学与电化学反应的产 物。如氧化还原反应产物(如脱成分腐蚀出现的单体 铜等)。 (2) 在外部环境的作用下，材料自身产生的局部 腐蚀生成的产物，如脱成分腐蚀等。 (3) 环境介质中的沉积物及腐蚀产物的转移。
件的表面，或者从一个系统进入另一个系统。
2.腐蚀失效分析程序
(6) 断口清洗
清洗的原则：先判断、后清洗；先表面、后内 部；尽量采用机械方法，不用或少用化学方法。 机械清洗法：干燥空气吹或者用软毛刷刷；有 机溶剂浸泡，如丙酮、酒精等；严重油污染，用二 氯甲烷、三氯乙烷、石油醚或笨等有机物浸泡，同 时用超声波清洗；弱酸或弱碱溶液浸泡或刷洗；超 声波清洗；用醋酸纤维纸贴剥；高温氧化断口，用 电解析氢的机械作用除垢。
2.腐蚀失效分析程序
(7) 断口分析
主要仪器：是体视显微镜和扫描电子显微镜。 内容： 结合宏观低倍的分析结果，对断裂性质做出明 确的判断；
结合腐蚀产物的分析结果对断裂的环境因素做 出明确的结论；
结合失效分析程序中已经完成的分析工作做出
失效分析的初步结论。
2.腐蚀失效分析程序
(8) 断裂力学试验
2.腐蚀失效分析程序
(9) 模拟失效过程实验 如果分析的结果是正确的，就应该在重复试验 中得出相同的失效结果，会更进一步确认分析结果 的准确性和可靠性。
尽管在许多情况下因不具备条件而难以操作， 但这一项应当做，而且应尽可能做的重要工作。
2.腐蚀失效分析程序
(10) 失效分析报告
主要内容：产生破坏时工作条件和环境条件； 部件服役史 ( 维修保养记录 ) ；部件制造和加工史； 失效件力学和冶金研究；材料冶金质量评价；引起 失效机理 ( 与验证结果 ) 和预防该部件或类似部件发 生类似失效事件的技术措施和管理措施。 最后一点是非常重要的一点，就是从失效分析 中得到的信息反馈，及其在材料科学、材料工艺学 和管理科学中的应用。
振动和摩擦等，以免对断口造成二次破坏。
2.腐蚀失效分析程序
(2) 失效件工作环境调查 包括：
工件的工作温度、介质、介质的流速、介质的 组成与杂质的含量、介质的酸碱度，以及工件的受 力强度与应力性质等。 (3) 失效件背景资料调查
包括部件设计和原始材料的选用及其合理性， 加工工艺合理性等，还应对部件是否产生过事故， 是否经历过维修任全面调查，以便失效分析用。
2.腐蚀失效分析程序
(4) 对原材料的复验与失效材料分析
包括成分、组织结构、性能和热处理状态等的 分析与比对。
其目的是判断材料选用和工艺是否合乎要求， 失效件的组织和性能是否发生了变异等。
2.腐蚀失效分析程序
(5) 腐蚀产物的分析
腐蚀产物分析，是腐蚀损伤失效分析中的重要 环节。 腐蚀产物是腐蚀介质与部件在腐蚀损伤过程中 发生化学或电化学反应的产物，是腐蚀损伤从初期 直到产生破坏全过程的记录。 特殊的情况下或者某些复杂机械设备系统内， 腐蚀产物会发生转移，从某个部件转移到另一个部