工大金属材料失效分析(DOC)
金属材料中的失效分析与寿命预测
金属材料中的失效分析与寿命预测在制造业与工程领域，金属材料是最常用的一类材料。
然而，应用中的金属材料难免会出现各种失效现象，这些失效现象对于设备的正常运转和工作人员的安全带来了严重影响。
因此，了解金属材料中的失效分析和寿命预测方法，对于提升设备的可靠性和安全性具有重要意义。
一、失效类型及原因金属材料在使用过程中可能发生腐蚀、疲劳、应力腐蚀裂纹、焊接裂纹等多种失效类型。
其中，腐蚀是最常见的失效类型，它会导致金属材料的厚度减少、破损、变形等问题。
腐蚀的原因主要有化学腐蚀、电化学腐蚀、微生物腐蚀、高温氧化等。
疲劳失效与应力腐蚀裂纹也十分常见。
疲劳失效是由于金属材料在反复的应力作用下，逐渐发生微小的损伤，导致微小裂纹和最终失效。
应力腐蚀裂纹则是由于金属材料受到了应力和腐蚀的共同作用，导致表面出现裂纹，进一步导致金属材料的失效。
焊接裂纹是在焊接过程中出现的缺陷，如果不及时修复，很容易引发器件失效。
因此，在金属材料的制造过程中，严格的焊接操作非常重要。
二、失效分析失效分析是指对失效的机器或器件进行全面分析，了解失效原因和类型以及所受影响的程度并采取相应的措施。
在失效分析的过程中，需要从以下几个方面入手：1、问题描述问题描述是失效分析的第一步。
需要对失效的机器或器件进行详细的描述，包括发生时间、失效类型等信息。
2、样本采集样本采集是失效分析的关键步骤，需要从失效的机器或器件中采集样本进行检测分析。
样本的选取非常重要，需要选择与实际情况相似的样本，以便准确的分析失效原因。
3、试验检测试验检测是对样本进行全面检测。
通过显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等仪器检测样本的内部结构和组成，找到失效原因。
4、制定措施在对失效的机器或器件进行分析之后，需要制定相应的措施，以防止类似问题的再次出现。
常见措施包括更换损坏的部件、更改原零件的设计、采用更耐腐蚀的材料等。
三、寿命预测寿命预测是指根据机器或器件的使用条件和材料的性能，在其使用前或使用中预测其寿命。
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
金属零件失效分析
未及时发现和修复金属零件的损伤，可能使其在使用过程中发生突 然失效。
其他原因分析
材料缺陷
金属材料本身存在的缺陷，如夹杂物 、偏析等，可能导致其在使用过程中 发生失效。
外力损伤
金属零件在使用过程中受到外力损伤 ，如撞击、挤压等，可能导致其发生 变形或断裂。
04
金属零件失效预防措施
研究展望
• 针对新型金属材料（如高强度轻质合金、非晶合金等）的失效问题，需要深入 研究其失效机制和规律，建立更加完善的失效分析方法。
• 随着无损检测技术的发展，未来可以利用更加先进的检测手段（如超声检测、 X射线检测等）对金属零件进行早期预警和实时监测，提高失效预测的准确性 和及时性。
• 在失效分析过程中，应加强计算机模拟技术的应用，通过建立数值模型和仿真 分析，对金属零件的失效过程进行模拟和预测，为实际应用提供更加可靠的依 据。
目的和意义
通过对金属零件失效的分析，可以找 出失效原因，预防类似失效的再次发 生，提高机械装备的可靠性和安全性 。
同时，失效分析还可以为新材料的开 发和现有材料的改进提供理论依据和 实践指导，促进材料科学的发展。
02
金属零件失效类型
断裂失效
总结词
断裂失效是金属零件最常见的失效形式之一，表现为零件在应力作用下发生的 断裂现象。
磨损和腐蚀失效分析涉及对金 属零件表面形貌、成分、硬度 等方面的检测，以确定磨损和 腐蚀的原因和程度，并提出相 应的防护措施。
某化工设备中的金属管道在使 用过程中发生严重磨损和腐蚀 ，导致介质泄漏。通过失效分 析发现，管道内壁存在介质冲 刷和腐蚀性物质的共同作用， 导致表面损伤。
建议加强管道内壁防腐涂层保 护；同时优化介质输送方式， 减少对管道内壁的冲刷磨损。
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。
失效分析案例
佳木斯大学失效分析案例失效分析案例0 零件背景：某⼀外径为ø450 mm, 壁厚为 50mm 的GCrl5SiMn 钢轴承圈 ,在最终热处理后进⾏磨削加⼯时,批量产⽣沿径向由外表⾯迅速向内表⾯扩展的开裂,造成很大的经济损失。
其⽣产⼯艺为轧制(1050～1150℃锻造) 球化退火→机械加⼯→淬⽕(840 ℃)⼗回⽕(170℃)→磨削等⼯序。
1.1化学成分分析取一部分试样碎末，利用化学元素分析仪分析零件成分。
从上表看出，零件的化学成分符合标准要求。
1.2 硬度分析在⾦相抛光⾯上,从裂纹源处开始沿轴向至壁厚中部每隔 3 mm 检测其硬度。
表 2 显⽰,裂纹边缘硬度与内部硬度基本⼀致,硬度均大于 60 HRC,符合标准要求;⽆明显脱碳软化现象。
1.3 断口宏观形貌采⽤机械加压⽅法使套圈沿裂纹断开,⾸先对断⼝形貌⽤⾁眼观察。
⽤线切割从试样断⼝处切取⼀块含有裂纹源区⼗裂纹扩展区⼗压断区的断⼝试样。
⽤酒精清洗后在丙酮中⽤超声波清洗 20 min 取出⼲燥,⽤扫描电镜观察该断⼝形貌通过⾁眼观察发现,裂纹源位于轴承套圈外表⾯沟槽尖⾓处。
试样两断⾯均为裂纹扩展形成,裂纹长⽽平直,由轴承套圈外表⾯沿径向向内表⾯扩展,初始裂纹最深处约为 15 mm,裂纹总长约 60mm。
初始裂纹有褐⾊氧化条纹,继续向⾥扩展为灰⾊,裂纹表⾯光滑细腻呈瓷状,属典型的脆性断⼝特征。
新断⼝呈银灰⾊,断⼝组织细密有⾦属光泽,说明晶粒很细⼩。
由图 2a 可见,断⼝平齐呈放射状特征,没有明显的塑性变形迹象,断⾯结构呈细瓷状,边缘⽆明显剪切唇,也⽆纤维状。
由图 2b 可见,断⼝形貌为韧窝⼗解理断⼝,呈混合断⼝特征。
大部分属于沿晶脆性开裂,沿晶分离⾯平滑,⽆微观塑性变形特征,晶粒均匀细⼩,⽆过热特征。
但发现有很长很深的⼀条穿晶带(如箭头所⽰),认为应该存在某种链条状脆性组织缺陷。
由图 3 可见,新压断⼝处形貌与起裂处大体相同 ,断⼝形貌仍为韧窝⼗解理断⼝ ,混合断⼝特征不变。
金属材料失效分析
金属材料失效分析
金属材料是工程领域中常用的材料之一，但在实际使用过程中，金属材料可能
会出现各种失效现象，影响其使用性能和安全性。
因此，对金属材料失效进行分析具有重要意义。
本文将从金属材料失效的原因、常见失效形式以及分析方法等方面进行探讨。
首先，金属材料失效的原因主要包括内在因素和外在因素。
内在因素包括材料
的组织结构、化学成分、加工工艺等，这些因素可能导致材料在使用过程中出现断裂、蠕变、疲劳等失效形式。
外在因素则包括环境条件、工作载荷、温度变化等，这些因素也会对金属材料的性能产生影响，导致失效现象的发生。
其次，金属材料常见的失效形式包括断裂、蠕变、疲劳、腐蚀等。
断裂是指材
料在外部受力作用下出现破裂现象，主要包括静态断裂和疲劳断裂两种形式。
蠕变是指材料在高温和持续加载条件下发生塑性变形的现象，容易导致构件变形和失效。
疲劳是指材料在交变载荷下发生的断裂现象，是一种常见的失效形式。
腐蚀则是指金属材料在化学介质中受到侵蚀，导致材料表面产生损伤和腐蚀失效。
最后，针对金属材料失效的分析方法主要包括实验分析和数值模拟两种。
实验
分析是通过对失效样品进行金相分析、断口分析、物理性能测试等手段，来确定失效原因和形式。
而数值模拟则是通过建立材料的本构模型、载荷模型等，利用有限元分析等方法进行模拟，预测材料的失效行为和寿命。
综上所述，金属材料失效分析是工程领域中的重要课题，对于提高材料的可靠
性和安全性具有重要意义。
通过对金属材料失效原因、失效形式和分析方法的深入了解，可以有效地预防和解决金属材料失效问题，保障工程结构的安全可靠运行。
材料失效分析报告【范本模板】
上海应用技术学院研究生课程(论文类）试卷2 0 15 / 2 0 16 学年第二学期课程名称：材料失效分析与寿命评估课程代码：NX0102003学生姓名：丁艳花专业﹑学号：材料化学工程156081101 学院：材料科学与工程学院凝汽器铁管管壁减薄的失效分析报告1。
失效现象描述秦山第三核电公司1#700M W重水堆核能发电机组2A凝汽器。
该凝汽器从2002年8月起投入使用,实际运行时间8年左右。
根据资料记载，1#机组第3次例行大修时，管外壁减薄程度较轻，但在第4次例行大修时发现管外壁减薄程度加深,在2010年5月第5次例行大修时发现部分钛管外壁减薄现象相当明显.各机组凝汽器缺陷管主要分布在冷凝管塔式分布的最外侧。
据专业人员介绍,大修后对缺陷管抽管检查后发现，管壁减薄主要集中在支撑板处，减薄位置和减薄程度各不相同.如果让异常减薄缺陷管继续运行,有可能引起管穿孔的泄漏事件.2。
背景描述凝汽器是大型汽轮机循环设备中的重要环节.其中的冷凝管起到将蒸汽凝结成水的作用，是凝汽器中的核心部件。
冷凝管一旦发生破损将导致冷却水泄露并污染循环水,从而会对整个系统的正常运行造成严重影响.因此冷凝管的选材质量决定了凝汽器的安全可靠性与使用寿命。
工业纯钛作为冷凝管最常用的材料,具有良好的力学性能与耐蚀性能。
在复杂运行工况下,纯钛材料仍有可能发生磨损、腐蚀等常见的材料失效现象，引发冷凝管破损并导致冷却水泄露并污染循环水，由此对凝汽器的正常运行带来安全隐患。
若不找到这一过早失效的真正起因,并采取有效的防护措施,最终必将导致钛管泄漏，不但经济损失巨大,甚至有可能引发重大安全事故.国内关于凝汽器钛管的案例的产生原因大致可分为以下几类:第一类，由于相关方面施工建造时就存在不当操作或不当设计导致运行中出现落物砸伤或凝汽器自身运行故障。
如国华太仓发电超临界机组发生凝汽器钛管泄露导致冷凝水水质不合格，其原因在于上部低压加热器表面隔板未按规定安装，导致隔板掉落砸伤引起泄露。
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
失效分析机电工程学院何敏U n R e g i s t e r e d“失效分析”课程简介对广大同学而言，失效和失效分析也许是一个陌生的概念。
然而在我们的周围，大到各种机械零件，工程设备，运输机械，锅炉、压力容器等，小到生活、学习、娱乐场所的各类设施，我们手头的各种电子器件等等，不管你意识到没有，失效却总是在发生着。
失效——各类机电产品的机械零部件、微电子元件和仪器仪表等以及各种金属及其它材料形成的构件（工程上习惯地统称为零件，以下简称零件）都具有一定的功能，承担各种各样的工作任务，如承受载荷、传递能量、完成某种规定的动作等。
当这些零件失去了它应有的功能时，则称该零件失效。
失效给我们造成巨大的甚至是无法挽回的损失；而失效分析则可以有效地避免或减少这些损失。
U n R e g i s t e r e d11零件失效即失去其原有功能的含义包括三种情况：失效failure“失效”与“事故”要区分“失效”与“事故”，这是两个不同的概念。
事故是一种结果，其原因可能是失效引起的，也可能不是失效引起的。
同样，失效可能导致事故的发生，但也不一定就导致事故。
（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。
如经过长期高温运行的压力容器及其管道，其内部组织已经发生变化，当达到一定的运行时间，继续使用就存在开裂的可能。
U n R e g i s t e r e dU n R e g i st e r e dderetsigeRnUderetsigeRnU“失效分析”课程简介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。
失效分析是一门综合性的质量系统工程，是一门解决材料、工程结构、系统组元等质量问题的工程学。
金属失效分析总结报告
金属失效分析总结报告本次金属失效分析总结报告旨在对某金属材料失效原因进行归纳与总结，以期提供参考意见和解决方案。
以下是对分析结果的总结：1. 失效原因分析：经过对失效材料作详细观测和分析，发现失效主要是由于以下几个原因造成的：- 金属材料内部存在明显的结构缺陷，如气孔、颗粒不均匀分布等。
这些缺陷导致金属材料的强度和韧性下降，容易导致失效情况发生。
- 金属材料在使用过程中受到了较高的力或应力，超过了其承受极限，使其发生塑性变形或破裂。
在进行应力分析时，发现失效处附近存在应力集中现象，进一步加剧了失效的发生。
2. 解决方案建议：针对以上失效原因，我们提出以下几点解决方案建议：- 在生产过程中，加强对金属材料内部结构的检测和质量控制，减少结构缺陷的产生。
可以采用非破坏性检测技术，如超声波检测等，及早发现潜在缺陷并及时修复。
- 在设计阶段，进行有效的应力分析，避免应力集中现象的产生。
可以通过引入适当的过渡结构或改变材料的几何形状，来缓解应力集中的问题。
- 在使用过程中，注意控制加载力或应力的大小，避免超过金属材料的承受极限。
可以通过合理的工艺参数、操作规范等措施来实现。
3. 结论：通过本次金属失效分析，我们得出以下结论：- 失效主要是由于内部结构缺陷和应力过大引起的。
- 加强质量控制和非破坏性检测是预防失效的关键。
- 在设计和使用过程中，合理控制应力和引入缓解措施，能有效避免失效。
总的来说，通过本次分析，我们对金属失效的原因有了更深入的了解，并提出了一些建议和解决方案。
希望这些意见和建议能对今后的金属制品生产和材料选择起到一定的指导作用，确保产品质量和安全性。
金属材料失效分析
金属材料失效分析
金属材料失效分析是研究金属材料在使用过程中出现失效问题的原因和机理，并采取相应措施来预防和解决失效问题的一门学科。
金属材料在使用过程中可能会出现多种失效形式，如疲劳、腐蚀、断裂等。
疲劳失效是金属材料最常见的失效形式之一。
疲劳失效是由于金属材料在受到循环应力时，长期重复加载而导致的。
疲劳失效通常是一个缓慢的过程，在循环应力的作用下，金属材料会逐渐发生微观的裂纹，最终导致材料的破裂。
疲劳失效的原因主要有应力集中、金属材料的组织和形态不均匀、气候环境等。
金属材料的腐蚀失效是由于金属材料在与介质接触时出现化学反应而导致的。
腐蚀失效可以分为干腐蚀和湿腐蚀两种形式。
干腐蚀是指金属材料在干燥环境中与氧气、硫化物等产生反应，形成金属的氧化物或硫化物。
湿腐蚀是指金属材料在潮湿环境中与水、氯离子等产生反应，形成金属的氧化物或氯化物。
腐蚀失效的机理主要有电化学腐蚀、微生物腐蚀等。
断裂失效是指金属材料在受到外力作用时发生破裂。
断裂失效可以分为静态断裂和动态断裂两种形式。
静态断裂是指金属材料在受到静态负荷时的断裂，如在拉伸、弯曲等加载下发生的断裂。
动态断裂是指金属材料在受到冲击或振动等动态负荷时的断裂。
断裂失效的机理主要有裂纹的产生和扩展、金属的塑性变形等。
在金属材料失效分析中，需要进行金属材料的组织和性能分析、
失效现象的观察与分析、失效机理的研究等工作。
通过对金属材料失效的深入研究，可以提高金属材料的使用寿命，防止事故的发生。
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！。
金属构件失效分析精简版
第一章1、失效分析：对装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析研究，从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施。
2、失效形式：(1)变形失效a弹性变形失效b塑性变形失效（2）断裂失效a韧性断裂失效b 脆性断裂失效c疲劳断裂失效（3）腐蚀失效a局部（点腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳）b全面（均匀、不均匀）（4）磨损失效3、引起失效的原因：（1）设计不合理：结构或形状不合理，构件存在缺口、小圆弧转角、不同形状过渡区等高应力区（2）选材不当及材料缺陷（3）制造工艺不合理：工艺规范制定不合理（4）使用操作不当和维修不当4、失效：金属装备及其构件在使用过程中，由于应力、时间、温度、环境介质和操作失误等因素的作用，失去其原有功能的现象时有发生。
5.自行车的失效形式：磨损；家用液化气瓶：变形；锅炉：断第二章1、铸态金属常见的组织缺陷：a缩孔：金属在冷凝过程中由于体积收缩而在铸锭或铸件心部形成管状或分散孔洞称为缩孔。
细小的缩孔称为疏松。
b偏析：金属在冷凝过程中由于某些因素的影响而形成的化学成分不均匀现象。
c内裂纹d气泡和白点2、金属锻造及轧制件缺陷：（1）内部组织缺陷a粗大的魏氏体组织b网络状碳化物及带状组织c钢材表层脱碳（2）钢材表面缺陷：折叠、划痕、结疤、表面裂纹、分层3、钢中金属夹杂物种类：a脆性夹杂物b塑性夹杂物c半塑性变形的夹杂物4、脆性夹杂物易成为疲劳断裂的裂纹源原因：对于变形率低的脆性夹杂物，在钢加工变形过程中，夹杂物与钢基体相比变形甚小，由于夹杂物与钢基体之间的变形性的显著差异，造成在夹杂物与钢基体的交界处产生应力集中，导致微裂纹产生或夹杂物本身开裂5、a比b的危害大的原因：夹杂物的变形率V可在V≈０～１这个范围变化，若变形率低，钢经加工变形后，由于钢产生塑性变形，而夹杂物基本上不变形，便在夹杂物和钢基体的交界处产生应力集中，导致在钢与夹杂物的交界处产生微裂纹，这些微裂纹便成为零件在使用过程中引起疲劳破坏的隐患。
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。
金属失效分析金属材料失效分析
金属失效分析金属材料失效分析第一篇：金属失效分析金属材料失效分析金属失效分析金属材料失效分析一：金属失效分析概述（003）在金属材料检测中，失效分析是一门新兴发展中的学科，在提高产品质量，金属材料检测技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义，失效分析主要含有金属材料、热处理、焊接、材料加工与成型、机械设计、材料力学、无损检测等不同的专业。
科标无机检测中心提供金属失效分析方面的相关服务。
二：具体检测项目金相检验是一种常规的实验分析方法．它在失效分析中能提供被检材料的大概种类和组织状况。
从检验出的显散组织来推断或证实被检材料制造过程中经历的工艺过程，以及执行这些工艺是否属正常，同时还可提供失效件在发生事故时是否发生塑性变形等情况，以及失效件在使用过程中无意造成的热处理效果等。
反映出失效件在工作条件下发生的腐蚀（大致可以定性和对腐蚀程度的半定量）、磨损、氧化和严重的表面加工硬化等，并可初步确定其程度。
从失效件上存在的裂纹，通过光学金相，大致可看出裂纹的发生及延伸分布的特征以及裂纹两侧的显微组织，来判断裂纹的性质，从而可提供失效件裂纹的产生原因；夹杂物的类型、级别及分布；相的类型、大小及分布。
在失效分析中，化学成分分析是必不可少的。
它能为失效分析提供有用的信息。
如由于选材错误所造成的失效，只需要用化学成分分析就能得到结果。
利用X射线和荧光分析、能谱分析、俄歇分析、电子探针、离子探针、激光探针等方法，对金属的表面或内部的成分进行分析和研究。
在进行化学我分分析时，宏观化学成分分析最常用，对于特殊情况，可采用微区化学成分分析。
第二篇：失效分析心得体会失效分析与无损检测技术综合应用心得体会11级检测技术及应用11802205薛星 2013年5月30日尊敬的马老师：您好！我是11级检测技术及应用的班长薛星。
通过这次的讲座，使我受益匪浅。
您给我们针对CR技术、失效分析和无损检测的新技术进行了一一的讲解，让我们对我们的专业有了进一步的认识，也对本专业的发展有了深入了解。
工大金属材料失效分析（DOC）
工大金属材料失效分析（DOC）3.刚的晶内偏析不可以通过热处理方法予以消除·······（×）4.钢中氢含量偏高容易导致钢中出现气孔和白点·······（√）5.魏氏组织会降低刚的强度，但是可以提高钢的韧性···（×）6.钢中夹杂物会降低钢的塑性、韧性和疲劳强度·······（√）7.钢的脱碳会降低钢的疲劳程度·····················（√）8.焊缝延迟裂纹一般与焊缝中的含氢量有关···········（√）9.焊缝淬火裂纹一般与焊缝中的马氏体有关···········（√）10.磨损失效是金属构件失效的主要方式··············（×）11.河流花样和舌状花样是脆性断口和典型微观形貌特征（√）12.应力腐蚀开裂是应力和腐蚀共同作用的结果·······（√）13.能谱成分分析技术可以用于钢中碳含量分析·······（×）14.扫描电镜分析技术是建立在可见光反射原理基础之上的（×）15.就金属断裂而言，正断可能是韧性的，而切断总是韧性的（√）1、钢的晶内偏析可以通过何种热处理方法予以消除？扩散退火钢加热到上临界点(Ac3或Accm)以上的较高温度（一般为1050～1250℃），经过较长时间的充分保温，然后缓冷的热处理叫扩散退火，也叫均匀化退火。
金属材料失效分析（五）：腐蚀失效
金属材料失效分析（五）：腐蚀失效金属材料常见失效形式及其判断金属材料在各种工程应用中的失效模式主要由断裂、腐蚀、磨损和变形等。
腐蚀失效腐蚀是材料表面与服役环境发生物理或化学的反应，使材料发生损坏或变质的现象，构件发生的腐蚀使其不能发挥正常的功能则称为腐蚀失效。
腐蚀有多种形式，有均匀遍及构件表面的均匀腐蚀和只在局部地方出现的局部腐蚀，局部腐蚀又分为点腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等。
全面腐蚀和局部腐蚀的主要区别各类腐蚀失效在化工事故中所占比例工程中常见的金属腐蚀失效破坏类型的特征及产生的条件电偶腐蚀异种金属相接触，又都处于同一或相连通的电解质溶液中，由于不同金属之间存在实际（腐蚀）电位差而使电位较低（较负）的金属加速腐蚀，称为电偶腐蚀（或接触腐蚀）。
组成电偶腐蚀的两种金属由于电偶效应，使电位较正的金属由于阴极钝化使腐蚀速率减小得到保护，电位较负的金属由于阳极极化使腐蚀速率增加。
电偶腐蚀特征：腐蚀主要发生在两个不同金属或金属与非金属导体接触边线附近，远离边缘区域，腐蚀程度较轻。
缝隙腐蚀金属表面上由于存在异物或结构上的原因而形成缝隙，使缝内溶液中的物质迁移困难所引起的缝隙内金属的腐蚀，称为缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀多数情况是宏观电池腐蚀。
缝隙腐蚀的起因是氧浓度差电池的作用，而闭塞电池引起的酸化自催化作用是造成缝隙腐蚀加速腐蚀的根本原因。
工程上，造成缝隙腐蚀的条件很多：铆接、法兰盘连接面、螺栓连接、金属表面沉积物、腐蚀产物等都会形成缝隙。
缝隙腐蚀的特征：•腐蚀发生在缝隙内，缝外金属受到保护；•构成缝隙腐蚀的缝隙宽度在0.025~0.1mm之间；•构成缝隙的材料无特殊性，金属或非金属缝隙都对金属产生缝隙腐蚀；•几乎所有腐蚀介质都会引起金属缝隙腐蚀，以充气含氯化物活性阴离子溶液最容易；•几乎所有金属或合金都会产生缝隙腐蚀，以钝态金属较为严重。
点蚀金属材料在某些环境介质中，大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但在个别的点或微小区域内，出现蚀孔或麻点，且随着时间的推移，蚀孔不断向纵深方向发展，形成小孔状腐蚀坑，称为点腐蚀。
金属材料的失效分析共50页文档
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•Байду номын сангаас
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
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60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
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3.刚的晶内偏析不可以通过热处理方法予以消除·······（×）4.钢中氢含量偏高容易导致钢中出现气孔和白点·······（√）5.魏氏组织会降低刚的强度，但是可以提高钢的韧性···（×）6.钢中夹杂物会降低钢的塑性、韧性和疲劳强度·······（√）7.钢的脱碳会降低钢的疲劳程度·····················（√）8.焊缝延迟裂纹一般与焊缝中的含氢量有关···········（√）9.焊缝淬火裂纹一般与焊缝中的马氏体有关···········（√）10.磨损失效是金属构件失效的主要方式··············（×）11.河流花样和舌状花样是脆性断口和典型微观形貌特征（√）12.应力腐蚀开裂是应力和腐蚀共同作用的结果·······（√）13.能谱成分分析技术可以用于钢中碳含量分析·······（×）14.扫描电镜分析技术是建立在可见光反射原理基础之上的（×）15.就金属断裂而言，正断可能是韧性的，而切断总是韧性的（√）1、钢的晶内偏析可以通过何种热处理方法予以消除？扩散退火钢加热到上临界点(Ac3或Accm)以上的较高温度（一般为1050～1250℃），经过较长时间的充分保温，然后缓冷的热处理叫扩散退火，也叫均匀化退火。
这种退火的目的是，借原子在高温下可以较快的扩散，减少或消除各种合金元素及非合金元素在钢中的显微偏析，使化学成分趋于均匀化，以达到改善钢的组织，提高钢的力学性能的目的。
2、钢中S、P杂质元素容易造成哪些性能缺陷？S以Fes形态存在于钢中，Fes和Fe形成低共熔化合物，引起热脆。
P虽然可以提高钢的强度和硬度，但会引起塑性和冲击韧性的下降，使韧脆转变温度上升，引起冷脆。
3、钢中H元素容易造成哪些性能缺陷？钢中溶解的氢会导致氢脆，白点和氢致延迟断裂等缺陷一是引起氢脆，即在低于钢材极限应力的作用下，经一定的时间后，突然断裂。
二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷，即白点，白点使钢材的冲击韧性降低得很多。
在钢材纵端面上呈光滑的银白的斑点，在酸洗后的端面上呈较多的发丝状裂纹，白点使钢材的延伸率显著下降，尤其是端面收缩率和冲击韧性降低得更多，有时可能接近于零值。
因此具有白点的钢是不能用的，这类缺陷主要发生在合金钢中。
4、魏氏组织对钢有哪些危害作用？（1）.在最终热处理会有增大变形的倾向；（2）.使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低，同时使脆性转折温度升高。
魏氏组织不仅晶粒粗大,而且由于大量铁素体针片形成的脆弱面,使金属的韧性急剧下降,屈服强度当然也会降低。
5、钢中夹杂物会降低钢的哪些性能？钢中夹杂物包括C、Si、Mn、S、P、N、H、O等C：随着钢中碳含量的增加，碳钢硬度上升，塑性和韧性降低。
在亚共析范围内随着碳含量增加，抗拉强度不断提高。
超过共析范围后，抗拉强度随碳含量的增加减缓，最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。
另外，含碳量增加时碳钢的耐蚀性降低，同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工（冲压、垃拔）性能变坏。
Si：硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降，钢的面缩率和冲击韧性显著降低。
Mn：锰对碳钢的力学性能有良好的影响，它能提高钢热轧后的硬度和强度，原因是锰溶入铁素体中引起固溶强化。
S:产生热脆P:磷能提高钢的强度，但使塑性和韧性降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧上升，即提高钢的冷脆性N:氮引起碳钢的淬火时效和形变时效，从而对碳钢的性能发生显著的影响。
由于氮的时效作用，钢的硬度、强度固然提高，但是塑性和韧性降低，特别是在形变时效的情况下，塑性和韧性的降低比较显著。
H:一是引起氢脆,二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷——白点。
白点使钢材的延伸率显著下降，尤其是端面收缩率和冲击韧性降低得更多O：氧在钢中的溶解度很低，几乎全部以氧化物夹杂形式存在于钢中，这些夹杂物破坏了钢的基体的连续性，在静载荷和动载荷的情况下往往成为裂纹的起点。
6、脱碳层会降低钢的哪些性能？脱碳层会使得淬火硬度下降，工件表面硬度降低，零件的强度和疲劳性能下降，磨损抗力减弱。
7、焊接裂纹的种类及其形成原因？（1）冷裂纹：氢致延迟断裂。
（2）热裂纹：合金凝固是在一定的温度区间内进行的，这是热裂纹产生的基本原因。
焊缝中的许多杂质的凝固温度都低于焊缝金属的凝固温度，这样首先凝固的焊缝金属把低熔点的杂质推挤到凝固结晶的晶粒边界，形成了一层液体薄膜，又因为焊接时熔池的冷却速度很大，焊缝金属在冷却的过程中发生收缩，使焊缝金属内部产生拉应力，拉应力把凝固的焊缝金属沿晶粒边界拉开，又没有足够的液体金属补充时，就会形成微小的裂纹，随着温度的继续下降，拉应力增大，裂纹不断扩大，这就是凝固裂纹。
8、材料失效的三种方式？①腐蚀：金属材料与周围环境作用发生物理溶解、化学作用、电化学作用使金属材料遭到损坏。
②磨损：相互接触并相互运动的物体，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。
③变形与断裂：金属材料在外力的作用下，形状和尺寸发生变化，严重情况下发生断裂9、材料失效的四种原因？（1）疲劳断裂（2）静态断裂（3）应力腐蚀开裂（4）延滞裂纹设计不当、选材不当、加工不当、操作不当设计问题;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。
10、耐热钢组织劣化的两种方式？氧化失效和高温蠕变失效（1）因位错的滑移和攀移形成的发达的亚结构（2）位错密度下降，第二相碳化物粗化11、韧性断口的微观形貌特征是什么？宏观形貌：纤维区：暗灰色，凹凸不平；放射区：灰色，有放射性纹理；剪切唇：光亮灰色，平滑微观断口形貌：正断：微孔聚集形断裂的韧度花样；切断：纯剪切的蛇形花样12、脆性断口的微观形貌特征是什么？解理断口，有河流花样。
沿晶断裂，有冰糖状①解理断口，在扫描电镜下可看到河流纹样②沿晶断口，在扫描电镜下可看到冰糖状断口13、能谱分析方法（EDS）不能分析哪些元素？Na原子序数小于等于12的元素无法分析，对N，O，F元素的分析也不准确。
14、缩孔和缩松的形成原因？②液态金属在凝固的过程中固相收缩速率小于液相收缩速率和凝固收缩速率之和。
③铸件结构方面的原因由于铸件断面过厚，造成补缩不良形成缩孔。
铸件壁厚不均匀，在壁厚部分热节处产生缩孔或缩松。
④熔炼方面的原因液体金属的含气量太高，导致在铸件冷却过程中以气泡形式析出，阻止邻近的液体金属向该处流动进行补缩，产生缩孔或缩松。
⑤工艺设计的原因浇注系统设计不合理、冒口设计不合理等15、失效分析的程序？1、接受任务并明确要求。
2调查现场、了解背景资料、现场取样。
3失效件的观察、分析、实验。
4确定失效原因的机理，提出改进方案。
（1）现场调研；（2）宏观分析；（3）成分分析（材料、腐蚀产物、微区成分分析）；（4）金相分析；（5）断口分析；（6）力学性能分析16、疲劳断裂的三个阶段以及影响疲劳断裂的因素？三个阶段：疲劳裂纹的萌生（产生不均匀塑性变形，微裂纹），裂纹亚稳扩展（产生。
向扩展和正想扩展），最后失稳扩展。
最终断裂(剩余的接触面不足已承受负荷二瞬间断裂)影响因素：（1）表面状态（表面缺口应力集中，表面粗糙度，表面脱碳、氧化等缺陷）。
（2）残余应力及表面强化的影响（残余压应力提高疲劳强度，表面强化如喷丸、表面淬火等有会产生有利的残余压应力）。
应力幅值、平均应力大小和循环次数是影响金属疲劳的三个主要因素。
17、锻造金属内部组织缺陷和表面缺陷？表面缺陷：氧化，脱碳，过热，过烧，表面裂纹。
开裂、脱碳组织缺陷：晶粒粗大，不均匀，冷硬现象内部组织缺陷：过热过烧、带状组织，锻造流线18、高温蠕变断裂的三个阶段和两个指标？三个阶段：减速蠕变阶段，恒速蠕变阶段，加速蠕变阶段两个指标：蠕变极限，持久强度二、热强性指标和抗氧化能力19、成分分析、微观组织分析和断口分析的常用方法？成分分析：化学分析法（最准确），光谱法，能谱法（微区成分分析）微观组织分析：普通光学显微镜（OM），扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM）断口分析：扫描电子电镜（SEM）成分分析常用方法：EDS，微观组织分析SEM 断口分析EDS成分分析方法分为化学分析和仪器分析。
化学分析是以化学反应为基础的分析方法；仪器分析是以物理或物理化学性质为基础的分析方法，常用的化学分析方法主要有：①重量分析法②滴定分析法③比色法④电导法；光谱分析法，是根据物质的光谱制定物质组分的仪器分析方法，主要有发射光谱分析，原子吸收光谱分析，X射线荧光光谱分析微观组织分析方法：金相法，用光学显微镜和电子显微镜观察组织相、组织组成物质和缺陷的数量、大小分布情况、拍照微观断口分析方法：借助金相显微镜对断口进行高放大倍数的观察，包括断口表面的直接观察及断口剖面的观察，找出裂纹产生的原因和机理20、无损探伤检测方法有哪几种？（1）渗透探伤：适合于敞口裂纹（洗净，喷红色着色剂，洗净，喷白色显影剂）（2）磁粉探伤：适用于表层裂纹（3）射线探伤：（硬X-ray）,直观，对气孔敏感，对垂直裂纹敏感，对平行裂纹不敏感（4）超声波探伤：不够直观，对垂直裂纹很敏感，对平行裂纹不敏感21、铸态金属中常见的组织缺陷？缩孔、疏松：造成体积收缩、一般容易形成裂纹源、是力学性能下降。
偏析：是组织连续性下降，脆性增大。
金属在冷凝过程中，由于某些因素的影响而形成的化学成分不均匀现象称为偏析。
气泡和白点：气泡减少金属铸件的有效截面，铸锭表面存在着气泡时在热锻加热时它们可能被氧化，以致在随后的锻压过程中不能焊合而形成细纹或裂缝。