金属材料失效分析基础与应用第一单元 概论 PPT课件

二、失效分析的任务
①失效性质的判定； ②失效原因的分析； ③采取措施，提高材料或产品的失效抗力。
模块三 失效分析的思路方法和基本程序
一、失效分析的思路方法
1、失效分析思路的内涵
失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分, 而且是失效分析的灵魂。
模块三 失效分析的思路方法和基本程序
2、失效分析的主要思路方法
它相当于材料诊断学，运用各种分析仪器和方法，对断口（缺陷）进 行综合分析，查明失效原因，并采取措施防止同类失效的再发生，一般应包 含五项内容：
1) 判定失效模式（failure mode） 2) 界定失效缺陷（failure defect） 3) 鉴定失效机理（failure mechanism） 4) 确定失效起因（failure cause） 5) 提出解决对策（counter measure）
（3） 金属装备整体功能并无任何变化，但其中某个构 件部分或全部失去功能，虽然装备还能正常工作，但在某 些特殊情况下就可能导致重大事故，这种失去安全工作能 力的情况也属于失效；
2、失效的分类
（1）按材料损伤机理分类 根据机械失效过程中材料发生变化的物理、化学的本
质机理不同和过程特征差异,可以分为四类，分别是变形、 断裂、磨损和腐蚀，如图1-1和1-2所示。
2、失效分析的基本特点
（1）、失效分析的内在关系 （2）、失效分析的复杂性 （3）、失效分析的综合性 （4）、失效分析的系统性
一、失效分析的意义
1、失效分析的社会经济效益
(1) 失效将造成巨大的经济损失 (2) 质量低劣、寿命短导致重大经济损失 (3) 提高设备运行和使用的安全性
2、失效分析有助于提高管理水平和促进产品质量提高 3、失效分析有助于分清责任和保护用户(生产者)利益 4、失效分析是修订产品技术规范及标准的依据 5、失效分析对材料科学与工程的促进作用
4-3 회사의 투자 포인概트论
模块一 模块二 模块三 模块四
•失效与失效分析 Fra Baidu bibliotek失效分析的意义与任务 •失效分析的思路方法和基本程序 •失效分析的历史发展、现状与发展趋势
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模块一 失效与失效分析
一、失效及其危害
1、失效的概念
金属装备中金属零部件称为金属构件。金属装备及其 构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。金属装备及其构件 在使用过程中，由于应力、时间、温度和环境介质和操作失 误等因素的作用，失去其原有功能的现象时有发生。这种丧 失其规定功能的现象称为失效。
（1）、“撒大网”逐个因素排除的思路
（2）、残骸分析法
残骸分析法是从物理、化学的角度 对失效零件进行分析的方法。如果认为 零件的失效是由于零件广义的“失效抗 力”小于广义的“应力”的缘故,而“应 力”则与零件的服役条件有关,因此,失效 残骸分析法总是以服役条件、断口特征 和失效的抗力指标为线索的。
（3）、 失效树分析法
应特别强调的是失效与以下几个概念既有联系又有区别， 必须加以区别：
（1）失效和事故
（2）失效和可靠
（3）失效件和废品
零件失效（即失去其原有功能）包括三种情况：
（1） 零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等，从而完全 失去原有功能；
（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和制定任务。
失效树分析 法是一种逻 辑分析方法。 逻辑分析法 包括事件树 分析法(简称 ETA)、管理 失误和风险 树分析法(简 称MORT)和 失效树分析 法(简称FTA) 等。
图1-14 材料失效抗力指标与成分、组织、状态关系示意图
FTA法的步骤
FTA法的步骤，因评价对象、分析目的、精细程 度等而不同，但一般可按如下的步骤进行： ①失效树的建造； ②失效树的定性分析； ③失效树的定量分析； ④基本事件的重要度分析。
失效模式，是指构件失效后的外观表现形式，即可观察到的、可测量的失效的宏 观特征。比如：脆性断裂、疲劳开裂 、接触磨损等。根据构件失效的外观特征， 失效模式应有五种： 1) 断裂 (fracture) 2) 腐蚀(corrosion) 3) 磨损 (wear) 4) 畸变(distortion) 5) 衰减 (attenuation): 微结构随时间、环境等因素渐变劣化。 失效缺陷，是导致构件损伤或损坏的实际缺陷。 失效机理，是致使构件失效所发生的物理、化学的变化过程，即失效的微观机制。 失效起因，是促使失效机理起作用的主要因素。
图 1-15 失效树分析示意图 ④ 第3行：列出导致第2行“中间事件”失效的直接原因； ⑤ 同样用适当的逻辑符号，将第2行与第3行联系起来。 ⑥ 按此方法步步深入，一直到不需要（或不可能）继续分析的原因（称为“底 事件”）为止。
图1-13 以失效抗力指标为线索的失效分析思路示意图
失效残骸分析法中应注意的问题：
要判断系统各构件断裂的先后顺序，从而找出最先断裂（ 失效）件。可从各构件断裂断口表面花样上判断，并将最先 断裂（失效）件断口进行分析。
如“压力容器爆炸”等众多碎片飞裂失效残骸分析中： ① 在移动残片前，应绘草图、测量列表记录每一残片位置 ； ② 要确保现场的残片都被找到，往往较难，但非常有用； ③ 要确定事故发生时，装置各控制系统是否处于正常状态 。（如飞机的“黑匣子”、设备控制仪表等）。
下面以低合金超高强度钢断裂失效为例阐述失效树的建造步骤： ① 第1行：写出“顶事件”（即不希望发生的失效事件）； ② 第2行：并列写出导致顶事件发生的直接原因；（包括软、硬件、环境和人 为因素等） ③ 在第1、2行间，用相应逻辑符号表示出其逻辑关系，如图1-15。
第二行中还要进一步分析的失效事件称为“中间事件”；
轴承断裂
气蚀损坏叶片形貌
轴的断裂
磨损失效
图1-2 失效分类
按机械失效的时间特征分类，见下图1-3所示。 图1-3 失效分类
（3）按机械失效的后果分类，见图1-4所示
图1-4 失效分类
二、失效分析
1、失效分析基本概念
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，称为失效分 析。