失效分析名詞解釋.doc

_1.失效：指機(jī)械或機(jī)械零件在使用過(guò)程中或使用前的試驗(yàn)過(guò)程中由于形狀、尺寸、組織或性能發(fā)生變化而引起的構(gòu)件不能完滿的完成指定的功能或喪失原設(shè)計(jì)功能的現(xiàn)象。2.失效分析：分析研究機(jī)械構(gòu)件失效過(guò)程中的特征和規(guī)律，并找出損壞原因的一門(mén)科學(xué)基礎(chǔ)。3.晶內(nèi)偏析：凝固形成的晶體內(nèi)部由于擴(kuò)散不均勻引起的偏析4.晶間偏析：凝固形成的枝狀晶由于擴(kuò)散不均勻引起的偏析5.區(qū)域偏析：澆注鑄錠，凝固時(shí)外層區(qū)域富集高熔點(diǎn)組元，心部富集低熔點(diǎn)組元，同時(shí)也富集著凝固時(shí)析出的非金屬雜質(zhì)和氣體等現(xiàn)象，稱為區(qū)域偏析6.比重偏析：金屬冷凝過(guò)程中，如果析出的晶體與余下的溶液兩者密度不同時(shí)，這些晶體更傾向于在溶液中下沉或上浮，由此所形成化學(xué)成分不均現(xiàn)象稱為比重偏析7.低溫回火脆性：合金鋼淬火得到M體組織后在250-400回火使鋼脆化，脆化的鋼不能通過(guò)低溫回火加熱的方法消除，又稱不可逆回火脆性8.高溫回火脆性：合金鋼淬火得到M體組織后在450-600回火或在650回火以后緩慢冷卻速度經(jīng)過(guò)350-600或在350-600長(zhǎng)期加熱都使鋼產(chǎn)生脆化，已脆化的鋼重新加熱到650快冷可恢復(fù)韌性，又稱可逆回火脆性9.化學(xué)腐蝕：環(huán)境介質(zhì)中的某些組分在與金屬表面接觸時(shí)取得金屬原子的價(jià)電子而被還原，與失去價(jià)電子的被氧化的金屬“就地”形成腐蝕產(chǎn)物的現(xiàn)象稱為化學(xué)腐蝕10.電化學(xué)腐蝕：金屬被氧化后成為正離子進(jìn)入介質(zhì)或成為難溶化合物留在金屬表面。金屬失去的電子通過(guò)金屬材料本身流向金屬表面的另一部位，在那里由介質(zhì)中被還原的物質(zhì)所接受，按這種途徑進(jìn)行的反應(yīng)又稱為電化學(xué)腐蝕11.彈性變形：是在加上載荷后就產(chǎn)生，而在卸除載荷后即消失的變形，當(dāng)變形消失后，構(gòu)件的尺寸形狀完全恢復(fù)到原樣12.塑性變形：表示材料中的應(yīng)力超過(guò)屈服極限后，能產(chǎn)生顯著的不可逆變形而不立即破壞的性態(tài)；這種顯著且不可逆的變形稱為塑性變形13.塑性變形失效：金屬構(gòu)件產(chǎn)生的塑性變形量超過(guò)允許的數(shù)值稱為塑性變形失效14.蠕變：金屬材料在長(zhǎng)時(shí)間恒溫恒應(yīng)力作用下，即使應(yīng)力低于屈服強(qiáng)度，也會(huì)緩慢地產(chǎn)生塑性變形，稱為蠕變15.應(yīng)力松弛變形：在總變形不變的情況下，構(gòu)件彈性變形不斷轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃螐亩箲?yīng)力不斷降低的過(guò)程16.脆性斷裂：構(gòu)件在很少或不發(fā)生塑性變形的情況下發(fā)生的斷裂，因其斷裂應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)度，又稱作低應(yīng)力斷裂17.韌性斷裂：構(gòu)件在斷裂前產(chǎn)生顯著的宏觀塑性變形的斷裂稱為韌性斷裂18.過(guò)載斷裂：當(dāng)工作載荷超過(guò)構(gòu)件危險(xiǎn)截面所能承受的極限載荷時(shí)，使構(gòu)件發(fā)生斷裂19.應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂：金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下發(fā)生的斷裂20.氫脆：由于氫而導(dǎo)致金屬材料在低應(yīng)力載荷下的脆性斷裂21.疲勞斷裂：金屬構(gòu)件在交變載荷的作用下，雖然應(yīng)力水平低于金屬材料的抗拉強(qiáng)度，有時(shí)甚至低于屈服極限，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力循環(huán)作用后也會(huì)發(fā)生突然的脆性斷裂22.磨粒磨損：物體表面與硬質(zhì)顆?；蛴操|(zhì)突出物相互摩擦引起的表面材料損失的現(xiàn)象23.粘著磨損：又稱咬合磨損；相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的真實(shí)接觸面上發(fā)生固相粘著，使材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一表面的現(xiàn)象24.微動(dòng)磨損：兩個(gè)配合表面之間由一微小振幅的相對(duì)振動(dòng)所引起的表面損失，包括材料損失，表面形貌變化，表面或亞表層塑性變形或出現(xiàn)裂紋等25.無(wú)損檢測(cè)：利用聲電光磁和射線等與被檢驗(yàn)物質(zhì)的相互作用，在不破壞不損傷被檢測(cè)物的前提下，掌握和了解其內(nèi)部及近表面缺陷狀況的現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)26.失效模擬：又稱故障再現(xiàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和殘骸分析的情況在機(jī)械設(shè)備和構(gòu)件發(fā)生失效的實(shí)際工況條件下使其再次發(fā)生同樣的失效形式，然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析失效原因27.殘骸分析法：以失效零件為對(duì)象，從物理化學(xué)的角度對(duì)失效零件進(jìn)行分析的方法28.名稱基本假設(shè)強(qiáng)度條件應(yīng)用范圍第一強(qiáng)度理論（最大拉應(yīng)力）最大拉應(yīng)力引起的材料破壞的原因1=【】極脆材料，如陶瓷，鑄鐵第二強(qiáng)度理論（最大拉應(yīng)變）最大拉應(yīng)變是引起材料破壞的原因11=【】壓扭聯(lián)合作用下的材料第三強(qiáng)度理論（最大切應(yīng)力）最大切應(yīng)力是引起材料破壞的原因111=【】塑性材料，如低碳鋼、銅、鋁第四強(qiáng)度理論（形狀改變比能）除了最大切應(yīng)力，其他面上的切應(yīng)力都是影響因1v PMO金屬不穩(wěn)定具有氧化傾向生成金屬氧化物 PO21（2）氧化物穩(wěn)定、難熔、不揮發(fā)、不易與介質(zhì)作用破壞（3）氧化膜與基體結(jié)合良好，有相近的熱膨脹系數(shù)，不會(huì)自行或受外界作用而脫落（4）氧化膜有足夠的強(qiáng)度和塑性以承受一定的應(yīng)力應(yīng)變12.電化學(xué)反應(yīng)（1）模型：ZnZn2+2e 2H+H2(g)（2）歷程：例：鋅在含O中性水溶液中的腐蝕 ZnZn2+2e 1/2O2+H2O+2e2OH- Zn2+2OH-Zn（OH）2（s） 成因：因?yàn)殡姌O或材料表面的電化學(xué)不均勻性造成的 電化學(xué)不均勻性：金屬材料不均勻性：化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、所受力情況存在差異、表面膜完整性 環(huán)境差異：成分、溫度、濃度、空氣13.失效分析基本原則整體觀念原則從現(xiàn)象到本質(zhì)原則動(dòng)態(tài)原則兩分法原則立體性原則以信息異常論為失效的總的指導(dǎo)原則14.失效分析的思路：“撒網(wǎng)式”的失效分析：考慮人、機(jī)械設(shè)備、材料、工藝制造方法、管理和環(huán)境條件的失效分析思路按失效類(lèi)型的分析殘骸分析法：以失效零件為對(duì)象從物理化學(xué)的角度對(duì)失效零件進(jìn)行分析的方法，著眼于微觀失效系統(tǒng)工程分析法：以失效系統(tǒng)為范疇，以統(tǒng)計(jì)圖表和邏輯的方法為主，立足于宏觀15.相關(guān)性分析思路方法：用于具體零部件按失效構(gòu)件制造全過(guò)程及使用條件的分析方法 根據(jù)產(chǎn)品的失效形式及失效模式四“M”例：40Gr鋼軸類(lèi)件斷裂應(yīng)從幾方面分析 （1）審查設(shè)計(jì)：a設(shè)計(jì)技術(shù)：標(biāo)準(zhǔn)使用不當(dāng)，使用條件不清楚，設(shè)計(jì)判據(jù)不符，高應(yīng)力區(qū)有缺口等 b與用戶聯(lián)系有誤，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查不符，認(rèn)識(shí)不符 （2）材料分析：a材料的缺陷：材料成分不合格，鑄鍛造有缺陷，材料組織不符合要求，夾雜物超標(biāo)等 b材料有誤：材料選擇錯(cuò)誤 （3）加工制造缺陷分析：a熱處理缺陷：熱處理不當(dāng) b冷加工及裝配有誤：裝配不當(dāng)、異物導(dǎo)入、冷加工缺陷等 （4）使用及維護(hù)情況分析：a使用不當(dāng)：超載、超速、超溫、急劇相變等 b經(jīng)年劣化：使用年限過(guò)長(zhǎng)，檢驗(yàn)有誤，維修有誤16.失效分析報(bào)告內(nèi)容：概述：任務(wù)目、要求、失效事件的自然情況 失效事件的調(diào)查結(jié)果：失效事件的損害情況、失效工件的技術(shù)要求 分析結(jié)果：實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果 問(wèn)題的討論 結(jié)論和建議：失效的原因和機(jī)理，給出補(bǔ)救和預(yù)防措施 附件：以附件的形式給出原始記錄和圖片 分析人員簽名和日期17.一般通用的失效分析程序保護(hù)失效現(xiàn)場(chǎng)失效現(xiàn)場(chǎng)取證和收集背景資料制定失效分析計(jì)劃執(zhí)行失效分析計(jì)劃綜合評(píng)定分析結(jié)果研究補(bǔ)救措施和預(yù)防措施起草失效分析報(bào)告評(píng)審失效分析報(bào)告提出失效分析報(bào)告反饋失效分析結(jié)果18.失效分析的工作內(nèi)容（1）失效分析的業(yè)務(wù)工作（門(mén)診工作） a產(chǎn)品的安全度評(píng)定和剩余壽命預(yù)測(cè) b產(chǎn)品的失效分析（2）失效分析的研究工作 a失效物理研究：從原子分子角度出發(fā)解釋失效現(xiàn)象 b失效機(jī)理研究：研究失效的物理化學(xué)原因，失效過(guò)程及影響因素等 c失效的診斷研究：診斷的依據(jù)，思路，技術(shù)和方法 d失效的預(yù)防工程技術(shù)研究：補(bǔ)救、預(yù)防措施及管理途徑（3）失效分析的管理技術(shù)反饋工作失效分析工作的三要素：偵測(cè)、診斷、事后處理19.斷口分析的任務(wù)（1）確定斷裂的宏觀性質(zhì)（2）確定斷口的宏觀形貌（3）查找裂紋源區(qū)的位置和數(shù)量（4）確定斷口的形成過(guò)程（5）確定斷裂的微觀機(jī)制（6）確定斷口表面的性質(zhì)20.斷口分析的依據(jù)（1）觀察斷口的顏色和光澤（2）斷口上的花紋（3）斷口上的粗糙度（4）斷口與最大正應(yīng)力的交角（5）斷口上的冶金缺口21.斷口清洗步驟（1）用干燥壓縮空氣吹斷口或用軟毛刷刷（2）用有機(jī)溶劑（3）用超聲波清洗（4）貼上醋酸纖維素紙，然后剝離（5）選擇合適的化學(xué)清洗液清洗，然后用酒精吹干（6）在腐蝕環(huán)境斷裂的斷口表面腐蝕產(chǎn)物不易全部清洗22試樣截取條件（1）從構(gòu)件有代表性的部位截取樣品（2）為了不引起試樣混亂，截取前在部位上畫(huà)好截取部位并記錄（3）截取時(shí)要小心保護(hù)斷口，避免試樣受損傷，不發(fā)生組織，結(jié)構(gòu)變化，并保持干燥（4）截下的試樣依次編號(hào)并記錄（5）截取的試樣要進(jìn)行保護(hù)23.主裂紋判斷方法（1）T型法（2）變形法（3）分枝法（4）氧化法24.斷裂源區(qū)的判斷（1）利用三要素特征韌性斷裂（2）利用斷口上“人字”紋特征脆性斷裂（3）根據(jù)斷口的放射花樣脆性斷裂（4）根據(jù)斷口上的貝紋特征疲勞斷裂（5）根據(jù)斷口邊緣情況25.斷口微觀分析（韌性斷裂）（1）韌性斷裂分析：在構(gòu)件斷裂前出現(xiàn)明顯塑性變形，在工程結(jié)構(gòu)中常表現(xiàn)為過(guò)載斷裂（2）機(jī)理：滑移分離：出現(xiàn)在雜質(zhì)或者缺陷很少的金屬材料中，微觀形貌為蛇形花樣韌窩斷裂：顯微空洞的形核、聚集及長(zhǎng)大導(dǎo)致的微孔聚集型斷裂（3）宏觀特征：它的斷口附近有明顯的宏觀塑性變形 斷口的外形呈杯錐狀，形貌粗糙韌性斷裂斷口表面呈纖維狀，其顏色為暗灰色宏觀形狀分為纖維區(qū)，放射區(qū)，剪切唇區(qū)，纖維區(qū)較大，材料塑韌性較好，放射區(qū)較大，材料的塑性降低，脆性增加（4）微觀特征：在斷口上存在大量的韌窩，有時(shí)存在蛇形花樣根據(jù)受力狀態(tài)不同會(huì)出現(xiàn)三種韌窩韌窩的大小和深淺，決定于材料斷裂時(shí)微孔的核心數(shù)量和材料本身的相對(duì)塑性（5）韌性斷裂的韌窩形狀：等軸：在正應(yīng)力下形成剪切：在切應(yīng)力下形成撕裂：在撕裂應(yīng)力下形成26.脆性斷裂的韌窩：（1）定義：構(gòu)件在很少或不發(fā)生塑性變形的情況下發(fā)生的斷裂，因其斷裂應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)度，故稱作低應(yīng)力斷裂（2）斷裂機(jī)理：解理斷裂，是穿晶斷裂，其特點(diǎn)是初裂紋起源于晶界、亞晶界或者相界面并且沿著金屬的結(jié)晶學(xué)平面擴(kuò)展，宏觀斷口是解理小刻面，微觀是河流花樣，蛇形花樣等 準(zhǔn)解理斷裂：是穿晶斷裂，起源于晶體內(nèi)部，有許多平坦的類(lèi)解理小刻面沿晶斷裂：巖石狀或冰糖狀27.常規(guī)測(cè)試技術(shù)選用原則：（1）可信性（2）有效性（3）可能性（4）經(jīng)濟(jì)性28.材料致脆斷裂：（1）回火脆性斷裂：高溫、低溫特征：斷口粗糙，呈銀白色結(jié)晶狀，微觀呈冰糖塊狀（2）冷脆金屬的低溫脆斷：材料隨溫度降低，斷裂形式發(fā)生變化，除fcc以外金屬均是冷脆金屬，如低碳鋼特征：宏觀結(jié)晶狀，有明顯的鏡面反光，微觀典型的解理斷裂特征（3）第二相質(zhì)點(diǎn)致脆斷裂：沿晶粒邊界析出，引起邊界的脆化或弱化，導(dǎo)致晶粒沿晶斷裂雜質(zhì)元素在晶界聚集某些金屬在特定的溫度下發(fā)生相變；特征：宏觀上脆性的晶粒狀；微觀上在晶界上能看到微孔聚集29.應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂：金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下特征：靜拉力脆性斷裂是一種局部腐蝕，形成的裂紋經(jīng)常被腐蝕產(chǎn)物覆蓋腐蝕速度一般介于均勻腐蝕和快速斷裂之間宏觀：脆性斷裂，表面有裂紋源，穿晶、沿晶、或者混晶斷裂微觀：巖石狀或泥紋狀30.氫脆：由于氫而導(dǎo)致金屬材料在低應(yīng)力靜載荷下的脆性斷裂（2）氫的來(lái)源：在焊接、冶煉、熱處理過(guò)程中在電鍍、酸洗、放氫型腐蝕環(huán)境中在使用環(huán)境下氫的滲入（3）氫的作用導(dǎo)致早期失效或開(kāi)裂降低金屬的強(qiáng)度和塑性導(dǎo)致焊接接頭冷裂在腐蝕環(huán)境下發(fā)生延遲斷裂促進(jìn)應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞（4）氫脆的類(lèi)型：溶解在金屬中的氫原子析出并在金屬內(nèi)部的缺陷處結(jié)合成分子狀態(tài)，由此產(chǎn)生的高壓使材料變脆（鋼中白點(diǎn)）環(huán)境氣氛中的氫在高溫下進(jìn)入金屬內(nèi)部奪取鋼中的碳形成甲烷使材料變脆進(jìn)入金屬的氫以間隙固溶體的形式存在，當(dāng)材料收到應(yīng)力時(shí)，原子氫由固溶體析出并結(jié)合成分子導(dǎo)致材料變脆（5）特征：宏觀上脆性結(jié)晶狀，表面發(fā)亮；微觀上沿晶斷口，在晶界上出現(xiàn)發(fā)文線31.疲勞斷裂（1）定義：金屬構(gòu)件在交變載荷的作用下雖然應(yīng)力水平低于金屬材料的抗拉強(qiáng)度，有時(shí)甚至低于屈服強(qiáng)度，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力反復(fù)循環(huán)作用之后，也會(huì)發(fā)生突然的脆性斷裂（2）形式：切斷疲勞 正斷疲勞（3）特征：具有突發(fā)性應(yīng)力很低是一個(gè)損傷積累的過(guò)程對(duì)材料的缺陷有敏感性對(duì)腐蝕介質(zhì)有敏感性（4）斷口特征：宏觀上：有疲勞裂紋起源區(qū)，疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)，最終斷裂區(qū)；微觀上：疲勞輝紋32.磨粒磨損：物體表面與硬質(zhì)顆?；蛴操|(zhì)突出物相互摩擦，引起表面材料損失的現(xiàn)象形貌特征：表面存在犁溝形貌分類(lèi)：按力的作用特點(diǎn)：劃傷式磨損、