材料斷口分析(第七—八章)

1、1第七章第七章 斷口分析技術(shù)斷口分析技術(shù)1 斷口試樣的選取斷口試樣的選取2 斷口的一般分析技術(shù)斷口的一般分析技術(shù)3 斷口的特殊分析技術(shù)斷口的特殊分析技術(shù)2 1 1 斷口試樣的選取斷口試樣的選取 一、主裂紋與二次裂紋的判別一、主裂紋與二次裂紋的判別 1、T型法型法 若一個構(gòu)件上產(chǎn)生兩條裂紋或幾個碎片合攏起來，其若一個構(gòu)件上產(chǎn)生兩條裂紋或幾個碎片合攏起來，其 裂紋構(gòu)成裂紋構(gòu)成“T”型，通常情況下，橫穿裂紋型，通常情況下，橫穿裂紋A為首先開裂的，為首先開裂的，這時可以認(rèn)為這時可以認(rèn)為A裂紋阻礙了裂紋裂紋阻礙了裂紋B的擴(kuò)展，的擴(kuò)展，A為主為主 裂紋，裂紋，B為二次裂紋，裂源位置可能在為二次裂紋，裂源位

2、置可能在O或或O 處處3 2、分叉法、分叉法 一般情況下，裂紋分叉的方向?yàn)榱鸭y擴(kuò)展方向，一般情況下，裂紋分叉的方向?yàn)榱鸭y擴(kuò)展方向， 其反方向指向裂紋源其反方向指向裂紋源O點(diǎn)處。即分叉裂紋為二次裂點(diǎn)處。即分叉裂紋為二次裂 紋（紋（B、C、D），匯合裂紋為主裂紋），匯合裂紋為主裂紋A。4 3、變形法、變形法 根據(jù)變形量的大小來判別。變形量大的部位為主根據(jù)變形量的大小來判別。變形量大的部位為主 裂紋裂紋A，其它部位為二次裂紋，裂源在主裂紋所，其它部位為二次裂紋，裂源在主裂紋所 形成的斷口上。形成的斷口上。5 4、氧化法、氧化法 根據(jù)材料在環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生氧化或腐蝕的現(xiàn)象根據(jù)材料在環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生氧化或腐

3、蝕的現(xiàn)象 確定。氧化或腐蝕嚴(yán)重的部位是主裂紋部位，確定。氧化或腐蝕嚴(yán)重的部位是主裂紋部位， 較輕的部位是二次裂紋部位，裂源在主裂紋的較輕的部位是二次裂紋部位，裂源在主裂紋的 表面處。表面處。6 5、貝紋線法、貝紋線法: 適用于疲勞斷裂適用于疲勞斷裂一般來說，一般來說，脆斷脆斷用用T型法、分叉法來判別主裂紋型法、分叉法來判別主裂紋 韌斷韌斷用變形法來判別主裂紋用變形法來判別主裂紋 環(huán)境斷裂環(huán)境斷裂用氧化法來判別主裂紋用氧化法來判別主裂紋 疲勞斷裂疲勞斷裂用貝紋線法來判別主裂紋用貝紋線法來判別主裂紋78二、裂紋源及裂紋擴(kuò)展方向的判別二、裂紋源及裂紋擴(kuò)展方向的判別裂源位置的判別裂源位置的判別裂源位置

4、裂源位置：材料表面材料表面 材料次表面材料次表面 材料內(nèi)部：夾渣、氣孔等地材料內(nèi)部：夾渣、氣孔等地 應(yīng)力集中處：尖角、油孔、凹槽及劃痕等應(yīng)力集中處：尖角、油孔、凹槽及劃痕等裂源的判別方法：裂源的判別方法：利用斷口宏觀形貌特征來判別利用斷口宏觀形貌特征來判別1、斷口三要素、斷口三要素: 纖維區(qū)中心纖維區(qū)中心 放射線或人字紋收斂處放射線或人字紋收斂處 無剪切唇處無剪切唇處92、疲勞斷口：、疲勞斷口：裂源位于平滑區(qū)裂源位于平滑區(qū) 疲勞前沿線曲率半徑最小處疲勞前沿線曲率半徑最小處3、環(huán)境斷裂：、環(huán)境斷裂：裂源位于氧化或腐蝕最嚴(yán)重的表面或次表面裂源位于氧化或腐蝕最嚴(yán)重的表面或次表面10顯微裂紋局部擴(kuò)展方

5、向的判別顯微裂紋局部擴(kuò)展方向的判別1、韌窩裂紋、韌窩裂紋 撕裂韌窩的拋物線方向撕裂韌窩的拋物線方向2、解理裂紋、解理裂紋 河流花樣的合并方向河流花樣的合并方向 扇形花樣的發(fā)散方向扇形花樣的發(fā)散方向 臺階高度增加方向臺階高度增加方向11123、疲勞裂紋、疲勞裂紋 與疲勞輝紋相垂直的方向與疲勞輝紋相垂直的方向 輪胎壓痕間距增大的方向輪胎壓痕間距增大的方向132 2 斷口的一般分析技術(shù)斷口的一般分析技術(shù)一、宏觀斷口分析技術(shù)宏觀斷口分析技術(shù) 指用肉眼、放大鏡、體視顯微鏡等來觀察分析斷指用肉眼、放大鏡、體視顯微鏡等來觀察分析斷 口的宏觀形貌特征的一種方法。口的宏觀形貌特征的一種方法。二、微觀斷口分析技術(shù)

6、二、微觀斷口分析技術(shù) 掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡 光學(xué)顯微鏡光學(xué)顯微鏡 透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡14斷口分析的主要技術(shù)手段斷口分析的主要技術(shù)手段分析手段分析手段放大倍數(shù)放大倍數(shù)功功 能能肉眼檢查肉眼檢查放大鏡放大鏡體視顯微鏡體視顯微鏡1-101-100對斷口形貌有一全面了解，用于分析斷裂原因，對斷口形貌有一全面了解，用于分析斷裂原因，但不能判明斷口的精細(xì)結(jié)構(gòu)。但不能判明斷口的精細(xì)結(jié)構(gòu)?？纱_定裂紋起點(diǎn)及擴(kuò)展途徑，為微觀分析確定最可確定裂紋起點(diǎn)及擴(kuò)展途徑，為微觀分析確定最重要途徑。重要途徑。金相顯微鏡金相顯微鏡50-500除上述功能外，利用其焦深淺和易調(diào)動焦距可測除上述功能外，利用其焦深淺和

7、易調(diào)動焦距可測定凹凸高度差，疲勞條紋間距，裂紋形態(tài)，但對定凹凸高度差，疲勞條紋間距，裂紋形態(tài)，但對斷口形貌難作詳細(xì)觀察。分辨率斷口形貌難作詳細(xì)觀察。分辨率0.2。透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡1千千-幾十萬幾十萬焦深大，能觀察其一次復(fù)型或二次復(fù)型凹凸不平焦深大，能觀察其一次復(fù)型或二次復(fù)型凹凸不平的表面，分辨率高，成象質(zhì)量好，不必破壞斷口。的表面，分辨率高，成象質(zhì)量好，不必破壞斷口。但不能在低倍下作掃描觀察。但不能在低倍下作掃描觀察。掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡幾倍幾倍-幾萬幾萬可直接掃描斷口，也可以用復(fù)型法觀察，放大倍可直接掃描斷口，也可以用復(fù)型法觀察，放大倍數(shù)可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，高低倍比較

8、具有方數(shù)可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，高低倍比較具有方便、直接快速的優(yōu)點(diǎn)。但分辨率不如便、直接快速的優(yōu)點(diǎn)。但分辨率不如TEM，樣，樣品尺寸受限制，有時要破壞。品尺寸受限制，有時要破壞。153 3 斷口特殊分析技術(shù)斷口特殊分析技術(shù)一、斷口的腐蝕坑分析技術(shù)一、斷口的腐蝕坑分析技術(shù)1、腐蝕坑的類型、腐蝕坑的類型 位錯腐蝕坑位錯腐蝕坑 位向腐蝕坑位向腐蝕坑鍺中形成小角度晶界的位錯腐蝕坑鍺中形成小角度晶界的位錯腐蝕坑電子束熔煉鎢的解理面腐蝕坑電子束熔煉鎢的解理面腐蝕坑162、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生原因 晶體材料在一定的腐蝕介質(zhì)中腐蝕溶解具有選擇性和晶體材料在一定的腐蝕介質(zhì)中腐蝕溶解具有選擇性和 各向異性各向異性選擇性

9、：選擇性： 一般情況下，均選擇在晶體材料的一般情況下，均選擇在晶體材料的低指數(shù)平面低指數(shù)平面，如立方系的，如立方系的 100、110 、111 112等等各向異性：各向異性：腐蝕溶解是腐蝕溶解是各向同性各向同性，則其腐蝕溶解體積將呈一個，則其腐蝕溶解體積將呈一個圓錐體圓錐體 若腐蝕溶解是若腐蝕溶解是各向異性各向異性，則其腐蝕溶解體積將呈一個，則其腐蝕溶解體積將呈一個角錐角錐 體（多面體）體（多面體）3、幾何形狀、幾何形狀 依賴于材料的晶體結(jié)構(gòu)，即晶體結(jié)構(gòu)不同，腐蝕坑的幾依賴于材料的晶體結(jié)構(gòu)，即晶體結(jié)構(gòu)不同，腐蝕坑的幾 何形狀也不相同何形狀也不相同17如：立方晶系的金屬或合金，優(yōu)先被腐蝕溶解的晶

10、面通常是如：立方晶系的金屬或合金，優(yōu)先被腐蝕溶解的晶面通常是100、110、111等，等， 腐蝕坑實(shí)質(zhì)上就是由這些低指數(shù)晶面所圍成的多面體，腐蝕坑實(shí)質(zhì)上就是由這些低指數(shù)晶面所圍成的多面體， 若腐蝕坑都是由若腐蝕坑都是由100晶面所圍成，則這個多面體為正六面體晶面所圍成，則這個多面體為正六面體 若腐蝕坑都是由若腐蝕坑都是由111晶面所圍成，則這個多面體為正八面體晶面所圍成，則這個多面體為正八面體 若腐蝕坑都是由若腐蝕坑都是由110晶面所圍成，則這個多面體為十二面體晶面所圍成，則這個多面體為十二面體 有時出現(xiàn)不同晶面為界面的多面體，如有時出現(xiàn)不同晶面為界面的多面體，如100+110、100+111

11、、100+110+111，則腐蝕坑的幾何形狀各異則腐蝕坑的幾何形狀各異六面體二十六面體十八面體十二面體八面體十四面體184 4、腐蝕坑分析技術(shù)、腐蝕坑分析技術(shù) 就是利用腐蝕坑溶解體積的幾何參數(shù)與晶面指數(shù)之間的就是利用腐蝕坑溶解體積的幾何參數(shù)與晶面指數(shù)之間的 關(guān)系，來分析研究關(guān)系，來分析研究晶體取向晶體取向的一種簡單測試技術(shù)的一種簡單測試技術(shù)具體應(yīng)用：具體應(yīng)用：解理面的確定解理面的確定 應(yīng)力腐蝕斷裂開裂面的確定應(yīng)力腐蝕斷裂開裂面的確定 解理斷裂中裂紋擴(kuò)展方向解理斷裂中裂紋擴(kuò)展方向 疲勞斷裂中疲勞裂紋擴(kuò)展方向疲勞斷裂中疲勞裂紋擴(kuò)展方向局限性：局限性：適用于結(jié)晶學(xué)斷裂，而非結(jié)晶學(xué)斷裂（塑性變形較適用

12、于結(jié)晶學(xué)斷裂，而非結(jié)晶學(xué)斷裂（塑性變形較 大的斷裂），不能應(yīng)用腐蝕坑技術(shù)來分析研究其位大的斷裂），不能應(yīng)用腐蝕坑技術(shù)來分析研究其位 向關(guān)系向關(guān)系19解理臺階的蝕坑解理臺階的蝕坑河流花樣的蝕坑河流花樣的蝕坑20二、斷口的定量分析技術(shù)二、斷口的定量分析技術(shù)1、定量分析內(nèi)容、定量分析內(nèi)容斷口電子圖象中特征花樣的定量分析斷口電子圖象中特征花樣的定量分析 如：韌窩大小、解理程度、第二相分布等如：韌窩大小、解理程度、第二相分布等斷口形貌參數(shù)與斷裂力學(xué)參量之間關(guān)系的定量分析斷口形貌參數(shù)與斷裂力學(xué)參量之間關(guān)系的定量分析 如：疲勞輝紋間距與如：疲勞輝紋間距與K之間的關(guān)系之間的關(guān)系212 2、定量分析方法、定量分

13、析方法點(diǎn)截法（網(wǎng)格法）點(diǎn)截法（網(wǎng)格法） 特征形貌的定量測量值特征形貌的定量測量值n% = 斷口形貌特征點(diǎn)數(shù)斷口形貌特征點(diǎn)數(shù)總的點(diǎn)數(shù)總的點(diǎn)數(shù)線截法線截法 特征平均尺寸（面積、體積、大小）特征平均尺寸（面積、體積、大?。?= 直線總長度直線總長度直線所截取特征花樣的總個數(shù)直線所截取特征花樣的總個數(shù)點(diǎn)截法點(diǎn)截法線截法線截法223 3、疲勞斷口的定量分析、疲勞斷口的定量分析 疲勞輝紋間距疲勞輝紋間距S與應(yīng)力強(qiáng)度因子變化與應(yīng)力強(qiáng)度因子變化K及及 疲勞裂紋擴(kuò)疲勞裂紋擴(kuò) 展速率展速率da/dN的關(guān)系的關(guān)系 S = C(K )n da/dN = A (K )n S K da/dN 23其它分析方法其它分析方法

14、斷口浮突測量技術(shù)斷口浮突測量技術(shù)：解理臺階的高度解理臺階的高度 滑移臺階的高度滑移臺階的高度斷口的分形（斷口的分形（fractal）分析技術(shù)）分析技術(shù)24第八章第八章 斷裂失效分析斷裂失效分析1 材料在加工過程中的斷裂材料在加工過程中的斷裂2 實(shí)際構(gòu)件的失效分析實(shí)際構(gòu)件的失效分析251 材料在加工過程中的斷裂材料在加工過程中的斷裂 加工過程中材料開裂的現(xiàn)象加工過程中材料開裂的現(xiàn)象26斷裂形式：斷裂形式：按金屬制品裂紋產(chǎn)生的部位：按金屬制品裂紋產(chǎn)生的部位：表面開裂表面開裂 內(nèi)部開裂內(nèi)部開裂按塑性加工方式：按塑性加工方式：軋制開裂軋制開裂 擠壓（拉拔）開裂擠壓（拉拔）開裂 鍛造開裂鍛造開裂斷裂原因

15、：斷裂原因： 塑性變形不均勻塑性變形不均勻 鑄錠質(zhì)量差，如鑄造時產(chǎn)生的疏松、偏析等鑄錠質(zhì)量差，如鑄造時產(chǎn)生的疏松、偏析等 加工工藝不合理，如溫度過高造成過熱、過燒加工工藝不合理，如溫度過高造成過熱、過燒27一、軋制時的斷裂一、軋制時的斷裂板材端部呈圓形板材端部呈圓形軋件通過輥縫時，沿寬向各點(diǎn)均有橫向流動的趨勢，軋件通過輥縫時，沿寬向各點(diǎn)均有橫向流動的趨勢，由于受到由于受到摩擦阻力摩擦阻力的影響，中心部分寬展遠(yuǎn)小于邊的影響，中心部分寬展遠(yuǎn)小于邊部，此時中心部分厚度的減少將轉(zhuǎn)化為長度的增加部，此時中心部分厚度的減少將轉(zhuǎn)化為長度的增加而邊部厚度的減少則有部分轉(zhuǎn)化為寬展，所以板材而邊部厚度的減少則有部

16、分轉(zhuǎn)化為寬展，所以板材端部呈圓形。端部呈圓形。28邊裂：邊裂： 由于軋件為一整體，邊部受附加拉應(yīng)力作用，產(chǎn)生邊部周期性裂紋由于軋件為一整體，邊部受附加拉應(yīng)力作用，產(chǎn)生邊部周期性裂紋 軋輥控制不當(dāng)（凸輥型）軋輥控制不當(dāng)（凸輥型） 坯料形狀不良（凸形橫截面）坯料形狀不良（凸形橫截面）劈裂：劈裂：板材兩側(cè)強(qiáng)烈的附加拉應(yīng)力所引起板材兩側(cè)強(qiáng)烈的附加拉應(yīng)力所引起防止措施：防止措施：適宜的良好輥型和坯料尺寸形狀適宜的良好輥型和坯料尺寸形狀 合理的軋制工藝規(guī)程（控制壓下量、潤滑、調(diào)整張力）合理的軋制工藝規(guī)程（控制壓下量、潤滑、調(diào)整張力） 包覆側(cè)邊包覆側(cè)邊29軋制時內(nèi)部裂紋：軋制時內(nèi)部裂紋：平輥間軋制厚坯料時，

17、由于壓下量小而產(chǎn)生表面變形，中心層基本沒有平輥間軋制厚坯料時，由于壓下量小而產(chǎn)生表面變形，中心層基本沒有變形，因而中心層牽制表面層，給予表面以壓應(yīng)力，表面層則給中心層變形，因而中心層牽制表面層，給予表面以壓應(yīng)力，表面層則給中心層以拉應(yīng)力，當(dāng)這種不均勻變形與拉應(yīng)力積累到一定程度時，就會引起心以拉應(yīng)力，當(dāng)這種不均勻變形與拉應(yīng)力積累到一定程度時，就會引起心部產(chǎn)生裂紋，而使應(yīng)力松弛，繼續(xù)變形時，此應(yīng)力又累積到一定程度后部產(chǎn)生裂紋，而使應(yīng)力松弛，繼續(xù)變形時，此應(yīng)力又累積到一定程度后又會產(chǎn)生心部裂紋，如此繼續(xù)，便在心部產(chǎn)生了周期性裂紋。又會產(chǎn)生心部裂紋，如此繼續(xù)，便在心部產(chǎn)生了周期性裂紋。預(yù)防措施：預(yù)防措

18、施：增加增加L/h值，即道次壓下量。隨值，即道次壓下量。隨L/h增加，變形逐漸向內(nèi)部深入，當(dāng)達(dá)到增加，變形逐漸向內(nèi)部深入，當(dāng)達(dá)到一定值后，軋件中間部位便由原來的縱向拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力一定值后，軋件中間部位便由原來的縱向拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力30二、擠壓（拉拔）時的斷裂二、擠壓（拉拔）時的斷裂擠壓表面裂紋擠壓表面裂紋由于擠壓筒和模壁摩擦力的阻礙作用，使邊部金屬流動滯后中心部金由于擠壓筒和模壁摩擦力的阻礙作用，使邊部金屬流動滯后中心部金屬，造成了邊部受拉，中心受壓的附加應(yīng)力分布。摩擦阻力越大，此屬，造成了邊部受拉，中心受壓的附加應(yīng)力分布。摩擦阻力越大，此種現(xiàn)象就越嚴(yán)重，當(dāng)摩擦力很大時，就會造成金屬擠壓制品

19、的表面裂種現(xiàn)象就越嚴(yán)重，當(dāng)摩擦力很大時，就會造成金屬擠壓制品的表面裂紋，嚴(yán)重時會出現(xiàn)紋，嚴(yán)重時會出現(xiàn)竹節(jié)狀或棘棒狀竹節(jié)狀或棘棒狀。拉拔與擠壓類似，但基本應(yīng)力為拉應(yīng)力，這就加劇了邊部裂紋。拉拔與擠壓類似，但基本應(yīng)力為拉應(yīng)力，這就加劇了邊部裂紋。預(yù)防措施：預(yù)防措施：加強(qiáng)潤滑、降低摩擦阻力加強(qiáng)潤滑、降低摩擦阻力 改進(jìn)工藝方法：反向擠壓，反張力拉伸改進(jìn)工藝方法：反向擠壓，反張力拉伸31擠壓內(nèi)部裂紋擠壓內(nèi)部裂紋擠壓比較小時，由于產(chǎn)生表面變形會使壓縮變形深入擠壓比較小時，由于產(chǎn)生表面變形會使壓縮變形深入不到軸心層，結(jié)果導(dǎo)致中心層產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，此拉不到軸心層，結(jié)果導(dǎo)致中心層產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，此拉應(yīng)力與縱向基

20、本應(yīng)力相迭加，使軸心層工作應(yīng)力大于應(yīng)力與縱向基本應(yīng)力相迭加，使軸心層工作應(yīng)力大于材料的斷裂應(yīng)力，產(chǎn)生內(nèi)裂。材料的斷裂應(yīng)力，產(chǎn)生內(nèi)裂。預(yù)防措施：預(yù)防措施：增大擠壓比增大擠壓比 拉拔時增大變形程度，減小?？族F角拉拔時增大變形程度，減小?？族F角32三、鍛造時的斷裂三、鍛造時的斷裂鍛造時表面裂紋鍛造時表面裂紋1、鍛造溫度過高時，由于晶間結(jié)合力大大減弱，常出現(xiàn)晶間斷裂，且裂、鍛造溫度過高時，由于晶間結(jié)合力大大減弱，常出現(xiàn)晶間斷裂，且裂 紋方向與周向拉應(yīng)力垂直紋方向與周向拉應(yīng)力垂直2、鍛造溫度過低時，晶間強(qiáng)度常高于晶內(nèi)強(qiáng)度，便出現(xiàn)穿晶斷裂。由剪、鍛造溫度過低時，晶間強(qiáng)度常高于晶內(nèi)強(qiáng)度，便出現(xiàn)穿晶斷裂。由剪

21、 應(yīng)力引起，其裂紋方向與最大主應(yīng)力呈應(yīng)力引起，其裂紋方向與最大主應(yīng)力呈45角角3、自由鐓粗塑性較低的金屬餅材時，由于錘頭端面對鐓粗件表面摩擦力、自由鐓粗塑性較低的金屬餅材時，由于錘頭端面對鐓粗件表面摩擦力 的影響，形成單鼓形，使其側(cè)面周向承受拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋的影響，形成單鼓形，使其側(cè)面周向承受拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋鍛造溫度過高鍛造溫度過高鍛造溫度過低鍛造溫度過低33預(yù)防措施預(yù)防措施采用高效潤滑劑，以減少工件與工具間的接觸摩擦采用高效潤滑劑，以減少工件與工具間的接觸摩擦采用凹型模：鍛造時由于模壁對工件的橫向壓縮，使周采用凹型模：鍛造時由于模壁對工件的橫向壓縮，使周 向拉應(yīng)力減少向拉應(yīng)力減少采用軟墊采用

22、軟墊采用包套或活動套環(huán)采用包套或活動套環(huán)342 2 實(shí)際構(gòu)件的失效分析實(shí)際構(gòu)件的失效分析一、引言一、引言失效：失效：材料或機(jī)械構(gòu)件由于尺寸、形狀或材料的組織與性材料或機(jī)械構(gòu)件由于尺寸、形狀或材料的組織與性 能發(fā)生變化而引起機(jī)械構(gòu)件不能完成指定的功能。能發(fā)生變化而引起機(jī)械構(gòu)件不能完成指定的功能。 也有人叫事故或故障。也有人叫事故或故障。判斷失效的條件：判斷失效的條件： 完全不能工作完全不能工作 雖能工作，但不能完成指定的任務(wù)雖能工作，但不能完成指定的任務(wù) 當(dāng)發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重?fù)p傷，不能再繼續(xù)安全使用，應(yīng)及時拆當(dāng)發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重?fù)p傷，不能再繼續(xù)安全使用，應(yīng)及時拆 下調(diào)換或修補(bǔ)下調(diào)換或修補(bǔ)35二、失效分析的一般方

23、法（程序）二、失效分析的一般方法（程序） 外部觀察外部觀察試驗(yàn)檢查試驗(yàn)檢查綜合分析綜合分析1、外部觀察、外部觀察 樣品的選擇（確定主斷裂面）樣品的選擇（確定主斷裂面） 原始資料收集、現(xiàn)場記錄、拍照原始資料收集、現(xiàn)場記錄、拍照 了解構(gòu)件工作環(huán)境和失效過程了解構(gòu)件工作環(huán)境和失效過程 宏觀斷口分析宏觀斷口分析 初步判斷失效類型初步判斷失效類型362、試驗(yàn)檢查、試驗(yàn)檢查 微觀斷口分析、金相檢驗(yàn)、力學(xué)性能檢驗(yàn)、斷裂力學(xué)微觀斷口分析、金相檢驗(yàn)、力學(xué)性能檢驗(yàn)、斷裂力學(xué) 分析、無損檢測、化學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析、模擬試驗(yàn)分析、無損檢測、化學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析、模擬試驗(yàn) 確定失效原因、類型確定失效原因、類型3、綜合分析、

24、綜合分析 失效主要原因及其影響因素失效主要原因及其影響因素 提出預(yù)防措施及改進(jìn)建議提出預(yù)防措施及改進(jìn)建議 綜合分析報(bào)告綜合分析報(bào)告37失效分析報(bào)告的內(nèi)容 失效構(gòu)件的描述失效構(gòu)件的描述 失效時的服役條件失效時的服役條件 失效前的歷史失效前的歷史 構(gòu)件制造及處理過程構(gòu)件制造及處理過程 構(gòu)件材質(zhì)及冶金質(zhì)量的評定構(gòu)件材質(zhì)及冶金質(zhì)量的評定 各種物理、化學(xué)、力學(xué)試驗(yàn)各種物理、化學(xué)、力學(xué)試驗(yàn) 失效的主要原因及其影響因素失效的主要原因及其影響因素 預(yù)防措施及改進(jìn)意見預(yù)防措施及改進(jìn)意見要求：要求：簡潔、清晰、合乎邏輯簡潔、清晰、合乎邏輯38三、失效的主要原因三、失效的主要原因 設(shè)計(jì)不當(dāng)設(shè)計(jì)不當(dāng) 加工不當(dāng)加工不當(dāng)

25、 環(huán)境介質(zhì)的影響環(huán)境介質(zhì)的影響 材質(zhì)缺陷或選材不當(dāng)材質(zhì)缺陷或選材不當(dāng) 其它：包括操作、裝配、運(yùn)輸、使用等其它：包括操作、裝配、運(yùn)輸、使用等四、失效分析典型案例四、失效分析典型案例韌性斷裂案例韌性斷裂案例解理斷裂案例（準(zhǔn)解理）解理斷裂案例（準(zhǔn)解理）沿晶斷裂案例沿晶斷裂案例環(huán)境斷裂案例（環(huán)境斷裂案例（SCC、氫脆等）、氫脆等）疲勞斷裂案例疲勞斷裂案例夾雜物引起的斷裂案例（材質(zhì)因素）夾雜物引起的斷裂案例（材質(zhì)因素）過熱引起的斷裂案例（工藝因素）過熱引起的斷裂案例（工藝因素）便攜彈鋁合金燃燒室的開裂（綜合案例）便攜彈鋁合金燃燒室的開裂（綜合案例）39韌性斷裂轎車控制臂斷裂分析轎車控制臂：轎車控制臂：4

26、5鋼，正火態(tài)。轎車在行駛中斷裂。鋼，正火態(tài)。轎車在行駛中斷裂。斷口拼湊法斷口拼湊法兩對兩對應(yīng)斷口相拼接圖。應(yīng)斷口相拼接圖。4041解理斷裂案例解理斷裂案例螺紋軸銷斷裂分析螺紋軸銷斷裂分析螺紋軸銷：螺紋軸銷：60鋼，正火態(tài)。手拉起重滑輪小車用。鋼，正火態(tài)。手拉起重滑輪小車用。作用：螺栓連接作用；承載（掛手拉起重滑輪）作用：螺栓連接作用；承載（掛手拉起重滑輪）42斷口邊緣局部區(qū)域斷口邊緣局部區(qū)域斷裂原因：斷裂原因：螺紋表面加工質(zhì)量差，易引發(fā)應(yīng)力集中；螺紋表面加工質(zhì)量差，易引發(fā)應(yīng)力集中；裝配時可能施加過大的預(yù)緊力，導(dǎo)致脆斷。裝配時可能施加過大的預(yù)緊力，導(dǎo)致脆斷。沿晶斷裂沿晶斷裂汽車傳動軸斷裂分析汽車

27、傳動軸斷裂分析汽車傳動軸：汽車傳動軸：兩部分焊接而成，一部分為圓筒狀，另一部分為花鍵軸，在兩部分焊接而成，一部分為圓筒狀，另一部分為花鍵軸，在A A處焊接成一體。碗狀過渡，碗底區(qū)域開裂（處焊接成一體。碗狀過渡，碗底區(qū)域開裂（B B處）。處）?；ㄦI軸：花鍵軸：40Cr40Cr，鍛造，鍛造粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 精加工（滾花鍵）精加工（滾花鍵） 鍵部中頻淬火。鍵部中頻淬火。43表面全脫碳，表層表面全脫碳，表層F晶粒長大。晶粒長大。心部組織：回火索氏體心部組織：回火索氏體+少量少量F原因：原因：鍛造工藝不當(dāng)，因脫碳造成組織不均勻。鍛造工藝不當(dāng)，因脫碳造成組織不均勻。44腐蝕失效轎車消聲器失效分析消聲器內(nèi)部構(gòu)成：消聲器內(nèi)部構(gòu)成：