失效分析名詞解釋

1、1 .失效：布機械或機械零件在使用過程中或使用前的試驗過程中由于形狀、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)計功能的現(xiàn)象。2 .失效分析：力析研究機械構(gòu)件失效過程中的特征和規(guī)律，并找出損壞原因的一門科學基礎(chǔ)。3|晶內(nèi)偏析凝固形成的晶體內(nèi)部由于擴散不均勻引起的偏析4 .晶間偏析：我固形成的枝狀晶由于擴散不均勻引起的偏析5 .區(qū)域偏析：出注鑄錠,凝固時外層區(qū)域富集高熔點組元，心部富集低熔點組元，同時也富集著凝固時析出的非金屬雜質(zhì)和氣體等現(xiàn)象，稱為區(qū)域偏析6 .比重偏析：專屬冷凝過程中,如果析出的晶體與余下的溶液兩者密度不同時，這些晶體更傾向于在溶液中下沉或上浮，由此

2、所形成化學成分不均現(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250-400C回火使鋼脆化，脆化的鋼不能通過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1合金鋼淬火得到M體組織后在450-600C回火或在650c回火以后緩慢冷卻速度經(jīng)過350-600C或在350-600C長期加熱都使鋼產(chǎn)生脆化，已脆化的鋼重新加熱到650c快冷可恢復韌性，又稱可逆回火脆性9 .化學腐蝕：環(huán)境介質(zhì)中的某些組分在與金屬表面接觸時取得金屬原子的價電子而被還原，與失去價電子的被氧化的金屬就地"形成腐蝕產(chǎn)物的現(xiàn)象稱為化學腐蝕10 .電化學腐蝕n金屬被氧化后成為正離子進入介質(zhì)或成為

3、難溶化合物留在金屬表面。金屬失去的電子通過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，按這種途徑進行的反應(yīng)又稱為電化學腐蝕11 .彈性變形在加上載荷后就產(chǎn)生,而在卸除載荷后即消失的變形，當變形消失后,構(gòu)件的尺寸形狀完全恢復到原樣12 .塑性變形：力示材料中的應(yīng)力超過屈服極限后，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允許的數(shù)值稱為塑性變形失效14 .蠕變|金屬材料在長時間恒溫恒應(yīng)力作用下，即使應(yīng)力低于屈服強度，也會緩慢地產(chǎn)生塑性變形，稱為蠕變15 .應(yīng)力松弛變兩在總變形不變的情況下

4、，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他.過載斷裂當工作載荷超過構(gòu)件危險截面所能承受的極限載荷時，使構(gòu)件發(fā)生斷裂19.應(yīng)力腐蝕開裂：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度，有時甚至低于屈服極限，但經(jīng)過長時間應(yīng)力循環(huán)作用后也會發(fā)生突然的脆性斷裂22 .磨粒磨損口物體

5、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；相對運動物體的真實接觸面上發(fā)生固相粘著，使材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一表面的現(xiàn)象24 .微動磨損71個配合表面之間由一微小振幅的相對振動所引起的表面損失，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 .無損檢測：前用聲電光磁和射線等與被檢驗物質(zhì)的相互作用，在不破壞不損傷被檢測物的前提下，掌握和了解其內(nèi)部及近表面缺陷狀況的現(xiàn)代檢測技術(shù)26 .失效模擬：攵稱故障再現(xiàn),根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和殘骸分析的情況在機械設(shè)備和構(gòu)件發(fā)生失效的實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)試驗結(jié)果分析失效原因片

6、.殘骸分析法：以失效零件為對象，從物呼學的角度對失效零件進行分析的方法名稱基本強度條件應(yīng)用范假設(shè)圍第一強最大極脆材度理論拉應(yīng)(T1<二料,如(最大力引T1陶瓷，拉應(yīng)力)起的Lb】鑄鐵材料破壞的原因第二強最大壓扭聯(lián)度理論拉應(yīng)(T11<=合作用(最大變是F1下的材拉應(yīng)義)引起11料材料破壞的原因第三強最大塑性材度理論切應(yīng)(T111<=料,如(最大力是T1低碳切應(yīng)力)引起11鋼、銅、材料鋁破壞的原因第四強除了塑料材度理論最大(T1v<=料(形狀切應(yīng)T1改變比力苴LT能)他面上的切應(yīng)力都是影響因評價：計算結(jié)果不夠準確(1)實際材料是非均勻、連續(xù)的，存在缺陷(2)傳統(tǒng)強度的計算采

7、用較高的安全系數(shù)29.彈性變形失效的原因及防護措施？(1)原因：過載、超溫或材料變質(zhì)(2)預防1選擇合適的材料或構(gòu)件結(jié)構(gòu)2：確定適當?shù)臉?gòu)件匹配尺寸或變形的約束條件3采用減少變形影響的連接件30.彈性變形的特點：(1)可逆性(2)單值性(3)變形量很小31 .塑性變形失效的原因及防護措施？(1)原因：過載(2)措施：合理選材準確確定構(gòu)件的工作載荷嚴格按照加工工藝規(guī)程對構(gòu)件成形，減少殘余應(yīng)力禁止構(gòu)件運行超載監(jiān)測腐蝕環(huán)境構(gòu)件強度尺寸的減小32 .低熔點金屬的接觸致脆斷裂：焊錫(230C)鎘致脆(325C)1 .什么是失效？失效的幾種情況？失效與.事故的關(guān)系？一|(1)失效是指機械或機械零件在使用過程

8、中或使用前試驗過程中由于形狀、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功能或喪失原設(shè)計功能的現(xiàn)象(2)失效的三種情況：完全喪失其功能，如斷裂、磨損、變形等零件在外部環(huán)境作用下部分失去其原有功能零件依然能工作，但繼續(xù)使用無法保證其安全性(3)失效與事故的關(guān)系：。1事故是結(jié)果，失效強調(diào)構(gòu)件本身的功能狀態(tài)有一定的因果關(guān)系，但沒有必然關(guān)系2 .失效過程及原因特點？(1)失效過程不可逆(2)有序性(3)任何一種失效過程是不穩(wěn)定的(4)累積性3 .什么是失效分析？失效分析的分類及意支(1)失效分析：分析研究機械構(gòu)件失效過程的特征和規(guī)律，并從中找出損壞原因的一門科學基礎(chǔ)(2)按失效分析進行的

9、時序性和主要目的分為事前分析、事中分析和事后分析(3)意義：Oi促進科學技術(shù)的發(fā)展提高裝備及其構(gòu)件質(zhì)量具有高經(jīng)濟效益和社會效益0企業(yè)分清責任促進材料開發(fā)4 .金屬構(gòu)件的失效形式及原因？一(1)形式：。1斷裂：單周斷裂(韌性斷裂和脆性斷裂)，疲勞斷裂(高周疲勞斷裂和低周疲勞斷裂)變形：彈性變形和塑性變形表面損傷失效：磨損(磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、微動磨損)、腐蝕(均勻腐蝕、晶間腐蝕、點蝕)(2)原因：Q設(shè)計不合理C2)選材不當及材料缺陷制造工藝不合理使用操作不當和維修不當5 .鑄態(tài)金屬組織缺陷？(1)縮孔和疏松(2)冷隔：存在于鑄件表面，水紋狀或裂紋狀，樹枝晶明顯，組織比基體粗大，周圍氧化

10、皮明顯(3)針孔：析出的氣體(4)偏析：。1晶間偏析與晶內(nèi)偏析0區(qū)域偏析：外層區(qū)域富集低熔點組元，同時富集著凝固時析出的非金屬夾雜和氣體比重偏析氣泡與白點：氣泡(孔)：侵入性氣孔、析出性氣孔、反應(yīng)性氣孔；氣泡有害表現(xiàn)：a降低材料強度、b降低了氣密性c降低了耐蝕性和耐熱性6 .偏析的預防措施：凈化合金液改善凝固條件擴散退火處理7 .金屬鍛造及軋制體缺陷(1)內(nèi)部組織缺陷裂紋：內(nèi)部縱向裂紋：鍛造溫度過低；內(nèi)部橫向裂紋：加熱不均勻過熱與過燒脫碳與增碳網(wǎng)狀或帶狀碳化物粗大的魏氏體組織(2)表面缺陷：折疊、劃痕、結(jié)疤、表面裂紋、分層8 .金屬焊接組織缺陷(1)熱裂紋：發(fā)生在金屬完全凝固之前，存在于固相線

11、附近：分為結(jié)晶裂紋、高溫液化裂紋、多邊化裂紋(2)冷裂紋：焊后冷卻過程中形成，發(fā)生在熱影響區(qū)，分為延遲裂紋、淬硬脆化裂紋、低塑性脆化裂紋(3)焊接氣孔(4)夾渣(5)焊縫形成不良(6)未填滿或未焊透(7)過燒9 .鋼鐵熱處理產(chǎn)生的組織缺陷：氧化脫碳內(nèi)氧化過熱過燒淬火軟點例：45#調(diào)質(zhì)鋼出現(xiàn)淬火軟點的原因：a、亞溫淬火時淬火保溫時間不足或淬火溫度設(shè)定過低b、冷卻時水溫過高或沒有攪拌使產(chǎn)品在冷卻過程中出現(xiàn)高溫段冷卻不足c、淬火時構(gòu)件表面存在氧化皮C6回火脆性：(1)低溫回火脆性：a合金鋼淬火得到馬氏體組織后在250-400C回火使鋼脆化，脆化的鋼不能再用低溫回火的方法消除，又稱不可逆回火脆性b產(chǎn)生

12、原因：滲碳體在低溫回火時以薄片狀在奧氏體晶界析出；雜質(zhì)元素P等在原奧氏體晶界偏聚(2)高溫回火脆性：a合金鋼淬火得到馬氏體組織后在450-600C回火或在650C回火后以緩慢冷卻速度經(jīng)過350-600C或在350-600C長期加熱使鋼脆化，已脆化的鋼重新加熱到650c快冷可恢復韌性，又稱可逆回火脆性b原因：雜質(zhì)元素P在原奧氏體晶界偏聚c斷口是沿晶斷口，巖石狀或冰糖狀石墨化脆性淬火裂紋：淬火龜裂、淬火直裂10 .氧化發(fā)生的條件M+1/2O2=MO0PO2=PMQ時，金屬與其氧化物處于平衡狀態(tài)0P02>PMO金屬不穩(wěn)定具有氧化傾向生成金屬氧化物Po2<Pmo金屬穩(wěn)定，金屬氧化物具有還原

13、傾向分解成金屬11 .氧化膜的保護性條件(1)氧化膜應(yīng)致密完整：V=Vmo/Vm>1(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)，不會自行或受外界作用而脫落(4)氧化膜有足夠的強度和塑性以承受一定的應(yīng)力應(yīng)變12 .電化學反商"|(1)模型：Zn-Zn2+2e2H+H2(g)(2)歷程：例：鋅在含O中性水溶液中的腐蝕ZnZn2+2e_1/2O2+H2O+2e20HZn2+2OH-Zn(OH)2(s)成因：因為電極或材料表面的電化學不均勻性造成的電化學不均勻性：0金屬材料不均勻性：化學成分、組織結(jié)構(gòu)、所受力情況存在差異、表面膜完整

14、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原則14 .失效分析的思路：“撒網(wǎng)式”的失效分析：考慮人、機械設(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型的分析殘骸分析法：以失效零件為對象從物理化學的角度對失效零件進行分析的方法，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鋼軸類件斷裂應(yīng)從幾方面分析(1)審查設(shè)計

15、：a設(shè)計技術(shù)：標準使用不當，使用條件不清楚，設(shè)計判據(jù)不符，高應(yīng)力區(qū)有缺口等b與用戶聯(lián)系有誤，對現(xiàn)場調(diào)查不符，認識不符(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，夾雜物超標等b材料有誤：材料選擇錯誤(3)加工制造缺陷分析：a熱處理缺陷：熱處理不當b冷加工及裝配有誤：裝配不當、異物導入、冷加工缺陷等(4)使用及維護情況分析：a使用不當：超載、超速、超溫、急劇相變等b經(jīng)年劣化：使用年限過長，檢驗有誤，維修有誤16 .失效分析報告內(nèi)容：。1概述：任務(wù)目、一邸、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：實驗過程和結(jié)果&qu

16、ot;問題的討論結(jié)論和建議：失效的原因和機理，給出補救和預防措施附件：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失效現(xiàn)場0失效現(xiàn)場取證和收集背景資料制定失效分析計劃0執(zhí)行失效分析計劃綜合評定分析結(jié)果®研究補救措施和預防措施起草失效分析報告評審失效分析報告提出失效分析報告。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(門診工作)a產(chǎn)品的安全度評定和剩余壽命預測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失效機理研究：研究失效的物理化學原因，失效過程及影響因素等c失效的診斷研究：診斷

17、的依據(jù)，思路,技術(shù)和方法d失效的預防工程技術(shù)研究：補救、預防措施及管理途徑(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、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)確定斷口的形成過程(5)確定斷裂的微觀機制(6)確定斷口表面的性質(zhì)20 .斷口分析的南麻'(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

18、合適的化學清洗液清洗，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，截取前在部位上畫好截取部位并記錄(3)截取時要小心保護斷口，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并記錄(5)截取的試樣要進行保護23 .主裂紋判斷方用T(1) T型法(2)變形法(3)分枝法(4)氧化法24 .斷裂源區(qū)的西(1)利用三要素特征一韌性斷裂(2)利用斷口上入字”紋特征一脆性斷裂(3)根據(jù)斷口的放射花樣一脆性斷裂(4)根據(jù)斷口上的貝紋特征一疲勞斷裂(5)根據(jù)斷口邊緣情況25 .斷口微觀分析

19、(韌性斷裂)一(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)為過載斷裂(2)機理：。1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、聚集及長大導致的微孔聚集型斷裂(3)宏觀特征：。1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：。1在斷口上存在大量的韌窩，有時存在蛇形花樣根據(jù)受力狀態(tài)不同會出現(xiàn)三種韌窩韌窩的大小和深淺，決定于材料斷裂時微孔的核心數(shù)量和材料本身的

20、相對塑性(5)韌性斷裂的韌窩形狀：。1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度，故稱作低應(yīng)力斷裂(2)斷裂機理：解理斷裂，是穿晶斷裂，其特點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)晶學平面擴展，宏觀斷口是解理小刻面，微觀是河流花樣，蛇形花樣等準解理斷裂：是穿晶斷裂，起源于晶體內(nèi)部，有許多平坦的類解理小刻面沿晶斷裂：巖石狀或冰糖狀27 .常規(guī)測試技術(shù)選用原則：(1)可信性(2)有效性(3)可能性(4)經(jīng)濟性28 .材料致脆斷裂：(1)回火脆性斷裂：高溫

21、、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)點致脆斷裂：沿晶粒邊界析出，引起邊界的脆化或弱化，導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)力腐蝕開裂：金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)郵同作用下特征：O靜拉力CD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：由于氫而導致金屬材料在低應(yīng)力微掌荷下的脆性斷裂(2)氫的來源：。1在焊接、冶煉、熱處理過程中在電鍍、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