零件失效分析3-失效分析思路、程序與基本技能

1.失效分析思路與方法

失效分析思路的重要性

失效分析思路的方向性及基本原則

失效分析的主要思路（重點）第一頁，共126頁。

失效分析思路的重要性失效分析與常規(guī)研究工作有所不同分析結(jié)論要正確無誤，改進(jìn)措施要切實可行

失效分析任務(wù)繁重、時間緊迫后果嚴(yán)重、涉及面廣

一果多因使失效分析的中間過程縱橫交錯、頭緒萬千，正確思路的指導(dǎo)有利于確定分析方向、明確分析范圍、推斷失效過程。第二頁，共126頁。

失效分析思路的重要性

失效分析的關(guān)鍵性試樣十分有限，只容許一次取樣，一次觀察和測量。在分析程序上走錯一步，可能導(dǎo)致整個分析的失敗。第三頁，共126頁。

失效分析思路的重要性失效分析思路：綜合分析調(diào)查、觀察、檢測和實驗獲得的失效信息以獲取的客觀事實為證據(jù)，全面應(yīng)用推理的方法，判斷失效模式，推斷失效原因。失效分析思路貫穿在整個失效分析過程中。理論依據(jù)：裝備構(gòu)件失效的規(guī)律第四頁，共126頁。

失效分析思路的方向性及基本原則失效分析思路方向的多種選擇順藤摸瓜、順藤找根、順瓜摸藤、順根摸藤順瓜摸藤+順藤找根、順根摸藤+順藤摸瓜、順藤摸瓜+順藤找根第五頁，共126頁。

失效分析思路的方向性及基本原則基本原則整體觀念原則從現(xiàn)象到本質(zhì)的原則動態(tài)原則一分為二原則立體性原則第六頁，共126頁。

失效分析思路的方向性及基本原則具體方法系統(tǒng)方法抓主要矛盾方法比較方法歷史方法邏輯方法第七頁，共126頁。

失效分析的主要思路第八頁，共126頁。

失效分析的主要思路

“撒大網(wǎng)”逐個因素排除的思路

殘骸分析法

失效樹分析法

第九頁，共126頁。

“撒大網(wǎng)”逐個因素排除的思路

5M1EManMachineMaterialMethodManagementEnvironment不安全行為人的局限性載荷腐蝕介質(zhì)溫度材料的選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計加工制造水平安裝運輸保護(hù)冶金質(zhì)量熱加工工藝?yán)浼庸すに囎鳂I(yè)程序維修保養(yǎng)制度第十頁，共126頁。優(yōu)點：缺點：

“撒大網(wǎng)”逐個因素排除的思路面面俱到，懷疑一切，不放過任何一個可疑點。

工作量較大。

“撒大網(wǎng)”分析法多應(yīng)用于重要失效事故的分析和軍事部門，在一般實際應(yīng)用中應(yīng)有所側(cè)重。第十一頁，共126頁。殘骸分析法

殘骸分析法：從物理、化學(xué)的角度對失效零件進(jìn)行分析的方法。

線索來源服役條件斷口特征失效的抗力指標(biāo)第十二頁，共126頁。零件的服役條件零件的失效分析主要的失效抗力指標(biāo)主要的失效抗力指標(biāo)與成分、組織、狀態(tài)的關(guān)系提高失效抗力指標(biāo)途徑形成試驗方案實驗室試驗選擇最佳的材料和工藝使用考驗力學(xué)計算應(yīng)力分析結(jié)構(gòu)改進(jìn)臺架模擬試驗材料工藝改進(jìn)以失效抗力指標(biāo)為線索的失效分析思路示意圖第十三頁，共126頁。舉例：熱鍛模具淬火斷裂的失效分析現(xiàn)場調(diào)查：某廠用3Cr2W8V鋼制熱鍛模具，鍛造材料為25鋼的齒狀零件。模具加工時，發(fā)現(xiàn)其硬度較高，為了便于加工，將模具進(jìn)行過一次降低硬度退火，但溫度和時間已無紀(jì)錄。加工后的模具在淬火過程中聽到模具開裂聲音，隨即停止冷卻，并放在630℃回火爐中回火，回火時裂紋繼續(xù)擴展使模具成為多個碎塊。由于發(fā)現(xiàn)模具開裂，中止繼續(xù)回火。第十四頁，共126頁。初步判斷：可能原因材料化學(xué)成分錯誤加熱溫度過高原始材料組織有缺陷建立具體的分析思路和工作程序材質(zhì)分析力學(xué)性能分析分析論證開裂原因斷口分析結(jié)論顯微組織分析第十五頁，共126頁。舉例：汽車輪轂緊固螺栓斷裂事故分析現(xiàn)場信息調(diào)查：汽車輪轂緊固螺栓是汽車上至關(guān)重要的零件，如果該零件出現(xiàn)問題，輕則造成交通事故，重則造成車毀人亡，后果嚴(yán)重。某廠生產(chǎn)的汽車的左后輪緊固螺栓全部斷裂，5個螺栓中有4個螺栓斷裂前出現(xiàn)彎曲和扭轉(zhuǎn)，1個螺栓被剪切，造成了車禍，該廠緊急召回了廢車對其事故進(jìn)行分析。第十六頁，共126頁。初步判斷：可能原因螺栓的力學(xué)性能不夠結(jié)構(gòu)和裝配問題建立具體的分析思路和工作程序材質(zhì)分析（材料成分、顯微組織）力學(xué)性能分析（工況、緊固、強度）分析論證開裂原因斷口分析（形貌）結(jié)論第十七頁，共126頁。系統(tǒng)工程分析法失效樹分析（FTA法）管理失誤與風(fēng)險樹分析（MORT法）事件樹分析（ETA法）…失效模式及效應(yīng)分析（FMEA法）第十八頁，共126頁。失效樹分析法

失效樹分析（FailureTreeAnalysis）

1960’s

由美國貝爾研究所首先用于導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)設(shè)計上，預(yù)測導(dǎo)彈發(fā)射的隨機失效概率。1974年美國原子能管理委員會主要采用失效樹分析商用原子反應(yīng)堆安全性的Wash-1400報告。

FTA法在國外被公認(rèn)為是對復(fù)雜安全性、可靠性分析的一種好方法。第十九頁，共126頁。失效樹分析法：在系統(tǒng)設(shè)計過程中，通過對可能造成系統(tǒng)失效的各種因素（包括軟件、硬件、環(huán)境、人為因素等）進(jìn)行分析，畫出邏輯框圖（即失效樹），從而確定系統(tǒng)失效原因的各種可能的組合方式或發(fā)生概率，以計算系統(tǒng)失效概率，采取相應(yīng)的糾正措施，以提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計分析方法。

特點靈活性圖形演繹的方法定性+定量第二十頁，共126頁。FTA法的步驟失效樹的建造失效樹的定性分析

失效樹的定量分析

基本事件的重要度分析失效分析的關(guān)鍵第二十一頁，共126頁。砂輪傷害事故的失效樹圖

擊中人體砂輪傷害砂輪破碎飛出防護(hù)裝置不起作用安裝缺陷質(zhì)量缺陷操作不當(dāng)緊固砂輪用力過大上砂輪敲打過猛吃刀量過大砂輪不平衡有裂紋未檢查安裝不牢無防護(hù)罩啟動過急第二十二頁，共126頁?！绊斒录保合到y(tǒng)不希望發(fā)生的失效狀態(tài)作為失效分析的目標(biāo)；“中間事件”：導(dǎo)致這一失效發(fā)生的所有可能的直接原因；“底事件”：導(dǎo)致每一個中間事件發(fā)生的所有可能的原因；順序漸進(jìn)，直至追蹤到對被分析對象來說是一種基本原因為止?；靖拍睿旱诙?，共126頁。事件符號：

頂上事件、中間事件符號，需要進(jìn)一步往下分析的事件；

基本事件符號，不能再往下分析的事件；

正常事件符號，正常情況下存在的事件；

省略事件，不能或不需要向下分析的事件；失效樹所用符號第二十四頁，共126頁?；蜷T，表示B1或B2任一事件單獨發(fā)生（輸入）時，A事件都可以發(fā)生（輸出）；

與門，表示B1、B2兩個事件同時發(fā)生（輸入）時，A事件才能發(fā)生（輸出）；

邏輯門符號

失效樹所用符號第二十五頁，共126頁。條件或門，表示B1或B2任一事件單獨發(fā)生（輸入）時，還必須滿足條件a，A事件才發(fā)生（輸出）；

條件與門，表示B1、B2兩個事件同時發(fā)生（輸入）時，還必須滿足條件a，A事件才發(fā)生（輸出）；

限制門，表示B事件發(fā)生（輸入）且滿足條件a時，A事件才能發(fā)生（輸出）。失效樹所用符號第二十六頁，共126頁。熟悉系統(tǒng)確定頂事件修改簡化失效樹建立失效樹調(diào)查失效調(diào)查原因事件收集系統(tǒng)資料定性分析定量分析制定安全措施失效樹的建立第二十七頁，共126頁。鉆柱失效樹模型第二十八頁，共126頁。2.失效分析的程序與步驟美國的Brooks失效分析程序和ASM失效分析程序

（一）失效情況的描述以技術(shù)文件的形式記述失效的歷史情況。如失效的特征過程、失效件的原設(shè)計要求以及失效件的使用情況和環(huán)境。特別是有關(guān)的照片資料和多媒體資料。

（二）裸眼觀察失效件失效后的總體形貌應(yīng)記入上述文件，而且必須進(jìn)行斷口表面或其他重要的失效特征的保護(hù)，不得造成損害。第二十九頁，共126頁。2.失效分析的程序與步驟（三）機械設(shè)計分析（應(yīng)力分析）當(dāng)失效件是重要的承重構(gòu)件時，應(yīng)進(jìn)行強度分析（應(yīng)力分析），正確評估其承載能力或其他力學(xué)性能。這有助于確定失效件是否具有足夠的尺寸和合適的形狀，以滿足設(shè)計要求，從而可能找出失效的原因。

（四）化學(xué)成分設(shè)計分析據(jù)此可考察材料的力學(xué)性能、工藝性能和抗腐蝕性能。第三十頁，共126頁。2.失效分析的程序與步驟（五）制造過程及其各工藝環(huán)節(jié)分析錯誤的加工工藝過程往往是導(dǎo)致失效的主要原因，如不合格的原材料、各種熱加工工藝的錯誤和機加工、磨削的錯誤等等。

（六）宏觀斷口形貌檢查在裸眼和低倍放大下檢查斷口表面時，往往可以發(fā)現(xiàn)明顯的形貌特征，可按照斷裂特征和載荷性質(zhì)之間的關(guān)系來推斷斷裂的模式。第三十一頁，共126頁。2.失效分析的程序與步驟（七）微觀斷口分析包括斷口顯微形貌（斷口組織）試驗和局部化學(xué)成分試驗，以此確定斷裂機理。通常都是采用電子顯微鏡分析。

（八）金相檢驗金相試樣的制備需在失效件上切片，這可能要求有關(guān)各方在切片前取得一致。金相檢驗材料的顯微組織，有助于確認(rèn)熱處理的質(zhì)量情況，為失效原因提供證據(jù)。第三十二頁，共126頁。2.失效分析的程序與步驟（九）性能檢驗性能檢驗是與設(shè)計所對應(yīng)的性能試驗，這種確定性能的試驗通常是破壞性試驗。在不允許對失效件做破壞性取樣時，可以用硬度試驗來推斷其力學(xué)性能，如屈服強度等。

（十）失效分析模擬失效原因，制作與失效件相同的構(gòu)件，使之在設(shè)計要求的真實工況下運行。這是非常昂貴但卻可信的試驗，只有在特殊需要下才做。第三十三頁，共126頁。2.失效分析的程序與步驟

接受任務(wù)明確目的和要求

調(diào)查現(xiàn)場及收集背景資料

失效件的觀察、檢測和試驗

確定失效原因并提出改進(jìn)措施第三十四頁，共126頁。

調(diào)查現(xiàn)場及收集背景資料現(xiàn)場失效信息的收集、保留與記錄已經(jīng)確認(rèn)能反映失效事故的過程和起因的現(xiàn)象和物質(zhì)估計可能用得著的物質(zhì)和值得進(jìn)一步分析的現(xiàn)象滿足的條件：全面、三維地、定量地反映失效后的現(xiàn)場反映裝備或零部件失效先后順序的各種跡象反映失效機理的各種現(xiàn)象第三十五頁，共126頁。記錄的方法：攝影、錄像、筆記、畫草圖等。舉例：某食品化工廠在生產(chǎn)1號食品添加劑時發(fā)生爆炸事故。其不銹鋼旋轉(zhuǎn)容器由兩段圓筒以互為一定角度的V形焊接連接而成。旋轉(zhuǎn)軸為兩段短的水平軸，與渦輪減速器連接。怎么做？第三十六頁，共126頁。做出失效現(xiàn)場的草圖，在其中標(biāo)出坐標(biāo)的空間尺度；將裝備的所有殘骸、碎片的散落地點用坐標(biāo)注在草圖上，并收集、清點、編號；記錄并測量斷裂區(qū)的塑性變形、斷口角度和紋理、顏色、光澤等能反映斷裂時的受力情況、變形和斷裂發(fā)展過程的各種現(xiàn)象，繪出裂紋擴展方向圖；

收集與失效有關(guān)的物質(zhì)，如氣氛、物料粉塵、飛濺物、反應(yīng)物，并注意機械劃傷、污染吸附等痕跡；第三十七頁，共126頁。殘骸的重要關(guān)鍵性部位，供實驗室分析用；清理現(xiàn)場時將編號的無用殘骸有秩序地堆放在避風(fēng)雨的地方暫存、備用；第三十八頁，共126頁。調(diào)查、訪問和背景資料的收集

裝備的工作原理及運行技術(shù)數(shù)據(jù)和有關(guān)的規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)；

設(shè)計的原始依據(jù)；

選材的依據(jù)；使用材料的牌號、性能指標(biāo)、質(zhì)量保證書、供應(yīng)狀態(tài)、驗收記錄、供應(yīng)廠家、出廠時間等；

加工、制造、裝配的技術(shù)文件；第三十九頁，共126頁。

運行記錄；

操作維修記錄；

涉及合同、法律責(zé)任或經(jīng)濟責(zé)任，需查閱來往文件和信函；第四十頁，共126頁。

失效件的觀察、檢測和試驗觀察宏觀微觀檢測化學(xué)成分分析性能測試組織結(jié)構(gòu)分析無損檢測應(yīng)力測試及計算模擬試驗第四十一頁，共126頁。

確定失效原因并提出改進(jìn)措施總結(jié)報告失效過程的描述失效類型的分析和規(guī)模的估計現(xiàn)場記錄和單項試驗記錄計算的結(jié)果失效原因處理意見對安全性維護(hù)的建議最重要知識和經(jīng)驗的總結(jié)第四十二頁，共126頁。3.失效件的保護(hù)、取樣及試樣清洗、保存失效件的保護(hù)斷口保護(hù)機械損傷化學(xué)損傷斷口脆弱顯微形貌特征的消失或破壞第四十三頁，共126頁。在裂紋打開、切割斷口時要以保持?jǐn)嗫谠矠樵瓌t；在搬運斷口時，最好在斷口表面覆蓋一層柔軟的布或棉花加以保護(hù)；用緩和干燥的壓縮空氣輕輕吹干斷口表面，并將試樣放在干燥器、真空儲存室中或用合適的干燥劑把試樣封裝起來；使用防腐蝕的表面涂料（防銹漆、醋酸纖維丙酮溶液等）；措施：第四十四頁，共126頁。失效件的清理

干燥氣流或有機纖維軟刷子；

有機溶劑及超聲清洗；

醋酸纖維素復(fù)膜處理；

水基洗滌劑清理；

陰極清理；

化學(xué)侵蝕清理；先判斷后清理，先表面后內(nèi)層，盡量采用物理方法清理而少用化學(xué)方法。第四十五頁，共126頁。4.常規(guī)測試技術(shù)測試技術(shù)選用原則可信性可能性有效性經(jīng)濟性主要的測試技術(shù)化學(xué)成分分析組織結(jié)構(gòu)分析力學(xué)性能測試無損檢測物化性能測試第四十六頁，共126頁。化學(xué)成分分析

化學(xué)分析法

光譜分析

微區(qū)化學(xué)成分分析X射線熒光光譜分析（XFS）X射線光電子能譜分析（XPS）原子發(fā)射光譜分析（AES）原子吸收光譜分析（AAS）電子探針X射線顯微分析俄歇電子能譜分析第四十七頁，共126頁。類金剛石鍍層表面的C1s峰譜圖X射線光電子能譜分析（XPS）第四十八頁，共126頁。點分析固定試樣感興趣的點，進(jìn)行定性或半定量分析。該方法用于顯微結(jié)構(gòu)的成分分析，例如，對材料晶界、夾雜、析出相、沉淀物、奇異相及非化學(xué)計量材料的組成等研究。能譜分析（EDS）第四十九頁，共126頁。第五十頁，共126頁。線分析

電子束沿一條分析線進(jìn)行掃描(或試樣掃描)時，能獲得元素含量變化的線分布曲線。如果和試樣形貌像(二次電子像或背散射電子像)對照分析,能直觀地獲得元素在不同相或區(qū)域內(nèi)的分布。第五十一頁，共126頁。Fe-Cr-Ni-B-Si-C等離子束表面冶金涂層中溶質(zhì)元素的分布

第五十二頁，共126頁。

面分析

將電子束在試樣表面掃描時，元素在試樣表面的分布能以亮度分布顯示出來（定性分析）。第五十三頁，共126頁。CrVNbNiSiTiFe-Cr-V-Ti-Ni-Nb-Si-B-C系表面冶金涂層時效組織的成分面掃描

第五十四頁，共126頁。EPMA第五十五頁，共126頁。組織結(jié)構(gòu)分析

光學(xué)顯微分析（OM）

掃描電鏡分析（SEM）

透射電鏡分析（TEM）

X射線衍射分析（XRD）第五十六頁，共126頁。Ni-Cr合金的鑄造組織

OM第五十七頁，共126頁。SEM第五十八頁，共126頁。剛玉經(jīng)5%HF腐蝕后評定晶粒大小第五十九頁，共126頁。場發(fā)射掃描電鏡第六十頁，共126頁。云母的表面原子陣列掃描探針顯微鏡（SPM）第六十一頁，共126頁。TEM000100011111原位析出M3Si型硅化物的顯微形貌及其選區(qū)電子衍射斑點

第六十二頁，共126頁。理學(xué)D/max2000自動X射線儀XRD等離子束表面冶金原位Fe-Cr-V-Ti-Ni-Nb-Si-B-C系涂層的X射線衍射結(jié)果

第六十三頁，共126頁。力學(xué)性能測試

拉伸試驗

沖擊試驗

硬度試驗

磨損試驗

斷裂試驗

疲勞試驗

第六十四頁，共126頁。無損檢測(NondestructiveTesting,NDT)無損檢測診斷技術(shù)是一門新興的綜合性應(yīng)用學(xué)科。它是在不損傷被檢測對象的條件下，利用材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)異?；蛉毕荽嬖谒鸬膶帷⒙?、光、電、磁等反應(yīng)的變化，來探測各種工程材料、零部件等內(nèi)部和表面缺陷，并對缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化作出判斷和評價。第六十五頁，共126頁。常規(guī)無損檢測技術(shù)射線檢測超聲波檢測渦流檢測滲透檢測磁粉檢測其他常用無損檢測技術(shù)聲發(fā)射檢測噪聲檢測激光檢測微波檢測目視檢測工業(yè)CT檢測第六十六頁，共126頁。超聲檢測診斷(UltrasonicTesting,UT)

超聲波與被檢工件相互作用，根據(jù)超聲波的反射、透射和散射的行為，對被檢工件進(jìn)行缺陷檢測、幾何特性測量。常用方法在傳播路徑上如果遇到一個細(xì)小的缺陷，如氣孔、裂紋等，在金屬與空氣相接觸的界面上就會發(fā)生反射，且能量被明顯地衰減。第六十七頁，共126頁。利用縱波，可以檢驗幾何形狀簡單物體的內(nèi)部缺陷。利用橫波可以探測管件、桿件和其他幾何外形較復(fù)雜零件的缺陷。在同樣工作頻率下，橫波探傷的分辨率要比縱波幾乎高1倍。第六十八頁，共126頁。表面波沿著零件表面?zhèn)鞑?，可用來測量零件表面的裂紋和缺陷。主要方法共振法：檢測工件的厚度穿透法：操作簡單，靈敏度低脈沖反射法：應(yīng)用最廣直接接觸法：聲能損失小，探頭磨損大液侵法：第六十九頁，共126頁。缺陷脈沖回波法示意圖發(fā)射脈沖T發(fā)射脈沖T底面回波B底面回波B缺陷回波F探頭第七十頁，共126頁。焊縫超聲反射法檢測原理第七十一頁，共126頁。設(shè)備：超聲探傷儀、探頭、耦合劑及對比（標(biāo)準(zhǔn)）試塊；用途：檢測鍛件的裂紋、分層、夾雜，焊縫中的裂紋、氣孔、夾渣、未熔合、未焊透，型材的裂紋、分層、夾雜、折疊，鑄件中的縮孔、氣泡、熱裂、冷裂、疏松、夾渣等缺陷及厚度測定。優(yōu)點：對平面型缺陷十分敏感，一經(jīng)探傷便知結(jié)果；易于攜帶；穿透力強。局限性：要求被檢表面光滑，難于探測出細(xì)小裂紋；要有參考標(biāo)準(zhǔn)，為解釋信號，要求檢驗人員有較高的素質(zhì)；不適用于形狀復(fù)雜或表面粗糙的工作。第七十二頁，共126頁。熱交換器焊縫的超聲檢驗

水輪發(fā)電機組大軸的超聲檢驗

應(yīng)用：第七十三頁，共126頁。X射線檢測原理示意圖缺陷射線衰減的能量與厚度有關(guān)射線檢測第七十四頁，共126頁。

X射線檢測診斷

(XRadiographicTesting)

γ射線檢測診斷(γRadiographicTesting)設(shè)備：X（γ）射線源(機)和電源，底片夾、膠片，射線鉛屏蔽，膠片處理設(shè)備，底片觀察光源，曝光設(shè)備以及輻射監(jiān)控設(shè)備等。用途：檢測焊縫未焊透、氣孔、夾渣，鑄件中的縮孔、氣孔、疏松、熱裂等，并能確定缺陷的位置、大小及種類；優(yōu)點：功率可調(diào)，照相質(zhì)量比γ射線高，可永久記錄。局限性：射線檢測設(shè)備一次投資大，不易攜帶，有放射危險，要有素質(zhì)高的操作和評片人員。第七十五頁，共126頁。

渦流檢測診斷(EddyCurrentTesting,ET)設(shè)備：渦流探傷儀和標(biāo)準(zhǔn)試塊。用途：檢測導(dǎo)電材料表面和近表面的裂紋、夾雜、折疊、凹坑、疏松等缺陷，并能確定缺陷位置和相對尺寸。優(yōu)點：經(jīng)濟、簡便，可自動對準(zhǔn)工件探傷，不需耦合，探頭不接觸試件。局限性：僅限于導(dǎo)體材料，穿透淺，要有參考標(biāo)準(zhǔn)，難以判斷缺陷種類，不適用于非導(dǎo)電材料。第七十六頁，共126頁。液體滲透檢測診斷(Liquidpenetranttesting,PT)利用某些液體對狹窄縫隙的滲透性及其毛細(xì)現(xiàn)象來探測表面缺陷。預(yù)清洗去除表面多余的滲透液滲透干燥顯像檢驗第七十七頁，共126頁。設(shè)備：熒光或著色滲透液，顯像液，清洗劑(溶劑、乳化劑)及清潔裝置。如果用熒光著色，則需紫外光源。用途：適用于確定材料或工件的表面開口的不連續(xù)，如重疊、折疊、裂紋(龜裂)、孔洞和裂縫等的位置。優(yōu)點：對所有的材料都適用；設(shè)備輕便，投資相對較少；探傷簡便，結(jié)果易解釋。局限性：涂料、污垢及涂覆金屬等表面層會掩蓋缺陷，探傷前后必須清潔工件；難以確定缺陷的深度；不適用于疏松的多孔性材料。

第七十八頁，共126頁。

磁粉檢測診斷(MagneticParticleTesting,MT)鐵磁性材料被磁化后，由于工件上存在不連續(xù)性，表面及近表面的磁力線發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場，吸附施加在表面的磁粉，在合適的光照條件下形成可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的大小、位置、形狀和嚴(yán)重程度。缺陷處的磁粉聚集第七十九頁，共126頁。設(shè)備：磁頭，軛鐵，線圈，電源及磁粉。用途：檢測鐵磁性材料和工件表面或近表面的裂紋、折疊、夾層、夾渣等，并能確定缺陷的位置、大小和形狀。優(yōu)點：簡單、操作方便，速度快，靈敏度高。局限性：限于鐵磁材料，探傷前必須清潔工件，某些應(yīng)用要求探傷后給工件退磁，難以確定缺陷深度，不適用于非鐵磁性材料。第八十頁，共126頁。聲發(fā)射檢測診斷

(AcousticEmissionTesting,AE)

聲發(fā)射是物體受外部條件作用使其狀態(tài)發(fā)生改變而釋放出來的一種瞬時彈性波，以釋放應(yīng)變能的現(xiàn)象。具備的條件材料要受外載作用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)或缺陷要發(fā)生變化第八十一頁，共126頁。充壓系統(tǒng)的泄漏、材料的屈服過程、機械噪聲都是連續(xù)型聲發(fā)射信號。特點是：波幅沒有大的起伏，發(fā)射頻度高能量小。

材料中裂紋產(chǎn)生和擴展，會產(chǎn)生突發(fā)型聲發(fā)射信號。為脈沖波形，峰值很大，但衰減很快。突發(fā)型連續(xù)型第八十二頁，共126頁。設(shè)備：聲發(fā)射傳感器、放大電路、信號處理電路及聲發(fā)射信號分析系統(tǒng)。用途：檢測構(gòu)件的動態(tài)裂紋、裂紋萌生及裂紋生長率等。優(yōu)點：實時并連續(xù)、動態(tài)監(jiān)控探測，裝置較輕便。局限性：傳感器與試件耦合應(yīng)良好，試件必須處于應(yīng)力狀態(tài)，延性材料產(chǎn)生低幅值聲發(fā)射，噪聲不得進(jìn)入探測系統(tǒng)，設(shè)備昂貴，人員素質(zhì)要求高。第八十三頁，共126頁。儲氫瓶的聲發(fā)射在役檢驗

第八十四頁，共126頁。在役壓力容器的聲發(fā)射檢測與評價過程框圖容器停產(chǎn)倒空耐壓試驗聲發(fā)射檢測活性聲發(fā)射源常規(guī)無損檢測復(fù)驗超標(biāo)缺陷綜合評定與處理翻修后第二次耐壓試驗氣密試驗容器安全等級綜合評定宏觀檢驗焊縫表面100%磁粉探傷第八十五頁，共126頁。

噪聲檢測診斷

(SoundTesting)

設(shè)備：聲級計、頻率分析儀、噪聲級分析儀。用途：檢測設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的磨損、撞擊、疲勞等缺陷，尋找噪聲源(故障源)。優(yōu)點：儀器輕便，檢測分析速度快，可靠性高。局限性：儀器較貴，對人員素質(zhì)要求較高。第八十六頁，共126頁。

激光檢測診斷(LaserTesting)設(shè)備：激光全息攝影機。用途：檢測微小變形、夾板蜂窩結(jié)構(gòu)的膠接質(zhì)量，充氣輪胎缺陷、材料裂紋、高速物理過程中等離子體診斷和高速碰撞等。優(yōu)點：檢測靈敏度高、面積大、不受材料限制、結(jié)果便于保存。局限性：僅適用于近表面缺陷檢測。第八十七頁，共126頁。

微波檢測診斷(MicrowaveTesting)

設(shè)備：微波計算機斷層成像機(微波CT機)。用途：檢測復(fù)合材料、非金屬制品、火箭殼體、航空部件、輪胎等；還可測量厚度、密度、濕度等物理參數(shù)。優(yōu)點：非接觸測量，檢測速度快，可實現(xiàn)自動化。局限性：不能用來檢測金屬導(dǎo)體內(nèi)部缺陷，一般不適用于檢測小于1mm的缺陷，空間分辨率比較低。第八十八頁，共126頁。

光纖檢測診斷

(OpticalFibreTesting)設(shè)備：光纖內(nèi)窺鏡、光纖裂紋檢測儀。用途：檢測鍋爐、泵體、鑄件、炮筒、壓力容器、火箭殼體、管道內(nèi)表面的缺陷及焊縫質(zhì)量和疲勞裂紋等。優(yōu)點：靈敏度高，絕緣好，抗腐蝕，不受電磁干擾。局限性：價格較貴，不能檢測結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷。第八十九頁，共126頁。

目視檢測診斷(VisualTesting,VT)設(shè)備：放大鏡、彩色增強器、直尺、千分卡尺、光學(xué)比較儀及光源等。用途：檢測表面缺陷、焊接外觀和尺寸。優(yōu)點：經(jīng)濟、方便、設(shè)備少，檢驗員只需稍加培訓(xùn)。局限性：只能檢查外部(表面)損傷，要求檢驗員視力好。第九十頁，共126頁。

工業(yè)CT檢測診斷

設(shè)備：工業(yè)CT機。

用途：缺陷檢測，尺寸測量，裝配結(jié)構(gòu)分析，密度分布表征。

優(yōu)點：能給出檢測試件斷層掃描圖像和空間位置、尺寸、形狀、成像直觀；分辨率高；不受試件幾何結(jié)構(gòu)限制。

局限性：設(shè)備成本高。第九十一頁，共126頁。無損檢測方法的選擇缺陷的類型：體積型缺陷、平面型缺陷

缺陷的位置：表面缺陷、內(nèi)部缺陷

被檢工件的尺寸：厚、薄第九十二頁，共126頁。參考書目：無損檢測技術(shù)劉貴民國防工業(yè)出版社無損檢測綜合知識機械工業(yè)出版社材料無損檢測與安全評估鄭中興

中國標(biāo)準(zhǔn)出版社焊接結(jié)構(gòu)現(xiàn)代無損檢測技術(shù)李生田，劉志遠(yuǎn)機械工業(yè)出版社無損檢測李喜孟機械工業(yè)出版社磁粉檢測渦流檢測聲發(fā)射檢測機械工業(yè)出版社第九十三頁，共126頁。5.失效分析的幾種基本技能

斷口分析

裂紋分析

痕跡分析第九十四頁，共126頁。

斷口分析斷口上記錄著裂紋由萌生到擴展直至失穩(wěn)斷裂全過程的各種與斷裂有關(guān)的信息，通過分析，找出斷裂的原因及影響因素。宏觀分析微觀分析肉眼觀察放大鏡體視顯微鏡不可分割相互補充相互完善SEMTEM成分分析第九十五頁，共126頁。分析內(nèi)容斷裂位置附近的變形程度斷裂區(qū)域的痕跡特征斷口的宏觀形貌特征斷口的顏色及附著物斷裂源的位置、特征及裂紋的走向斷裂的位置及其結(jié)構(gòu)特征、周圍的工作環(huán)境典型斷口特征？？斷口形貌的宏觀診斷技術(shù)和方法第九十六頁，共126頁。診斷技術(shù)與方法：觀察技術(shù)肉眼觀察斷口形貌特征及失效件的全貌放大鏡、體視顯微鏡進(jìn)一步觀察主要特征區(qū)，確定重點分析部位第九十七頁，共126頁。重點注意的特征是否存在放射花樣或人字紋花樣是否存在弧形跡線斷口的粗糙度斷面與最大正應(yīng)力的夾角特征區(qū)的劃分、分布、面積大小材料缺陷在斷口上所呈現(xiàn)的特征斷面的光澤與色彩第九十八頁，共126頁。斷口上斷裂源位置的確定？斷裂擴展方向的分析判別？纖維區(qū)的中心、放射花樣的收斂處、人字紋的最尖頂處、斷口的平坦區(qū)內(nèi)、無明顯塑性變形的區(qū)域或無剪切唇形貌特征區(qū)、疲勞弧形的最小半徑處、腐蝕氧化最嚴(yán)重的部位、臺階高度最大處。裂紋源區(qū)指向最后斷裂區(qū)的方向；放射線發(fā)散的方向；與疲勞弧線相垂直的放射狀條紋分散方向；人字紋的人字張開的方向；斷口的平坦區(qū)指向斜斷口的方向；無塑性變形區(qū)指向變形大的區(qū)域的方向；臺階高差減小的方向；氧化、腐蝕減輕的方向。第九十九頁，共126頁。斷口形貌的微觀診斷技術(shù)和方法具體內(nèi)容斷口周圍的塑性變形大小或有無斷口與顯微組織的關(guān)系斷口與晶界的關(guān)系斷裂源區(qū)的情況（材質(zhì)缺陷或幾何缺陷）斷口的化學(xué)成分或雜質(zhì)元素的分布斷口上二次裂紋的有無、多少、分布情況第一百頁，共126頁。微觀診斷技術(shù)：形貌觀察微區(qū)成分分析斷裂擴展的微觀方向判別第一百零一頁，共126頁。

裂紋分析目的：確定裂紋的位置及裂紋產(chǎn)生的原因

裂紋的基本形貌特征

裂紋的宏觀檢查

裂紋的微觀檢查產(chǎn)生裂紋部位的分析主裂紋的判別

裂紋的走向

裂紋周圍和裂紋末端情況重要第一百零二頁，共126頁。

裂紋的基本形貌特征

裂紋兩側(cè)凹凸不平，耦合自然；

除某些沿晶裂紋外，多數(shù)裂紋的尾端是尖銳的；

裂紋深度大于寬度，是連續(xù)性的缺陷；

裂紋有各種形狀，直線狀、分枝狀、龜裂狀、輻射狀、環(huán)形狀、弧形狀，形狀與形成的原因密切相關(guān)第一百零三頁，共126頁。

裂紋的宏觀檢查－－是否存在裂紋

肉眼觀察

無損檢測第一百零四頁，共126頁。

裂紋的微觀檢查

裂紋形態(tài)特征；

裂紋處及附近的晶粒度，晶粒變形；

裂紋附近是否存在碳化物或非金屬夾雜物；

裂紋兩側(cè)是否存在氧化和脫碳現(xiàn)象；產(chǎn)生裂紋的表面是否存在加工硬化或回火層；

裂紋萌生處及擴展路徑周圍是否有過熱組織、魏氏組織、帶狀組織等組織缺陷；第一百零五頁，共126頁。產(chǎn)生裂紋部位的分析－－應(yīng)力的因素

構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀引起的裂紋

材料缺陷引起的裂紋

受力狀況引起的裂紋第一百零六頁，共126頁。主裂紋的判別首要任務(wù)確定主裂紋的原則：（1）斷裂件中既有韌性斷裂又有脆性斷裂，一般脆性斷裂發(fā)生在前；（2）斷裂件中既有脆性斷裂又存在疲勞斷裂時，疲勞斷裂在前；（3）存在兩個疲勞斷裂件時，低應(yīng)力疲勞斷裂在前，高應(yīng)力疲勞斷裂在后；（4）各斷裂件均為韌性斷裂時，應(yīng)根據(jù)受力狀態(tài)、結(jié)構(gòu)特性、斷裂走向、材質(zhì)與性能綜合評定；第一百零七頁，共126頁。常用判斷裂紋先后順序的方法：

塑性變形量大小確定法無明顯塑性變形的區(qū)域為首斷區(qū)；均為延性斷裂時，變形量大的部位為主裂紋；

T

型法判別主裂紋的T型法示意圖第一百零八頁，共126頁。

裂紋分叉法

斷面氧化顏色法疲勞裂紋長度法判別主裂紋的分叉法示意圖主裂紋氧化時間早，氧化顏色深；疲勞裂紋長、疲勞弧線或疲勞條帶間距小的為主裂紋；第一百零九頁，共126頁。

裂紋的走向（1