失效分析名詞解釋.doc

_1.失效：指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)生變化而引起的構件不能完滿的完成指定的功能或喪失原設計功能的現(xiàn)象。2.失效分析：分析研究機械構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。3.晶內偏析：凝固形成的晶體內部由于擴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散不均勻引起的偏析5.區(qū)域偏析：澆注鑄錠，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和氣體等現(xiàn)象，稱為區(qū)域偏析6.比重偏析：金屬冷凝過程中，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250-400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：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過350-600或在350-600長期加熱都使鋼產生脆化，已脆化的鋼重新加熱到650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”形成腐蝕產物的現(xiàn)象稱為化學腐蝕10.電化學腐蝕：金屬被氧化后成為正離子進入介質或成為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，在那里由介質中被還原的物質所接受，按這種途徑進行的反應又稱為電化學腐蝕11.彈性變形：是在加上載荷后就產生，而在卸除載荷后即消失的變形，當變形消失后，構件的尺寸形狀完全恢復到原樣12.塑性變形：表示材料中的應力超過屈服極限后，能產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：金屬構件產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力作用下，即使應力低于屈服強度，也會緩慢地產生塑性變形，稱為蠕變15.應力松弛變形：在總變形不變的情況下，構件彈性變形不斷轉變?yōu)樗苄宰冃螐亩箲Σ粩嘟档偷倪^程16.脆性斷裂：構件在很少或不發(fā)生塑性變形的情況下發(fā)生的斷裂，因其斷裂應力低于材料的屈服強度，又稱作低應力斷裂17.韌性斷裂：構件在斷裂前產生顯著的宏觀塑性變形的斷裂稱為韌性斷裂18.過載斷裂：當工作載荷超過構件危險截面所能承受的極限載荷時，使構件發(fā)生斷裂19.應力腐蝕開裂：金屬在應力和腐蝕介質的共同作用下發(fā)生的斷裂20.氫脆：由于氫而導致金屬材料在低應力載荷下的脆性斷裂21.疲勞斷裂：金屬構件在交變載荷的作用下，雖然應力水平低于金屬材料的抗拉強度，有時甚至低于屈服極限，但經過長時間應力循環(huán)作用后也會發(fā)生突然的脆性斷裂22.磨粒磨損：物體表面與硬質顆?；蛴操|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移到另一表面的現(xiàn)象24.微動磨損：兩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：利用聲電光磁和射線等與被檢驗物質的相互作用，在不破壞不損傷被檢測物的前提下，掌握和了解其內部及近表面缺陷狀況的現(xiàn)代檢測技術26.失效模擬：又稱故障再現(xiàn)，根據(jù)現(xiàn)場調查和殘骸分析的情況在機械設備和構件發(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)試驗結果分析失效原因27.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28.名稱基本假設強度條件應用范圍第一強度理論（最大拉應力）最大拉應力引起的材料破壞的原因1=【】極脆材料，如陶瓷，鑄鐵第二強度理論（最大拉應變）最大拉應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度理論（最大切應力）最大切應力是引起材料破壞的原因111=【】塑性材料，如低碳鋼、銅、鋁第四強度理論（形狀改變比能）除了最大切應力，其他面上的切應力都是影響因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)、不易與介質作用破壞（3）氧化膜與基體結合良好，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力應變12.電化學反應（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：金屬材料不均勻性：化學成分、組織結構、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：“撒網式”的失效分析：考慮人、機械設備、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.相關性分析思路方法：用于具體零部件按失效構件制造全過程及使用條件的分析方法 根據(jù)產品的失效形式及失效模式四“M”例：40Gr鋼軸類件斷裂應從幾方面分析 （1）審查設計：a設計技術：標準使用不當，使用條件不清楚，設計判據(jù)不符，高應力區(qū)有缺口等 b與用戶聯(lián)系有誤，對現(xiàn)場調查不符，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.失效分析報告內容：概述：任務目、要求、失效事件的自然情況 失效事件的調查結果：失效事件的損害情況、失效工件的技術要求 分析結果：實驗過程和結果 問題的討論 結論和建議：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)場失效現(xiàn)場取證和收集背景資料制定失效分析計劃執(zhí)行失效分析計劃綜合評定分析結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果18.失效分析的工作內容（1）失效分析的業(yè)務工作（門診工作） a產品的安全度評定和剩余壽命預測 b產品的失效分析（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：診斷的依據(jù)，思路，技術和方法 d失效的預防工程技術研究：補救、預防措施及管理途徑（3）失效分析的管理技術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（1）確定斷裂的宏觀性質（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物不易全部清洗22試樣截取條件（1）從構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，結構變化，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：在構件斷裂前出現(xiàn)明顯塑性變形，在工程結構中常表現(xiàn)為過載斷裂（2）機理：滑移分離：出現(xiàn)在雜質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：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)量和材料本身的相對塑性（5）韌性斷裂的韌窩形狀：等軸：在正應力下形成剪切：在切應力下形成撕裂：在撕裂應力下形成26.脆性斷裂的韌窩：（1）定義：構件在很少或不發(fā)生塑性變形的情況下發(fā)生的斷裂，因其斷裂應力低于材料的屈服強度，故稱作低應力斷裂（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)測試技術選用原則：（1）可信性（2）有效性（3）可能性（4）經濟性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.應力腐蝕開裂：金屬在應力和腐蝕介質的共同作用下特征：靜拉力脆性斷裂是一種局部腐蝕，形成的裂紋經常被腐蝕產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力靜載荷下的脆性斷裂（2）氫的來源：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）氫的作用導致早期失效或開裂降低金屬的強度和塑性導致焊接接頭冷裂在腐蝕環(huán)境下發(fā)生延遲斷裂促進應力腐蝕和腐蝕疲勞（4）氫脆的類型：溶解在金屬中的氫原子析出并在金屬內部的缺陷處結合成分子狀態(tài)，由此產生的高壓使材料變脆（鋼中白點）環(huán)境氣氛中的氫在高溫下進入金屬內部奪取鋼中的碳形成甲烷使材料變脆進入金屬的氫以間隙固溶體的形式存在，當材料收到應力時，原子氫由固溶體析出并結合成分子導致材料變脆（5）特征：宏觀上脆性結晶狀，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：金屬構件在交變載荷的作用下雖然應力水平低于金屬材料的抗拉強度，有時甚至低于屈服強度，但經過長時間應力反復循環(huán)作用之后，也會發(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)性應力很低是一個損傷積累的過程對材料的缺陷有敏感性對腐蝕介質有敏感性（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：物體表面與硬質顆?；蛴操|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：按力的作用特點：劃傷式磨損、