焊件失效分析

1、焊件失效分析 劉艷 材料科學(xué)與工程學(xué)院 1 焊件失效分析的概念目的和意義 焊件失效：在焊接產(chǎn)品的零部件組裝焊接過程中，由于焊件失效：在焊接產(chǎn)品的零部件組裝焊接過程中，由于 產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾雜等缺陷，或者產(chǎn)生變形，或者接產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾雜等缺陷，或者產(chǎn)生變形，或者接 頭產(chǎn)生嚴(yán)重脆化而使焊件喪失規(guī)定功能的質(zhì)量事故。頭產(chǎn)生嚴(yán)重脆化而使焊件喪失規(guī)定功能的質(zhì)量事故。 焊件失效分析：針對焊件失效，在分析失效現(xiàn)場資料和焊件失效分析：針對焊件失效，在分析失效現(xiàn)場資料和 背景資料的基礎(chǔ)上，通過一系列的物理化學(xué)試驗(yàn)，獲得背景資料的基礎(chǔ)上，通過一系列的物理化學(xué)試驗(yàn)，獲得 大量反映失效物理過程的信息，然后對這些信

2、息通過由大量反映失效物理過程的信息，然后對這些信息通過由 表及里、由此及彼、去粗取精、去偽存真的綜合分析，表及里、由此及彼、去粗取精、去偽存真的綜合分析， 找出失效的原因，并采取相應(yīng)的措施消除隱患，從而保找出失效的原因，并采取相應(yīng)的措施消除隱患，從而保 證焊件質(zhì)量的技術(shù)工作。證焊件質(zhì)量的技術(shù)工作。 一、焊件失效分析的概念一、焊件失效分析的概念 失效的分類比較復(fù)雜，在這里不可能一一作介紹，按失效機(jī)失效的分類比較復(fù)雜，在這里不可能一一作介紹，按失效機(jī) 理將失效分為：斷裂失效；變形失效；磨損失效；腐蝕失效理將失效分為：斷裂失效；變形失效；磨損失效；腐蝕失效 等四種類型。等四種類型。 1） 斷裂失效（

3、其中包括破斷失效）斷裂失效（其中包括破斷失效） 斷裂是指金屬，或合金材料，或機(jī)械產(chǎn)品的一個(gè)具有有斷裂是指金屬，或合金材料，或機(jī)械產(chǎn)品的一個(gè)具有有 限面積的幾何表面的分離過程。它是個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過程，包限面積的幾何表面的分離過程。它是個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過程，包 括裂紋的萌生及擴(kuò)展過程。括裂紋的萌生及擴(kuò)展過程。 斷裂失效是指機(jī)械構(gòu)件由于斷裂而引起的機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品斷裂失效是指機(jī)械構(gòu)件由于斷裂而引起的機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品 不能完成原設(shè)計(jì)所指定的功能不能完成原設(shè)計(jì)所指定的功能 。 二、失效的形式及其類型二、失效的形式及其類型 1 焊件失效分析的概念目的和意義 2） 變形失效變形失效 所謂變形通常是指機(jī)械構(gòu)件在外力作用下，

4、其形狀和尺寸發(fā)所謂變形通常是指機(jī)械構(gòu)件在外力作用下，其形狀和尺寸發(fā) 生變化的現(xiàn)象。生變化的現(xiàn)象。 從微觀上講是指金屬材料在外力作用下，其晶格產(chǎn)生畸變。從微觀上講是指金屬材料在外力作用下，其晶格產(chǎn)生畸變。 若外力消除，晶格畸變亦消除時(shí)，這種變形為彈性變形；若外若外力消除，晶格畸變亦消除時(shí)，這種變形為彈性變形；若外 力消除，晶格不能恢復(fù)原樣，即畸變不能消除時(shí)，稱這種變形力消除，晶格不能恢復(fù)原樣，即畸變不能消除時(shí)，稱這種變形 為塑性變形。為塑性變形。 變形失效是指機(jī)械構(gòu)件在使用過程中產(chǎn)生過量變形，即不能變形失效是指機(jī)械構(gòu)件在使用過程中產(chǎn)生過量變形，即不能 滿足原設(shè)計(jì)要求時(shí)的變形量。一般情況下將變形失

5、效分為彈性滿足原設(shè)計(jì)要求時(shí)的變形量。一般情況下將變形失效分為彈性 變形失效和塑性變形失效兩種。變形失效和塑性變形失效兩種。 1 焊件失效分析的概念目的和意義 二、失效的形式及其類型二、失效的形式及其類型 3）磨損失效）磨損失效 磨損是指金屬或合金的兩個(gè)相互緊密結(jié)合的面相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，磨損是指金屬或合金的兩個(gè)相互緊密結(jié)合的面相對運(yùn)動(dòng)時(shí)， 因相互接觸而損傷的現(xiàn)象。在微觀范圍內(nèi)，金屬表面是不存在完因相互接觸而損傷的現(xiàn)象。在微觀范圍內(nèi)，金屬表面是不存在完 全光滑的平面，它們總是粗糙的。當(dāng)兩個(gè)金屬表面在很小的壓力全光滑的平面，它們總是粗糙的。當(dāng)兩個(gè)金屬表面在很小的壓力 作用下使兩面相接觸，面之間只有少數(shù)的凸

6、出質(zhì)點(diǎn)或線接觸；在作用下使兩面相接觸，面之間只有少數(shù)的凸出質(zhì)點(diǎn)或線接觸；在 發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)面上的凸出質(zhì)點(diǎn)首先要碰到另一個(gè)面上的發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)面上的凸出質(zhì)點(diǎn)首先要碰到另一個(gè)面上的 凸出質(zhì)點(diǎn)，這時(shí)容易變形的部分軟化，沿運(yùn)動(dòng)方向變形或擠出。凸出質(zhì)點(diǎn)，這時(shí)容易變形的部分軟化，沿運(yùn)動(dòng)方向變形或擠出。 磨損失效是指由于磨損現(xiàn)象的發(fā)生使機(jī)械零部件不能達(dá)到原磨損失效是指由于磨損現(xiàn)象的發(fā)生使機(jī)械零部件不能達(dá)到原 設(shè)計(jì)功效，即不能達(dá)到原設(shè)計(jì)水平。設(shè)計(jì)功效，即不能達(dá)到原設(shè)計(jì)水平。 二、失效的形式及其類型二、失效的形式及其類型 1 焊件失效分析的概念目的和意義 4） 腐蝕失效腐蝕失效 腐蝕是指金屬或合金材

7、料表面因發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反腐蝕是指金屬或合金材料表面因發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反 應(yīng)而引起的損傷現(xiàn)象。金屬腐蝕雖然在酸洗、化學(xué)電源、應(yīng)而引起的損傷現(xiàn)象。金屬腐蝕雖然在酸洗、化學(xué)電源、 電解加工、金相浸蝕等方面起著有益于人類的作用，但電解加工、金相浸蝕等方面起著有益于人類的作用，但 是它在國民經(jīng)濟(jì)上所造成的損失是相當(dāng)嚴(yán)重的。然而，是它在國民經(jīng)濟(jì)上所造成的損失是相當(dāng)嚴(yán)重的。然而， 就其總的功過而論卻是破壞性的。就其總的功過而論卻是破壞性的。 由于腐蝕作用使機(jī)械構(gòu)件喪失原設(shè)計(jì)功能的現(xiàn)象稱為由于腐蝕作用使機(jī)械構(gòu)件喪失原設(shè)計(jì)功能的現(xiàn)象稱為 腐蝕失效。腐蝕失效。 二、失效的形式及其類型二、失效的形式及其類型 1

8、焊件失效分析的概念目的和意義 1 防止同類失效現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生防止同類失效現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生 通過對失效機(jī)械產(chǎn)品的分析研究，可以測定機(jī)械產(chǎn)品的失效原因通過對失效機(jī)械產(chǎn)品的分析研究，可以測定機(jī)械產(chǎn)品的失效原因 及其影響因素，并且根據(jù)這些測定結(jié)果制定改進(jìn)措施，以防同類失及其影響因素，并且根據(jù)這些測定結(jié)果制定改進(jìn)措施，以防同類失 效現(xiàn)象的重復(fù)發(fā)生。效現(xiàn)象的重復(fù)發(fā)生。 2 失效分析是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的依據(jù)失效分析是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的依據(jù) 失效分析在整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中占據(jù)著重要地位，尤其是機(jī)失效分析在整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中占據(jù)著重要地位，尤其是機(jī) 械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、加工、選材、裝配及使用條件等的確定均由

9、械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、加工、選材、裝配及使用條件等的確定均由 失效分析提供依據(jù)。失效分析提供依據(jù)。 三、失效分析的目的三、失效分析的目的 1 焊件失效分析的概念目的和意義 3 消除隱患，確保產(chǎn)品安全可靠消除隱患，確保產(chǎn)品安全可靠 失效分析可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷，并且將隱患消除在事故的萌發(fā)階失效分析可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷，并且將隱患消除在事故的萌發(fā)階 段。特別是利用段。特別是利用“故障樹故障樹”預(yù)測系統(tǒng)的安全性和可靠性更為有利。預(yù)測系統(tǒng)的安全性和可靠性更為有利?！肮使?障樹障樹”是失效分析中的一種方法，它主要由各種可能引起系統(tǒng)失效的事是失效分析中的一種方法，它主要由各種可能引起系統(tǒng)失效的事 故和連

10、接這些事故的邏輯門組成的圖形，并顯示出他們之間的相互關(guān)系。故和連接這些事故的邏輯門組成的圖形，并顯示出他們之間的相互關(guān)系。 4 失效分析可以提高產(chǎn)品的信譽(yù)失效分析可以提高產(chǎn)品的信譽(yù) 機(jī)械產(chǎn)品的信譽(yù)主要是由產(chǎn)品的質(zhì)量、壽命及可靠性等指標(biāo)來保證的，機(jī)械產(chǎn)品的信譽(yù)主要是由產(chǎn)品的質(zhì)量、壽命及可靠性等指標(biāo)來保證的， 同時(shí)也要求產(chǎn)品價(jià)廉物美，經(jīng)久耐用。因此要提高產(chǎn)品的信譽(yù)就必須使同時(shí)也要求產(chǎn)品價(jià)廉物美，經(jīng)久耐用。因此要提高產(chǎn)品的信譽(yù)就必須使 產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量好、壽命長、可靠性高，而這些指標(biāo)是由失效分析來保證產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量好、壽命長、可靠性高，而這些指標(biāo)是由失效分析來保證 的。失效分析不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和延長

11、產(chǎn)品的使用壽命，而且還的。失效分析不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和延長產(chǎn)品的使用壽命，而且還 能進(jìn)行技術(shù)反饋，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。能進(jìn)行技術(shù)反饋，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 三、失效分析的目的三、失效分析的目的 1 焊件失效分析的概念目的和意義 （一）失效分析（一）失效分析基本思路：基本思路： 對對具體服役條件下的零部件進(jìn)行具體分析，從中找出主要的具體服役條件下的零部件進(jìn)行具體分析，從中找出主要的 失效形式及主要失效抗力指標(biāo)。失效形式及主要失效抗力指標(biāo)。 運(yùn)用運(yùn)用金屬學(xué)、材料強(qiáng)度學(xué)和斷裂物理、化學(xué)的研究成果，深金屬學(xué)、材料強(qiáng)度學(xué)和斷裂物理、化學(xué)的研究成果，深 入分析各種失效現(xiàn)象的本質(zhì)，以主要失效抗力指標(biāo)與材

12、料成入分析各種失效現(xiàn)象的本質(zhì)，以主要失效抗力指標(biāo)與材料成 分、組織、狀態(tài)的關(guān)系，提出改進(jìn)措施。分、組織、狀態(tài)的關(guān)系，提出改進(jìn)措施。 根據(jù)根據(jù)“不同服役條件要求材料強(qiáng)度和塑性、韌性的合理配合不同服役條件要求材料強(qiáng)度和塑性、韌性的合理配合” 這一規(guī)律，分析研究失效零部件現(xiàn)行的選材、用材技術(shù)條件這一規(guī)律，分析研究失效零部件現(xiàn)行的選材、用材技術(shù)條件 是否合理，是否守舊的傳統(tǒng)學(xué)術(shù)觀念束縛。是否合理，是否守舊的傳統(tǒng)學(xué)術(shù)觀念束縛。 四、失效分析方法 1 焊件失效分析的概念目的和意義 采用采用局部復(fù)合強(qiáng)化，克服零部件上的薄弱環(huán)節(jié)，爭取達(dá)到局部復(fù)合強(qiáng)化，克服零部件上的薄弱環(huán)節(jié)，爭取達(dá)到 材料的等強(qiáng)度設(shè)計(jì)。材料的

13、等強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 在在進(jìn)行失效分析和提出防止失效的措施時(shí)，還應(yīng)做到幾個(gè)進(jìn)行失效分析和提出防止失效的措施時(shí)，還應(yīng)做到幾個(gè) 結(jié)合：結(jié)合： (1) 設(shè)計(jì)、材料、工藝相結(jié)合，即對形狀、尺寸、材料、成設(shè)計(jì)、材料、工藝相結(jié)合，即對形狀、尺寸、材料、成 型加工和強(qiáng)化工藝統(tǒng)一考慮；型加工和強(qiáng)化工藝統(tǒng)一考慮； (2) 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（力學(xué)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析）與材料強(qiáng)度相結(jié)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（力學(xué)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析）與材料強(qiáng)度相結(jié) 合，試驗(yàn)與模擬相結(jié)合；合，試驗(yàn)與模擬相結(jié)合； (3) 宏觀規(guī)律與微觀機(jī)理相結(jié)合，宏觀斷口和微觀斷口分析宏觀規(guī)律與微觀機(jī)理相結(jié)合，宏觀斷口和微觀斷口分析 相結(jié)合，宏觀與顯微、亞顯微組織分析相結(jié)合；相結(jié)合，宏

14、觀與顯微、亞顯微組織分析相結(jié)合； (4) 試驗(yàn)室規(guī)律性試驗(yàn)研究與生產(chǎn)試驗(yàn)相結(jié)合。試驗(yàn)室規(guī)律性試驗(yàn)研究與生產(chǎn)試驗(yàn)相結(jié)合。 四、失效分析方法 1 焊件失效分析的概念目的和意義 （二）失效分析過程（二）失效分析過程 1 1. . 原始資料的收集原始資料的收集 原始原始資料是指構(gòu)件服役前的全部經(jīng)歷，構(gòu)件的服役歷史和斷裂時(shí)的現(xiàn)場資料是指構(gòu)件服役前的全部經(jīng)歷，構(gòu)件的服役歷史和斷裂時(shí)的現(xiàn)場 情況等。此外，還要從散落的失效殘骸中選擇有分析價(jià)值的斷口和供做其它情況等。此外，還要從散落的失效殘骸中選擇有分析價(jià)值的斷口和供做其它 檢測用的試樣材料。檢測用的試樣材料。 首先首先要了解構(gòu)件的設(shè)計(jì)依據(jù)，參數(shù)和圖紙；其次是

15、了解構(gòu)件的制造和要了解構(gòu)件的設(shè)計(jì)依據(jù)，參數(shù)和圖紙；其次是了解構(gòu)件的制造和 加工工藝；然后了解構(gòu)件的物理性質(zhì)、力學(xué)性能和化學(xué)成分分析的檢驗(yàn)報(bào)告；加工工藝；然后了解構(gòu)件的物理性質(zhì)、力學(xué)性能和化學(xué)成分分析的檢驗(yàn)報(bào)告； 最后還要了解構(gòu)件的安裝情況和試車情況等最后還要了解構(gòu)件的安裝情況和試車情況等。 其次要了解構(gòu)件的服役歷史：其次要了解構(gòu)件的服役歷史： (1) (1) 查閱操作人員的工作記錄；查閱操作人員的工作記錄； (2) (2) 構(gòu)件的實(shí)際運(yùn)行情況；構(gòu)件的實(shí)際運(yùn)行情況； (3) (3) 構(gòu)件所處的環(huán)境條件。構(gòu)件所處的環(huán)境條件。 可是，實(shí)際上是很難知道構(gòu)件的全部服役歷史的。這時(shí)必須從零星的可是，實(shí)際上

16、是很難知道構(gòu)件的全部服役歷史的。這時(shí)必須從零星的 使用情況分析構(gòu)件服役時(shí)的負(fù)載變化，盡量從使用條件中得出一些分析依據(jù)。使用情況分析構(gòu)件服役時(shí)的負(fù)載變化，盡量從使用條件中得出一些分析依據(jù)。 四、失效分析方法 1 焊件失效分析的概念目的和意義 2 2. . 現(xiàn)場記錄及殘骸的收集現(xiàn)場記錄及殘骸的收集 斷裂斷裂失效現(xiàn)象發(fā)生后，分析人員要親臨現(xiàn)場，深入了解失效發(fā)生時(shí)失效現(xiàn)象發(fā)生后，分析人員要親臨現(xiàn)場，深入了解失效發(fā)生時(shí) 各種條件和事故過程。對散落的碎片，均應(yīng)觀察其所處的位置、環(huán)境和各種條件和事故過程。對散落的碎片，均應(yīng)觀察其所處的位置、環(huán)境和 取向，經(jīng)詳細(xì)記錄或攝影后，方可移動(dòng)。同時(shí)還應(yīng)注意損壞構(gòu)件與其

17、他取向，經(jīng)詳細(xì)記錄或攝影后，方可移動(dòng)。同時(shí)還應(yīng)注意損壞構(gòu)件與其他 構(gòu)件之間的關(guān)系和相互影響，并予以記錄。構(gòu)件之間的關(guān)系和相互影響，并予以記錄。 收集收集的碎片應(yīng)盡可能齊全，尤其是首先斷裂的部分。除沾著的腐蝕的碎片應(yīng)盡可能齊全，尤其是首先斷裂的部分。除沾著的腐蝕 介質(zhì)應(yīng)即時(shí)清洗去掉外，對斷口上的其他沉積和粘附物質(zhì)，甚至砂?；蚪橘|(zhì)應(yīng)即時(shí)清洗去掉外，對斷口上的其他沉積和粘附物質(zhì)，甚至砂粒或 污物等，一般均暫不清除，待進(jìn)行細(xì)致的斷口觀察后再作處理，因?yàn)檫@污物等，一般均暫不清除，待進(jìn)行細(xì)致的斷口觀察后再作處理，因?yàn)檫@ 些物質(zhì)對斷裂原因的分析常常能提供有用的些物質(zhì)對斷裂原因的分析常常能提供有用的線索。線索

18、。 四、失效分析方法 1 焊件失效分析的概念目的和意義 3 3. . 碎片（或斷片）的選擇與保存碎片（或斷片）的選擇與保存 斷片斷片是斷裂失效分析的第一手資料，是斷口分析的依據(jù)，在斷裂事是斷裂失效分析的第一手資料，是斷口分析的依據(jù)，在斷裂事 故發(fā)生后應(yīng)小心謹(jǐn)慎收集，妥為保存。故發(fā)生后應(yīng)小心謹(jǐn)慎收集，妥為保存。 4 4. . 斷口分析斷口分析 在在機(jī)械構(gòu)件斷裂事故中，一般都要形成斷口，因此斷口分析是斷裂機(jī)械構(gòu)件斷裂事故中，一般都要形成斷口，因此斷口分析是斷裂 失效分析的最重要的分析手段。失效分析的最重要的分析手段。 在在斷口分析技術(shù)中，最關(guān)鍵的兩項(xiàng)工作是：斷口的選擇；斷口斷口分析技術(shù)中，最關(guān)鍵的

19、兩項(xiàng)工作是：斷口的選擇；斷口 的觀察。的觀察。 對于對于斷裂原因的正確分析及斷口形貌的正確解釋，在很大程度上依斷裂原因的正確分析及斷口形貌的正確解釋，在很大程度上依 靠與斷口樣品的正確選擇及斷口形貌的清晰程度，其詳細(xì)內(nèi)容在后續(xù)章節(jié)靠與斷口樣品的正確選擇及斷口形貌的清晰程度，其詳細(xì)內(nèi)容在后續(xù)章節(jié) 中講解中講解。 四、失效分析方法 1 焊件失效分析的概念目的和意義 5 5. . 其它檢驗(yàn)分析其它檢驗(yàn)分析 在在失效分析中，為更好地獲得分析結(jié)果，除了進(jìn)行斷口分析之外，還必失效分析中，為更好地獲得分析結(jié)果，除了進(jìn)行斷口分析之外，還必 須進(jìn)行化學(xué)、力學(xué)、物理等試驗(yàn)分析。須進(jìn)行化學(xué)、力學(xué)、物理等試驗(yàn)分析。

20、（1 1）化學(xué)分析）化學(xué)分析 在在失效分析中，為了查明材料是否符合規(guī)定要求，必須進(jìn)行化學(xué)成分分失效分析中，為了查明材料是否符合規(guī)定要求，必須進(jìn)行化學(xué)成分分 析。實(shí)際使用的材料成分與規(guī)定成分稍有偏差，在失效分析中并不太重要。析。實(shí)際使用的材料成分與規(guī)定成分稍有偏差，在失效分析中并不太重要。 只有很少數(shù)的服役失效是由于材料使用不當(dāng)或者有缺陷而引起的。因此，從只有很少數(shù)的服役失效是由于材料使用不當(dāng)或者有缺陷而引起的。因此，從 化學(xué)成分分析的結(jié)果去找到失效的原因是很少見的?；瘜W(xué)成分分析的結(jié)果去找到失效的原因是很少見的。 （2 2）金相檢驗(yàn)）金相檢驗(yàn) 金相金相檢驗(yàn)在構(gòu)件斷裂失效分析中也是經(jīng)常應(yīng)用的一種重

21、要手段，有些損檢驗(yàn)在構(gòu)件斷裂失效分析中也是經(jīng)常應(yīng)用的一種重要手段，有些損 壞構(gòu)件往往只需作金相檢驗(yàn)就可以查明損壞的原因。例如由加工工藝、材質(zhì)壞構(gòu)件往往只需作金相檢驗(yàn)就可以查明損壞的原因。例如由加工工藝、材質(zhì) 缺陷和環(huán)境介質(zhì)等因素所導(dǎo)致的損壞，均可通過金相檢驗(yàn)來判別損壞的原因。缺陷和環(huán)境介質(zhì)等因素所導(dǎo)致的損壞，均可通過金相檢驗(yàn)來判別損壞的原因。 四、失效分析方法 1 焊件失效分析的概念目的和意義 金相金相檢驗(yàn)的內(nèi)容，主要由晶粒的大小、組織形態(tài)、第二相粒子的大檢驗(yàn)的內(nèi)容，主要由晶粒的大小、組織形態(tài)、第二相粒子的大 小及分布、晶界的變化、夾雜物、疏松、裂紋、脫碳等缺陷。特別應(yīng)注小及分布、晶界的變化、

22、夾雜物、疏松、裂紋、脫碳等缺陷。特別應(yīng)注 意晶界的檢驗(yàn)，是否有析出相、腐蝕及變化等現(xiàn)象發(fā)生。意晶界的檢驗(yàn)，是否有析出相、腐蝕及變化等現(xiàn)象發(fā)生。 當(dāng)當(dāng)檢查裂紋時(shí)，往往能從裂紋尖端的試樣得到最有價(jià)值的情報(bào)。由檢查裂紋時(shí)，往往能從裂紋尖端的試樣得到最有價(jià)值的情報(bào)。由 于它受到環(huán)境介質(zhì)的影響較小，容易判別裂紋擴(kuò)展路徑的方式于它受到環(huán)境介質(zhì)的影響較小，容易判別裂紋擴(kuò)展路徑的方式穿晶型穿晶型 或沿晶型。或沿晶型。 （3 3）結(jié)構(gòu)分析）結(jié)構(gòu)分析 斷口斷口上經(jīng)常有夾雜物、第二相、腐蝕產(chǎn)物等析出或生成，它們對構(gòu)上經(jīng)常有夾雜物、第二相、腐蝕產(chǎn)物等析出或生成，它們對構(gòu) 件斷裂尤其是沿晶斷裂影響顯著。因此，對它們進(jìn)行

23、結(jié)構(gòu)分析，通常使件斷裂尤其是沿晶斷裂影響顯著。因此，對它們進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，通常使 用用X X射線衍射儀及電子顯微鏡的選區(qū)電子衍射，以確定其結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成射線衍射儀及電子顯微鏡的選區(qū)電子衍射，以確定其結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成 是很有必要的。是很有必要的。 6 6. . 綜合分析綜合分析 失效分析失效分析進(jìn)行到一定階段，需要對從各種檢查和試驗(yàn)所獲得的結(jié)果進(jìn)行到一定階段，需要對從各種檢查和試驗(yàn)所獲得的結(jié)果 和基本試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析研究和基本試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析研究。 四、失效分析方法 1 焊件失效分析的概念目的和意義 （一）斷口分析的重要性（一）斷口分析的重要性 在在斷口斷口上真實(shí)地上真實(shí)地記錄了產(chǎn)生裂紋

24、的原因，外部因素對裂紋萌生的影記錄了產(chǎn)生裂紋的原因，外部因素對裂紋萌生的影 響及材料本身的缺陷對裂紋萌生的促進(jìn)作用；同時(shí)也記錄著裂紋發(fā)展的響及材料本身的缺陷對裂紋萌生的促進(jìn)作用；同時(shí)也記錄著裂紋發(fā)展的 途徑、發(fā)展過程及內(nèi)外因素對裂紋擴(kuò)展的影響。簡言之，斷口上記錄著途徑、發(fā)展過程及內(nèi)外因素對裂紋擴(kuò)展的影響。簡言之，斷口上記錄著 與斷裂有關(guān)的各種信息，這些信息是可以分析的，通過斷口分析就可以與斷裂有關(guān)的各種信息，這些信息是可以分析的，通過斷口分析就可以 找出斷裂的原因及影響因素。因此，斷口分析在斷裂失效分析中占據(jù)著找出斷裂的原因及影響因素。因此，斷口分析在斷裂失效分析中占據(jù)著 特殊重要的位置?？梢?/p>

25、說斷口分析是斷裂失效分析的核心，同時(shí)又是斷特殊重要的位置?？梢哉f斷口分析是斷裂失效分析的核心，同時(shí)又是斷 裂失效分析的向?qū)?，指引斷裂失效分析少走彎路。裂失效分析的向?qū)?，指引斷裂失效分析少走彎路?五、斷口分析 1 焊件失效分析的概念目的和意義 斷口上所記錄的各種信息是斷裂力學(xué)、斷裂化學(xué)、斷裂物理學(xué)諸方斷口上所記錄的各種信息是斷裂力學(xué)、斷裂化學(xué)、斷裂物理學(xué)諸方 面的內(nèi)外因素綜合作用的結(jié)果，對斷口由定性到定量的精確分析，斷裂面的內(nèi)外因素綜合作用的結(jié)果，對斷口由定性到定量的精確分析，斷裂 機(jī)理的深入研究必然推動(dòng)斷裂物理、斷裂化學(xué)、斷裂力學(xué)的發(fā)展。機(jī)理的深入研究必然推動(dòng)斷裂物理、斷裂化學(xué)、斷裂力學(xué)的發(fā)

26、展。 此外，斷口分析對研制新材料也是十分重要的手段，通過斷口分析此外，斷口分析對研制新材料也是十分重要的手段，通過斷口分析 可以提供關(guān)于斷裂的原因、性質(zhì)、裂紋的走向、裂紋擴(kuò)展速率與合金的可以提供關(guān)于斷裂的原因、性質(zhì)、裂紋的走向、裂紋擴(kuò)展速率與合金的 相組成、組織結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)元素之間的關(guān)系、從而對進(jìn)一步改進(jìn)材料質(zhì)量相組成、組織結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)元素之間的關(guān)系、從而對進(jìn)一步改進(jìn)材料質(zhì)量 提供了方向和可能。提供了方向和可能。 五、斷口分析 1 焊件失效分析的概念目的和意義 （二）（二） 斷口分析的依據(jù)斷口分析的依據(jù) 1 1、依據(jù)端口的顏色、依據(jù)端口的顏色 有無氧化色彩可以判斷斷裂間的工作溫度高低；有無腐蝕產(chǎn)物

27、的特殊色彩可有無氧化色彩可以判斷斷裂間的工作溫度高低；有無腐蝕產(chǎn)物的特殊色彩可 以判斷腐蝕的情況和程度；有無冶金夾雜的特殊色彩可以判斷冶金因素的作用；以判斷腐蝕的情況和程度；有無冶金夾雜的特殊色彩可以判斷冶金因素的作用； 根據(jù)根據(jù)疲勞斷口疲勞斷口的各區(qū)光亮程度，可以判斷的各區(qū)光亮程度，可以判斷疲勞源疲勞源的位置。的位置。 2 2、依據(jù)斷口上的花紋、依據(jù)斷口上的花紋 如在宏觀上可見疲勞線或在微觀上有疲勞條帶，可以判定為疲勞斷口（圖如在宏觀上可見疲勞線或在微觀上有疲勞條帶，可以判定為疲勞斷口（圖4-4- 1 1）；在疲勞斷口上有無臺階，可以判斷交變應(yīng)力的大小；如有放射狀的撕裂棱）；在疲勞斷口上有無

28、臺階，可以判斷交變應(yīng)力的大?。蝗缬蟹派錉畹乃毫牙?線和人字紋花樣，則是脆性材料或快速加載的斷裂特征。如有彈性干涉條紋，則線和人字紋花樣，則是脆性材料或快速加載的斷裂特征。如有彈性干涉條紋，則 是極脆材料，如玻璃斷裂的特征；宏觀斷口上呈纖維狀或長毛絨狀，則是韌性斷是極脆材料，如玻璃斷裂的特征；宏觀斷口上呈纖維狀或長毛絨狀，則是韌性斷 裂的特征。裂的特征。 五、斷口分析 1 焊件失效分析的概念目的和意義 3 3、依據(jù)斷口的粗糙程度、依據(jù)斷口的粗糙程度 斷口的粗糙程度可以判斷斷裂零部件的受力大小和定性的估計(jì)材料的斷口的粗糙程度可以判斷斷裂零部件的受力大小和定性的估計(jì)材料的 晶粒大小及裂紋的擴(kuò)展速率；

29、斷口呈顆粒狀時(shí)，依據(jù)顆粒的大小和形狀、晶粒大小及裂紋的擴(kuò)展速率；斷口呈顆粒狀時(shí)，依據(jù)顆粒的大小和形狀、 分布可以判斷零件的工藝歷史及其工藝參數(shù)正確與否；斷口上的反光分布可以判斷零件的工藝歷史及其工藝參數(shù)正確與否；斷口上的反光“小小 刻面刻面”存在與否和多少，可以判斷金屬材料的冶金質(zhì)量、雜質(zhì)相的多少、存在與否和多少，可以判斷金屬材料的冶金質(zhì)量、雜質(zhì)相的多少、 或者倒相的組成；對斷口的結(jié)構(gòu)、端口的晶面、晶向的定量分析、在斷裂或者倒相的組成；對斷口的結(jié)構(gòu)、端口的晶面、晶向的定量分析、在斷裂 機(jī)理研究中有重要的作用。機(jī)理研究中有重要的作用。 4 4、依據(jù)斷口的邊緣情況、依據(jù)斷口的邊緣情況 從斷口和零件

30、形狀來分析應(yīng)力集中因素的作用；依據(jù)斷口與零件變形從斷口和零件形狀來分析應(yīng)力集中因素的作用；依據(jù)斷口與零件變形 方向的關(guān)系來判斷材質(zhì)對斷裂所起到的作用；根據(jù)斷口和主應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)方向的關(guān)系來判斷材質(zhì)對斷裂所起到的作用；根據(jù)斷口和主應(yīng)力狀態(tài)的關(guān) 系來分析應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而分析斷裂的性質(zhì)和原因。系來分析應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而分析斷裂的性質(zhì)和原因。 五、斷口分析 1 焊件失效分析的概念目的和意義 （三）（三） 斷口的保護(hù)和清洗斷口的保護(hù)和清洗 保護(hù)保護(hù)斷口表面，使斷口表面保持?jǐn)嗔阉矔r(shí)的真實(shí)狀態(tài)，防止重要的證據(jù)遭損壞斷口表面，使斷口表面保持?jǐn)嗔阉矔r(shí)的真實(shí)狀態(tài)，防止重要的證據(jù)遭損壞 或變得模糊不清是很重要的。斷口表面可

31、能遭到機(jī)械損傷，也可能受到化學(xué)侵蝕?；蜃兊媚：磺迨呛苤匾摹嗫诒砻婵赡茉獾綑C(jī)械損傷，也可能受到化學(xué)侵蝕。 機(jī)械損傷可能發(fā)生在服役失效過程中，這是人們難以避免的，也可能發(fā)生在時(shí)效后，機(jī)械損傷可能發(fā)生在服役失效過程中，這是人們難以避免的，也可能發(fā)生在時(shí)效后， 失效（零）部件的搬運(yùn)過程中發(fā)生了斷口表面與其他物體碰撞，后者應(yīng)加以堅(jiān)決地失效（零）部件的搬運(yùn)過程中發(fā)生了斷口表面與其他物體碰撞，后者應(yīng)加以堅(jiān)決地 避免。為此，在搬運(yùn)之前，將斷口表面覆蓋一層布或棉花；但是這樣可能會(huì)無意中避免。為此，在搬運(yùn)之前，將斷口表面覆蓋一層布或棉花；但是這樣可能會(huì)無意中 擦掉一些松散附著在表面上的物質(zhì)，而這些物質(zhì)往往包

32、含著有助于弄清失效原因的擦掉一些松散附著在表面上的物質(zhì)，而這些物質(zhì)往往包含著有助于弄清失效原因的 重要線索。為了防止松散附著物失落，應(yīng)提前將附著物取下并保存好重要線索。為了防止松散附著物失落，應(yīng)提前將附著物取下并保存好。 一定要避免手指觸摸和擦拭斷口表面。切不可試圖把斷裂部件的破片互相接觸一定要避免手指觸摸和擦拭斷口表面。切不可試圖把斷裂部件的破片互相接觸 對齊以恢復(fù)其原狀，這樣做沒有什么好處，只會(huì)使斷口表面遭受損害。對齊以恢復(fù)其原狀，這樣做沒有什么好處，只會(huì)使斷口表面遭受損害。 為了防止斷口遭到化學(xué)損傷，可用壓縮空氣輕輕吹干斷口表面，在操作中應(yīng)注意，為了防止斷口遭到化學(xué)損傷，可用壓縮空氣輕輕

33、吹干斷口表面，在操作中應(yīng)注意， 別吹掉斷口上的有用附著物，吹干后將試樣放在干燥器中或用適合的干燥劑把試樣別吹掉斷口上的有用附著物，吹干后將試樣放在干燥器中或用適合的干燥劑把試樣 封裝起來。封裝起來。 五、斷口分析 1 焊件失效分析的概念目的和意義 有時(shí)，為了清除碎屑、污物、斷口表面需要清洗。根據(jù)污染物在斷有時(shí)，為了清除碎屑、污物、斷口表面需要清洗。根據(jù)污染物在斷 口表面的粘附程度，可以采用如下的步驟，直到滿意為止。口表面的粘附程度，可以采用如下的步驟，直到滿意為止。 （1 1）用干燥空氣吹或毛刷刷；）用干燥空氣吹或毛刷刷； （2 2）有機(jī)溶劑（如丙酮、乙醇）浸泡；）有機(jī)溶劑（如丙酮、乙醇）浸泡

34、； （3 3）用弱酸或堿性溶液浸泡或刷洗，選擇的溶液應(yīng)當(dāng)只浸蝕掉表）用弱酸或堿性溶液浸泡或刷洗，選擇的溶液應(yīng)當(dāng)只浸蝕掉表 面的沉積物，對斷口本身基本不起反應(yīng)；面的沉積物，對斷口本身基本不起反應(yīng)； （4 4）超聲波清洗；）超聲波清洗； （5 5）貼上醋酸纖維紙（）貼上醋酸纖維紙（ACAC紙），然后又剝?nèi)ァ＞唧w方法是：在斷紙），然后又剝?nèi)?。具體方法是：在斷 口表面滴上數(shù)滴丙酮，在口表面滴上數(shù)滴丙酮，在ACAC紙上也滴上數(shù)滴，待紙稍許溶解，將其貼在紙上也滴上數(shù)滴，待紙稍許溶解，將其貼在 斷口上用力壓緊，干燥掀去，這樣反復(fù)數(shù)次，滿意為止。斷口上用力壓緊，干燥掀去，這樣反復(fù)數(shù)次，滿意為止。 五、斷口分析

35、 1 焊件失效分析的概念目的和意義 （四）（四） 試樣的截取試樣的截取 為了進(jìn)行失效分析，出斷口分析所需要的試樣之外，其它分析檢驗(yàn)項(xiàng)目還為了進(jìn)行失效分析，出斷口分析所需要的試樣之外，其它分析檢驗(yàn)項(xiàng)目還 需要各種式樣，如機(jī)械性能試樣、常規(guī)化學(xué)分析試樣、電子探針試樣、金相試需要各種式樣，如機(jī)械性能試樣、常規(guī)化學(xué)分析試樣、電子探針試樣、金相試 樣、低倍檢驗(yàn)試樣、斷裂韌性試樣等。為此都要從失效零件有代表性的部位上樣、低倍檢驗(yàn)試樣、斷裂韌性試樣等。為此都要從失效零件有代表性的部位上 取樣。為了不致引起試樣混亂，截取之前都全面安排，在零件上畫好截取的部取樣。為了不致引起試樣混亂，截取之前都全面安排，在零件

36、上畫好截取的部 位，用草圖或照相表明各種試樣在零件上的部位，以免弄混位置造成分析的困位，用草圖或照相表明各種試樣在零件上的部位，以免弄混位置造成分析的困 難。難。 截取前或截取時(shí)應(yīng)小心保護(hù)斷口（裂紋），務(wù)必使截下的斷口不受損傷，截取前或截取時(shí)應(yīng)小心保護(hù)斷口（裂紋），務(wù)必使截下的斷口不受損傷， 不改變形貌、組織，不受高溫氧化、污染、并保持干燥。大部件需要用火焰切不改變形貌、組織，不受高溫氧化、污染、并保持干燥。大部件需要用火焰切 割試樣時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離斷口，要避免熔滴飛濺到斷口上。有條件采用線切割截取時(shí)，割試樣時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離斷口，要避免熔滴飛濺到斷口上。有條件采用線切割截取時(shí)， 應(yīng)盡量不使用火焰切割。應(yīng)盡量不

37、使用火焰切割。 五、斷口分析 1 焊件失效分析的概念目的和意義 用鋸或砂輪片截取試樣最好干切割，因?yàn)槔鋮s劑會(huì)腐蝕斷裂部位，也可用鋸或砂輪片截取試樣最好干切割，因?yàn)槔鋮s劑會(huì)腐蝕斷裂部位，也可 能把非基體物質(zhì)從斷口上沖走，或者帶來新的外來物質(zhì)附著在斷口上，造能把非基體物質(zhì)從斷口上沖走，或者帶來新的外來物質(zhì)附著在斷口上，造 成假象。但是，如果沒有足夠的距離來避免摩擦生熱對斷口的氧化，那就成假象。但是，如果沒有足夠的距離來避免摩擦生熱對斷口的氧化，那就 只好采用冷卻劑。為此，應(yīng)設(shè)法保護(hù)斷口，如用醋酸纖維紙（只好采用冷卻劑。為此，應(yīng)設(shè)法保護(hù)斷口，如用醋酸纖維紙（ACAC紙）預(yù)先紙）預(yù)先 封住裂紋或斷口。

38、封住裂紋或斷口。 截下的試樣依次編號，并記錄。截下的試樣依次編號，并記錄。 用于掃描電鏡觀察的斷口試樣，一般都要進(jìn)行切割。切割之前應(yīng)將斷用于掃描電鏡觀察的斷口試樣，一般都要進(jìn)行切割。切割之前應(yīng)將斷 口保護(hù)起來?？诒Ｗo(hù)起來。 有兩種常用的辦法可供選擇：有兩種常用的辦法可供選擇： （1 1）用）用5%5%的火棉膠醋酸異戊脂溶液均勻地涂在斷口表面上，干后切割，的火棉膠醋酸異戊脂溶液均勻地涂在斷口表面上，干后切割， 割后再泡在醋酸異戊脂溶液里面，是斷口上的火棉膠完全洗凈，再用丙酮割后再泡在醋酸異戊脂溶液里面，是斷口上的火棉膠完全洗凈，再用丙酮 進(jìn)行清洗、熱風(fēng)吹干。進(jìn)行清洗、熱風(fēng)吹干。 （2 2）在斷口

39、上覆蓋一層干凈的紙，再用膠脂將紙和端口周圍表面牢牢）在斷口上覆蓋一層干凈的紙，再用膠脂將紙和端口周圍表面牢牢 粘住，以免切割中臟物落在斷口表面。粘住，以免切割中臟物落在斷口表面。 五、斷口分析 1 焊件失效分析的概念目的和意義 （五）斷口的宏觀分析術(shù)（五）斷口的宏觀分析術(shù) 斷口的宏觀分析指用肉眼、放大鏡或低倍率光學(xué)顯微鏡來研究斷口形貌的一種斷口的宏觀分析指用肉眼、放大鏡或低倍率光學(xué)顯微鏡來研究斷口形貌的一種 方法，是斷口分析的第一步和基礎(chǔ)。通過宏觀分析可以獲得大量的資料，因此宏觀方法，是斷口分析的第一步和基礎(chǔ)。通過宏觀分析可以獲得大量的資料，因此宏觀 分析受到人們的重視。通過對斷口的顏色、粗糙

40、度、花紋、唇口、邊緣情況等分析，分析受到人們的重視。通過對斷口的顏色、粗糙度、花紋、唇口、邊緣情況等分析， 可以確定斷裂的性質(zhì)（如脆性斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂、應(yīng)力、腐蝕斷裂等），可以確定斷裂的性質(zhì)（如脆性斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂、應(yīng)力、腐蝕斷裂等）， 可以分析金屬材料斷裂源的位置和裂紋的擴(kuò)展方向，可以判斷材料的冶金質(zhì)量和熱可以分析金屬材料斷裂源的位置和裂紋的擴(kuò)展方向，可以判斷材料的冶金質(zhì)量和熱 處理質(zhì)量，還可以判斷材料的強(qiáng)度水平、構(gòu)件的應(yīng)力集中情況、工作溫度、工作環(huán)處理質(zhì)量，還可以判斷材料的強(qiáng)度水平、構(gòu)件的應(yīng)力集中情況、工作溫度、工作環(huán) 境。境。 進(jìn)行宏觀斷口分析時(shí)，一般先用肉眼或低倍率放大

41、鏡觀察整個(gè)斷口各區(qū)的概貌進(jìn)行宏觀斷口分析時(shí)，一般先用肉眼或低倍率放大鏡觀察整個(gè)斷口各區(qū)的概貌 及其相互方位，然后選擇要看細(xì)節(jié)的地方，再逐漸加大顯微鏡的放大倍數(shù)，在觀察及其相互方位，然后選擇要看細(xì)節(jié)的地方，再逐漸加大顯微鏡的放大倍數(shù)，在觀察 微細(xì)結(jié)構(gòu)。微細(xì)結(jié)構(gòu)。 斷口表面往往十分粗糙，為獲得良好的成像效果，拍照片時(shí)多用單光源斜照明，斷口表面往往十分粗糙，為獲得良好的成像效果，拍照片時(shí)多用單光源斜照明， 傾角一般多為傾角一般多為30304545。產(chǎn)生明顯的陰影，增加組織的襯度，產(chǎn)生立體感。為防止。產(chǎn)生明顯的陰影，增加組織的襯度，產(chǎn)生立體感。為防止 端口凹凸懸殊的地方明暗反差太大而產(chǎn)生失真現(xiàn)象，可加

42、以質(zhì)量度較低的輔助光源。端口凹凸懸殊的地方明暗反差太大而產(chǎn)生失真現(xiàn)象，可加以質(zhì)量度較低的輔助光源。 五、斷口分析 1 焊件失效分析的概念目的和意義 焊接接頭焊接接頭脆化能導(dǎo)致焊件開裂或斷裂。脆化能導(dǎo)致焊件開裂或斷裂。 使接頭產(chǎn)生脆化的原因有：使接頭產(chǎn)生脆化的原因有： 晶粒晶粒嚴(yán)重長大嚴(yán)重長大“粗晶脆化粗晶脆化” 產(chǎn)生產(chǎn)生脆化組織脆化組織“組織脆化組織脆化” 析出析出碳化物，氮化物等碳化物，氮化物等“析出脆化析出脆化” 析出析出石墨石墨“石墨脆化石墨脆化” 產(chǎn)生產(chǎn)生熱應(yīng)變時(shí)效熱應(yīng)變時(shí)效“熱應(yīng)變時(shí)效脆化熱應(yīng)變時(shí)效脆化” 一、焊接接頭脆化引起的失效 2 焊件失效的種類和特征 特征：特征： 1 1、產(chǎn)

43、生破壞時(shí)，接頭承受的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)應(yīng)力。、產(chǎn)生破壞時(shí)，接頭承受的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)應(yīng)力。 2 2、破壞在突然之間發(fā)生。、破壞在突然之間發(fā)生。 3 3、呈現(xiàn)脆化斷口、呈現(xiàn)脆化斷口： （1 1）解理（）解理（CFCF）斷口）斷口 特征特征 平坦型解理臺階平坦型解理臺階 （圖圖1 1） 河流花樣河流花樣 （圖圖2 2） 舌形花樣舌形花樣 （圖圖3 3） 扇形花樣扇形花樣 （圖圖4 4） （2 2）準(zhǔn)解理（）準(zhǔn)解理（QCQC）斷口）斷口 （圖圖5 5） 特征：河流花樣短而彎曲，支流少，特征：河流花樣短而彎曲，支流少， 解理面小，且周圍有較多的撕裂棱。解理面小，且周圍有較多的撕裂棱。 一、焊接接頭脆化引

44、起的失效 2 焊件失效的種類和特征 返回 返回 返回 返回 返回 （3 3）沿晶（）沿晶（ICIC）斷口）斷口 特征特征：宏觀：表面平齊，呈白亮色顆粒狀。：宏觀：表面平齊，呈白亮色顆粒狀。 微觀：呈晶粒狀的多面體，冰糖狀。（微觀：呈晶粒狀的多面體，冰糖狀。（圖圖6 6） 典型的延性斷口典型的延性斷口 ： 宏觀：纖維狀，顏色發(fā)暗；宏觀：纖維狀，顏色發(fā)暗； 微觀：韌窩（微觀：韌窩（DRDR）斷口。（）斷口。（圖圖7 7） 韌窩特征：斷口布滿大小不等的圓形或橢圓形的凹坑，凹韌窩特征：斷口布滿大小不等的圓形或橢圓形的凹坑，凹 坑中常有夾雜物或第二相粒子。坑中常有夾雜物或第二相粒子。 一、焊接接頭脆化引

45、起的失效 2 焊件失效的種類和特征 返回 返回 1、熱裂紋、熱裂紋 結(jié)晶裂紋是最常見的熱裂紋。結(jié)晶裂紋是最常見的熱裂紋。 特征：特征： （1）產(chǎn)生的溫度：上限稍高于焊縫名義固相線；）產(chǎn)生的溫度：上限稍高于焊縫名義固相線； 下限下限略低于焊縫名義固相線。略低于焊縫名義固相線。 （2）產(chǎn)生的部位：只產(chǎn)生在焊縫。）產(chǎn)生的部位：只產(chǎn)生在焊縫。 （3）化學(xué)成分特點(diǎn)：焊縫中）化學(xué)成分特點(diǎn)：焊縫中S、P、或、或Ni等元素較多。等元素較多。 （4）金相特征：沿一次結(jié)晶組織的晶界分布。（）金相特征：沿一次結(jié)晶組織的晶界分布。（圖圖8） （5）斷口特征：宏觀：有明顯的氧化色彩；）斷口特征：宏觀：有明顯的氧化色彩；

46、 微觀：為沿晶液膜分離斷口。（微觀：為沿晶液膜分離斷口。（圖圖9） 二、焊接裂紋引起的失效 2 焊件失效的種類和特征 返回 返回 2 2、冷裂紋、冷裂紋 延遲延遲裂紋是最常見的冷裂紋。裂紋是最常見的冷裂紋。 特征特征： （1 1）產(chǎn)生的溫度：通常在）產(chǎn)生的溫度：通常在MsMs點(diǎn)以下。點(diǎn)以下。 （2 2）產(chǎn)生的鋼種：低、中合金鋼，中、高碳鋼。）產(chǎn)生的鋼種：低、中合金鋼，中、高碳鋼。 （3 3）產(chǎn)生的部位：主要產(chǎn)生在）產(chǎn)生的部位：主要產(chǎn)生在HAZHAZ：如焊趾、焊根、：如焊趾、焊根、焊道焊道 下下。（。（圖圖1010） （4 4）產(chǎn)生的時(shí)間：幾乎都延遲一段時(shí)間。）產(chǎn)生的時(shí)間：幾乎都延遲一段時(shí)間。

47、（5 5）金相特征：產(chǎn)生部位有淬硬組織；）金相特征：產(chǎn)生部位有淬硬組織； 裂紋走向既有沿晶，又有穿晶。裂紋走向既有沿晶，又有穿晶。 （6 6）斷口特征：對于低合金鋼，啟裂處和擴(kuò)展處：為）斷口特征：對于低合金鋼，啟裂處和擴(kuò)展處：為準(zhǔn)準(zhǔn) 解理解理，或沿晶，或兩者混合斷口；終斷區(qū)：多為，或沿晶，或兩者混合斷口；終斷區(qū)：多為韌韌 窩窩斷口。斷口。 二、焊接裂紋引起的失效 2 焊件失效的種類和特征 返回 以以14MnMoNbB14MnMoNbB為例（圖為例（圖1111） 3 3、再熱裂紋、再熱裂紋 特征特征： （1 1）產(chǎn)生的時(shí)間：焊后不產(chǎn)生，在焊后熱處理或高溫加熱過程）產(chǎn)生的時(shí)間：焊后不產(chǎn)生，在焊后熱

48、處理或高溫加熱過程 中產(chǎn)生。中產(chǎn)生。 （2 2）產(chǎn)生的溫度：對于低合金鋼、耐熱鋼，敏感再加熱溫度為）產(chǎn)生的溫度：對于低合金鋼、耐熱鋼，敏感再加熱溫度為 500500700700。 （3 3）產(chǎn)生的鋼種：含有）產(chǎn)生的鋼種：含有CrCr、MoMo、V V、TiTi、NbNb的低合金鋼和含有的低合金鋼和含有 NbNb的奧氏體不銹鋼。的奧氏體不銹鋼。 （4 4）產(chǎn)生的部位：）產(chǎn)生的部位：HAZHAZ的過熱區(qū)，走向大體與熔合線平行。的過熱區(qū)，走向大體與熔合線平行。 （圖圖1212） （5 5）應(yīng)力特征：焊后焊接接頭存在較大的殘余應(yīng)力或應(yīng)力集中。）應(yīng)力特征：焊后焊接接頭存在較大的殘余應(yīng)力或應(yīng)力集中。 （6

49、 6）金相特征：都是沿晶界分布。（）金相特征：都是沿晶界分布。（圖圖1313） （7 7）斷口特征：幾乎都是冰糖狀的沿晶斷口。（）斷口特征：幾乎都是冰糖狀的沿晶斷口。（圖圖1414） 二、焊接裂紋引起的失效 2 焊件失效的種類和特征 返回 返回 返回 4 4、層狀撕裂、層狀撕裂 特征特征： （1 1）產(chǎn)生的部位：）產(chǎn)生的部位：HAZHAZ或靠近接頭的母材?；蚩拷宇^的母材。 （2 2）產(chǎn)生的鋼種：不受鋼種限制，主要與鋼材中有帶狀分布的硫化物、）產(chǎn)生的鋼種：不受鋼種限制，主要與鋼材中有帶狀分布的硫化物、 硅酸鹽夾雜物等有關(guān)。硅酸鹽夾雜物等有關(guān)。 （3 3）結(jié)構(gòu)和接頭特征：易在厚板結(jié)構(gòu)和）結(jié)構(gòu)和接

50、頭特征：易在厚板結(jié)構(gòu)和T T型、十字型或角接接頭中產(chǎn)生。型、十字型或角接接頭中產(chǎn)生。 （圖圖1515） （4 4）應(yīng)力特征：有）應(yīng)力特征：有Z Z向拉伸應(yīng)力作用。向拉伸應(yīng)力作用。 （5 5）金相特征：宏觀：多呈階梯狀分布；（）金相特征：宏觀：多呈階梯狀分布；（圖圖1616） 微觀微觀：裂紋走向既有穿晶也有沿晶。：裂紋走向既有穿晶也有沿晶。 （6 6）斷口特征：宏觀：呈木紋狀；（）斷口特征：宏觀：呈木紋狀；（圖圖1717） 微觀微觀：平臺處多為準(zhǔn)解理斷口，可見到片狀、條狀或：平臺處多為準(zhǔn)解理斷口，可見到片狀、條狀或 球狀?yuàn)A雜物；剪切壁處多為剪切韌窩斷口，也會(huì)出現(xiàn)準(zhǔn)解理斷口。球狀?yuàn)A雜物；剪切壁處多

51、為剪切韌窩斷口，也會(huì)出現(xiàn)準(zhǔn)解理斷口。 （圖圖1818） 二、焊接裂紋引起的失效 2 焊件失效的種類和特征 返回 返回 返回 返回 主要主要可分為兩大類氣孔：可分為兩大類氣孔： 第第一類氣孔：主要有氫氣孔、氮?dú)饪?。一類氣孔：主要有氫氣孔、氮?dú)饪住?特征特征：大多數(shù)分布在焊縫表面。：大多數(shù)分布在焊縫表面。 氫氣氫氣孔較分散，斷面呈螺釘狀；（孔較分散，斷面呈螺釘狀；（圖圖19） 氮?dú)獾獨(dú)饪滓话闶浅啥殉霈F(xiàn)?？滓话闶浅啥殉霈F(xiàn)。 第二第二類氣孔：主要有類氣孔：主要有CO氣孔。氣孔。 特征特征：大多數(shù)分布在焊接內(nèi)部，沿一次結(jié)晶組織的：大多數(shù)分布在焊接內(nèi)部，沿一次結(jié)晶組織的晶界晶界 分布分布，呈條蟲狀。（，呈

52、條蟲狀。（圖圖20） 三、焊接氣孔引起的失效 2 焊件失效的種類和特征 返回 返回 主要有三類夾雜物：主要有三類夾雜物： 1、氧化物夾雜、氧化物夾雜 如如SiO2、 、MnO、 、FeO、TiO2等，一般多以硅酸鹽的形式存在，等，一般多以硅酸鹽的形式存在， 呈圓球形或點(diǎn)粒狀。（呈圓球形或點(diǎn)粒狀。（圖圖21） 2、氮化物夾雜、氮化物夾雜 主要是主要是Fe4N,一般以針狀分布在晶粒上或貫穿邊界。（一般以針狀分布在晶粒上或貫穿邊界。（圖圖22） 3、硫化物夾雜、硫化物夾雜 主要主要是是FeS、MnS，在焊縫中多呈球狀。，在焊縫中多呈球狀。MnS呈灰色，當(dāng)呈灰色，當(dāng) MnS內(nèi)溶解內(nèi)溶解FeS時(shí)顏色會(huì)變

53、淡。時(shí)顏色會(huì)變淡。 四、焊接夾雜引起的失效 2 焊件失效的種類和特征 返回 返回 主要有以下幾種主要有以下幾種: : 1 1、縱向收縮、縱向收縮變形變形 2 2、橫向變形收縮、橫向變形收縮 3 3、撓曲、撓曲變形變形 4 4、角、角變形變形 5 5、波浪、波浪變形變形 6 6、螺旋、螺旋變形變形 7 7、錯(cuò)邊、錯(cuò)邊變形變形 五、焊接變形引起的失效 2 焊件失效的種類和特征 一一 基本思路基本思路 （一）根據(jù)失效的背景資料和現(xiàn)場情況初步確定失效類型。（一）根據(jù)失效的背景資料和現(xiàn)場情況初步確定失效類型。 （二）選擇試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)。（二）選擇試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)。 二二 分析程序分析程序 （一（一 ） 調(diào)查研究、收集資料調(diào)查研究、收集資料 1 1 調(diào)查失效現(xiàn)場調(diào)查失效現(xiàn)場 2 2 調(diào)查失效背景調(diào)查失效背景 （二（二 ） 選取試樣選取試樣 （三）（