失效分析培训.pdf

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1、失效分析培训总结失效分析在工程中的地位和作用¾全面质量管理中必不可少的重要环节¾可靠性工程的技术基础之一¾安全工程的重要技术保证之一¾维修工程的理论基础和指导依据¾可产生巨大的经济效益和社会效益痕迹学¾痕迹学也象断口学一样，深入到失效分析的每一个角落，在失效分析中发挥着重要的作用，成为机械失效分析科中重要的组成部分。¾痕迹学涉及的范围远大于断口学所涉及的范围。¾痕迹标记包括表面形貌(花样)、成分(或材料迁移)、颜色、表层组织、性能、残余应力以及表面污染状态等的变化。¾痕迹分析就是对上述变化特征进行诊断鉴别，并找出其变化的过程和原因，为事故和机械失效分析提供线索和证据。建议购买：《机械失效的

2、痕迹分析》－－张栋编著分析首断件的原则a.当各断裂件中，既有延性断裂，又有脆性断裂时，一般脆性断裂件发生在前，延性断裂件发生在后；b.当各断裂件中，既存在脆性断裂件，又存在疲劳断裂件时，则疲劳断裂件应为首断件；c.当存在两个或两个以上的疲劳断裂件时，低应力疲劳断裂件出现在前，而大应力疲劳断裂件出现在后；d.当各断裂件均为延性断裂时，则应根据各零件的受力状态、结构特性、断裂的走向、材质与性能等进行综合分析与评定，才能找出首先断裂失效件。断口宏观分析的主要任务1、确定断裂的类型和方式，为判明断裂失效的模式提供依据2、寻找断裂起源区和断裂扩展方向3、估算断裂失效件应力集中的程度和名义应力的高低4

3、、观察断裂源区有无宏观缺陷等重点注意观察以下七个方面的特征：①断口上是否存在放射花样及人字纹②断口上是否存在弧形迹线③断口的粗糙程度④断面的光泽与色彩⑤断面与最大正应力的交角(倾斜角)⑥断口特征区的划分和位置、分布与面积大小等⑦材料缺陷在断口上所呈现的特征断口微观分析的一般步骤a.首先从扫描电镜所能达到的较低放大倍数(5－50倍左右)作初步的观察，对断口的整体形貌、断裂特征区有全局性的了解与掌握和确定重点观察部位，切忌一开始就在高倍率下进行局部观察b.在整体观察的基础上，找出断裂起始区，并对断裂源区进行重点深入的观察与分析c.对断裂过程不同阶段的形貌特征要逐一加以观察d.进行断裂特征的识别

4、e.扫描电镜断口照片的获得f.断口的全貌照片可提供断裂形貌的整体概念g.对于判定断裂机理的微观形貌特征要用合适的放大倍数拍摄，以充分显示形貌特征细节为原则产品生产过程中的失效分析¾失效性质¾危害性后果分析¾涉及范围分析¾原因分析¾可检测性分析¾预防和改进措施及效果思考途径的方向：¾机械失效的过程完成状态呈现失效过程的总的结果¾失效分析常常是先判断失效模式，后查找失效原因¾尽量把失效过程的起始状态作为分析重点几种常见思路：¾撒大网逐个因素排除的思路¾故障树分析思路¾逻辑推理的思路金属零件氢脆断裂失效性质判别1、宏观断面干净，无腐蚀产物，断口平齐，有放射花样，氢脆断裂区呈结晶颗粒状亮灰色；2、

5、显微裂缝呈断续而曲折的锯齿状，裂纹一般不分叉；3、微观断口沿晶分离，晶粒轮廓鲜明，晶界面上伴有变形线（发纹线或鸡爪痕），二次裂纹较少，撕裂棱或韧窝较多；4、若失效部位应力集中严重，氢脆断裂源位于表面，若应力集中小，则氢脆断裂源位于次表面（氢脆对三向应力状态敏感）；5、失效件存在的工作应力主要是静拉应力，特别是三向静拉应力；6、氢脆断裂的临界应力极限随材料强度的升高急剧下降，硬度小于HRC22一般不发生氢脆断裂而产生鼓泡；7、材料强度越高，发生氢脆所需的氢含量越低。具有上述1、3、5即可判为氢脆。应力腐蚀的特点（1）脆性断裂（2）局部腐蚀（3）腐蚀速率与应力水平相关（4）应力来源：工作载荷、

6、残余应力、组织应力、热应力（5）应力腐蚀速率慢于快速脆断，高于无应力下的局部腐蚀（6）应力腐蚀速率与腐蚀历程有关应力腐蚀的断口特征宏观：脆性，断口平直，与正应力垂直，无剪切唇，无明显塑性变形，断口灰暗（覆盖腐蚀产物），起源于表面，多源，源区有腐蚀坑，一般无明显放射花样。微观：解理、准解理、沿晶、混合型腐蚀产物、龟裂、泥纹花样河流花样、扇形准解理（面心立方）、二次裂纹、裂纹分叉机械部件表面特征磨损的三个阶段粘着磨损磨粒磨损痕迹氧化磨损微动磨损接触疲劳接触疲劳的类型：麻点剥落、浅层剥落、硬化层剥落。影响因素：1、非金属夹杂物脆性夹杂物对接触疲劳寿命危害最大，容易在其与基体的界面处引起高应力集中

7、而过早形成疲劳裂纹。2、组织状态马氏体含碳量适中时寿命最长，含碳量低时，其抗切强度低，含碳量高时又引起脆化所致，未溶碳化物要趋于小、匀、少、圆为好。3、轴承钢硬度为HRC62,齿轮硬度HRC58－62时寿命最长。4、降低表面粗糙度可以有效地提高抗疲劳磨损的能力。5、当表层在一定深度范围内存在有利的残余压应力时可减少疲劳磨损。磨损失效分析方法1、了解零件在机器或机构中的功能；2、了解零件相对运动的方式及速度；3、了解耦合表