金属构件常见失效形式及其判断课件.ppt

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1、3金属构件的常见失效形式及判断3.1变形失效3.2断裂失效3.3腐蚀失效3.4磨损失效3金属构件的常见失效形式及判断3.1变形失效3.2断裂失效3.3腐蚀失效3.4磨损失效3.1变形失效3.1.1金属构件的弹性变形失效3.1.2金属构件的塑性变形失效3.1.3高温作用下金属构件的变形失效3.1.1金属构件的弹性变形失效3.1.2金属构件的塑性变形失效3.1.3高温作用下金属构件的变形失效蠕变断裂机理粘弹性材料在总应变不变的条件下，由于试样内部的粘性应变（或粘塑性应变）分量随时间不断增长，使回弹应变分量随

2、时间逐渐降低，从而导致变形恢复力（回弹应力）随时间逐渐降低的现象。物理本质是结构在力的作用下发生塑性变形，这种变形导致结构内部应力减小。就叫应力松弛。而实际材料受荷载作用的时候，如果这个荷载远小于材料的弹性极限，则可以忽略应力松弛的影响，但如果荷载接近于材料的比例极限，或者荷载相当大，并且持续时间长，则就需要考虑应力松弛的影响了，比如预应力混凝土结构中的预应力钢筋，就会出现应力松弛。3.2断裂失效断口分析3.2.0断口分析断口分析断口处理及断口分析的任务断口的宏观分析断口的微观分析断口处理断口处理及断口

3、分析的任务断口分析断口分析，是用肉眼、低倍放大镜、实体显微镜、电子显微镜、电子探针、俄歇电子能谱、离子探针质谱等仪器设备，对断口表面进行观察及分析，以便找出断裂的形貌特征、成分特点及相结构等与致断因素的内在联系。断口分析包括宏观分析和微观分析两个方面。宏观分析主要用于分析断口形貌。微观分析，既包括微观形貌分析又包括断口产物分析（如产物的化学成分、相结构及其分布等）。在对断口进行分析以前必须妥善地保护好断口并进行必要的处理。断口处理断口分析1断口的处理（2）对于断后被油污染的断口，要进行仔细清洗。（3）在

4、潮湿大气中锈蚀的断口。（4）在腐蚀环境中断裂的断口，在断口表面通常覆盖一层腐蚀产物，这层腐蚀产物对分析致断原因往往非常重要。腐蚀产物的去除方法有化学法、电化学法及干剥法等。（1）在干燥大气中断裂的新鲜断口防止锈蚀，防止手指污染断口及损伤断口表面；断口处理断口分析1断口的处理化学法常用的溶液为：20％NaOH水溶液加200克／升锌粉。在此溶液中将断口煮沸5分钟，清理吹干即可。电化学法（阴极还原法）用于那些使用上述方法难以清除的氧化物。①电介质为50％硫酸水溶液加2克／升缓蚀剂（若丁）。阳极为石墨或铅，阴极

5、为断口试样，75C、3分钟，阴极电流密度约20Adm-2。断口处理断口分析1断口的处理②电解溶液为40%NaOH+60%Na2CO3（加热至550C），断口样品为阴极，容器为阳极，电流密度40Adm-2，时间5～10s，随后入冷水激冷。为加速清洗，最后再转入到50～70C的10%柠檬酸铵水溶液中浸泡1～2min，并同时用毛刷刷试。断口处理断口分析1断口的处理干剥法是利用复型技术将表面产物去掉，因不影响断口形貌，故较优越。特别是对于硫化气氛或氧化气氛中断裂的断面分析时，因腐蚀产物通常是致密的Fe

6、S及FeO，效果更佳。复型技术尚可用来长期保存断口。干剥法通常采用醋酸纤维纸（又称AC纸，是由7％的醋酸纤维素丙酮溶液制成的均匀薄膜）复型技术进行清理。断口分析宏观断口分析2.断口分析的任务（l）确定断裂的宏观性质。塑性断裂/脆住断裂/疲劳断裂等。（2）确定断口的宏观形貌。纤维状断口/结晶状断口；有无放射线花样及有无剪切唇等；（3）查找裂纹源区的位置及数量。裂纹源区的所在位置是在表面、次表面还是在内部，裂纹源区的数目，在存在多个裂纹源区的情况下，它们产生的先后顺序是怎样的等；断口分析断口分析2.断口分析

7、的任务（4）确定断口的形成过程。裂纹是从何处产生的，裂纹向何处扩展，扩展的速度如何等；（5）确定断裂的微观机制。解理型/准解理型/微孔型，沿晶型/穿晶型等；（6）确定断口表面产物的性质。断口上有无腐蚀产物或其他产物，何种产物，该产物是否参与了断裂过程等。铝合金产品检验宏观断口分析生产中的产品检验：利用断口来检查铸铁件的白口情况，用于确定铸件的浇注工艺；用断口法检查渗碳件渗层的厚度，以便确定渗碳件的出炉时间；用断口法检查高频淬火件的淬硬层厚度，以便确定合理的感应器设计及淬火工艺；用断口法确定高速钢的淬火质

8、量；用断口法检查铸锭及铸件的冶金质量（如有无疏松、来杂、气孔、折迭、分层、白点及氧化膜等）。宏观分析断口分析断口的宏观分析，能够了解断裂的全过程，因而有助于确定断裂过程和构件几何结构间的关系，并有助于确定断裂过程和断裂应力（正应力及切应力）间的关系。断口的宏观分析，可以直接确定断裂的宏观表现及其性质，即宏观脆断还是韧断，并可确定断裂源区的位置、数量及裂纹扩展方向等。断口的宏观分析是断裂件失效分析的基础查找断裂源区是宏观分析的最重要环节断口的