金属构件失效分析精简版.doc

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1、第一章1、失效分析：对装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析研究，从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施。2、失效形式：(1)变形失效a弹性变形失效b塑性变形失效（2）断裂失效a韧性断裂失效b脆性断裂失效c疲劳断裂失效（3）腐蚀失效a局部（点腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳）b全面（均匀、不均匀）（4）磨损失效3、引起失效的原因：（1）设计不合理：结构或形状不合理，构件存在缺口、小圆弧转角、不同形状过渡区等高应力区（2）选材不当及材料缺陷（3）制造工艺不合理

2、：工艺规范制定不合理（4）使用操作不当和维修不当4、失效：金属装备及其构件在使用过程中，由于应力、时间、温度、环境介质和操作失误等因素的作用，失去其原有功能的现象时有发生。5.自行车的失效形式：磨损；家用液化气瓶：变形；锅炉：断第二章1、铸态金属常见的组织缺陷：a缩孔：金属在冷凝过程中由于体积收缩而在铸锭或铸件心部形成管状或分散孔洞称为缩孔。细小的缩孔称为疏松。b偏析：金属在冷凝过程中由于某些因素的影响而形成的化学成分不均匀现象。c内裂纹d气泡和白点2、金属锻造及轧制件缺陷：（1）内部组织缺陷a粗大的魏

3、氏体组织b网络状碳化物及带状组织c钢材表层脱碳（2）钢材表面缺陷：折叠、划痕、结疤、表面裂纹、分层3、钢中金属夹杂物种类：a脆性夹杂物b塑性夹杂物c半塑性变形的夹杂物4、脆性夹杂物易成为疲劳断裂的裂纹源原因：对于变形率低的脆性夹杂物，在钢加工变形过程中，夹杂物与钢基体相比变形甚小，由于夹杂物与钢基体之间的变形性的显著差异，造成在夹杂物与钢基体的交界处产生应力集中，导致微裂纹产生或夹杂物本身开裂5、a比b的危害大的原因：夹杂物的变形率V可在V≈０～１这个范围变化，若变形率低，钢经加工变形后，由于钢产生塑性

4、变形，而夹杂物基本上不变形，便在夹杂物和钢基体的交界处产生应力集中，导致在钢与夹杂物的交界处产生微裂纹，这些微裂纹便成为零件在使用过程中引起疲劳破坏的隐患。6、焊接裂纹的分类：ａ热裂纹：结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹b再热裂纹c冷裂纹：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹d:层状撕裂7、氧化膜应满足以下条件才具有保护性：a除致密和完整以外，金属氧化物本身稳定、难溶、不挥发、不易与介质发生作用而被破坏；b氧化膜与基体结合良好，有相近的热膨胀系数，不会自行或受外界作用二玻璃脱落；c氧化膜有足够的强度和

5、塑性，足以经受一定的应力、应变作用，具有足够强度和抗变形能力。8、金属氧化膜的生长规律：直线规律、抛物线规律、对数规律、立方规律、反对数规律9、腐蚀原电池的模型：锌在硫酸溶液中的溶解，同时有氢气自锌表面析出。阳极（氧化）阴极（还原）析氢、吸氧。阳极：Zn---Zn2++2e阴极：2H++2e----H210、在除氧气的稀硫酸溶液中锌板遭受腐蚀而铜板不受腐蚀的原因：铜的标准电极电位为0.3419V，在除氧的稀硫酸溶液中，H+不能成为铜的氧化剂，铜不发生腐蚀；但当稀硫酸含氧时，铜电极的某些部位发生O2+4H

6、++4e→2H2O，O2消耗电子，还原成H2O，这是O2为氧化剂，铜板受腐蚀。11裂纹焊接的分类：ａ热裂纹：结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹b再热裂纹c冷裂纹：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹d:层状撕裂12、为什么高强材料、大型装备及焊接工艺问世后，低应力脆断事故会不断地出现？传统的强度设计方法还能否使用？工业技术发展以前，事故比较少，因为广泛采用低强度韧性好的材料制造装备构件，材料低抗裂纹扩展有较强的能力，尽管已经存在裂纹，但裂纹扩展的速度慢，在构件寿命期内未进入裂纹失稳扩展阶段。而工业大发

7、展以后，工程结构复杂化、大型化，高参数的构件采用了低韧性的高强度材料，采用了对裂纹敏感的焊接结构，再加上制造和使用过程的苛刻条件，导致材料损伤基元变化加剧，裂纹易于萌生、长大、扩展成宏观裂纹。13.脆性断裂失效的判据Ｋ判据,应力强度因子判据，这个判据可以解决工程结构很多实际问题。①解释低应力脆断失效的原因②计算构件在服役条件下的最大裂纹容限，对构件做出安全评估③根据构件现存的裂纹尺寸，确定构件的最大工作应力或最大允许载荷④若能检出或从经验得出裂纹扩展速率，可计算出构件的安全寿命，并制订出合理的裂纹检测周

8、期⑤确立材料强韧化的设计思想，或通过工艺处理提高材料的材料抵抗断裂的临界值。第三章1、韧性断裂特征：a过程缓慢，变形与裂纹成长同时进行b不断消耗外界能量c裂纹扩展到临界尺寸发生韧性断裂2、(1)脆性断裂特征：a低应力条件下发生b在低温条件下发生c从金属构件内部存在的裂纹作为裂纹源d在体心立方和密排立方金属材料中出现e沿低指数晶面穿晶解理（2）A、预防脆断的措施：a合理选材合理结构设计b构件的最低工作温度应高于材料脆性转变温度c保证材料有足够