失效分析名词解释.doc

1.失效：指机械或机械零件在使用过程中或使用前的试验过程中由于形状、尺寸、组织或性能发生变化而引起的构件不能完满的完成指定的功能或丧失原设计功能的现象。2.失效分析：分析研究机械构件失效过程中的特征和规律，并找出损坏原因的一门科学基础。3.晶内偏析：凝固形成的晶体内部由于扩散不均匀引起的偏析4.晶间偏析：凝固形成的枝状晶由于扩散不均匀引起的偏析5.区域偏析：浇注铸锭，凝固时外层区域富集高熔点组元，心部富集低熔点组元，同时也富集着凝固时析出的非金属杂质和气体等现象，称为区域偏析6.比重偏析：金属冷凝过程中，如果析出的晶体与余下的溶液两者密度不同时，这些晶体更倾向于在溶液中下沉或上浮，由此所形成化学成分不均现象称为比重偏析7.低温回火脆性：合金钢淬火得到M体组织后在250-400回火使钢脆化，脆化的钢不能通过低温回火加热的方法消除，又称不可逆回火脆性8.高温回火脆性：合金钢淬火得到M体组织后在450-600回火或在650回火以后缓慢冷却速度经过350-600或在350-600长期加热都使钢产生脆化，已脆化的钢重新加热到650快冷可恢复韧性，又称可逆回火脆性9.化学腐蚀：环境介质中的某些组分在与金属表面接触时取得金属原子的价电子而被还原，与失去价电子的被氧化的金属“就地”形成腐蚀产物的现象称为化学腐蚀10.电化学腐蚀：金属被氧化后成为正离子进入介质或成为难溶化合物留在金属表面。金属失去的电子通过金属材料本身流向金属表面的另一部位，在那里由介质中被还原的物质所接受，按这种途径进行的反应又称为电化学腐蚀11.弹性变形：是在加上载荷后就产生，而在卸除载荷后即消失的变形，当变形消失后，构件的尺寸形状完全恢复到原样12.塑性变形：表示材料中的应力超过屈服极限后，能产生显著的不可逆变形而不立即破坏的性态；这种显著且不可逆的变形称为塑性变形13.塑性变形失效：金属构件产生的塑性变形量超过允许的数值称为塑性变形失效14.蠕变：金属材料在长时间恒温恒应力作用下，即使应力低于屈服强度，也会缓慢地产生塑性变形，称为蠕变15.应力松弛变形：在总变形不变的情况下，构件弹性变形不断转变为塑性变形从而使应力不断降低的过程16.脆性断裂：构件在很少或不发生塑性变形的情况下发生的断裂，因其断裂应力低于材料的屈服强度，又称作低应力断裂17.韧性断裂：构件在断裂前产生显著的宏观塑性变形的断裂称为韧性断裂18.过载断裂：当工作载荷超过构件危险截面所能承受的极限载荷时，使构件发生断裂19.应力腐蚀开裂：金属在应力和腐蚀介质的共同作用下发生的断裂20.氢脆：由于氢而导致金属材料在低应力载荷下的脆性断裂21.疲劳断裂：金属构件在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于金属材料的抗拉强度，有时甚至低于屈服极限，但经过长时间应力循环作用后也会发生突然的脆性断裂22.磨粒磨损：物体表面与硬质颗粒或硬质突出物相互摩擦引起的表面材料损失的现象23.粘着磨损：又称咬合磨损；相对运动物体的真实接触面上发生固相粘着，使材料从一个表面转移到另一表面的现象24.微动磨损：两个配合表面之间由一微小振幅的相对振动所引起的表面损失，包括材料损失，表面形貌变化，表面或亚表层塑性变形或出现裂纹等25.无损检测：利用声电光磁和射线等与被检验物质的相互作用，在不破坏不损伤被检测物的前提下，掌握和了解其内部及近表面缺陷状况的现代检测技术26.失效模拟：又称故障再现，根据现场调查和残骸分析的情况在机械设备和构件发生失效的实际工况条件下使其再次发生同样的失效形式，然后根据试验结果分析失效原因27.残骸分析法：以失效零件为对象，从物理化学的角度对失效零件进行分析的方法28.名称基本假设强度条件应用范围第一强度理论（最大拉应力）最大拉应力引起的材料破坏的原因1=【】极脆材料，如陶瓷，铸铁第二强度理论（最大拉应变）最大拉应变是引起材料破坏的原因11=【】压扭联合作用下的材料第三强度理论（最大切应力）最大切应力是引起材料破坏的原因111=【】塑性材料，如低碳钢、铜、铝第四强度理论（形状改变比能）除了最大切应力，其他面上的切应力都是影响因1v PMO金属不稳定具有氧化倾向生成金属氧化物 PO21（2）氧化物稳定、难熔、不挥发、不易与介质作用破坏（3）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而脱落（4）氧化膜有足够的强度和塑性以承受一定的应力应变12.电化学反应（1）模型：ZnZn2+2e 2H+H2(g)（2）历程：例：锌在含O中性水溶液中的腐蚀 ZnZn2+2e 1/2O2+H2O+2e2OH- Zn2+2OH-Zn（OH）2（s） 成因：因为电极或材料表面的电化学不均匀性造成的 电化学不均匀性：金属材料不均匀性：化学成分、组织结构、所受力情况存在差异、表面膜完整性 环境差异：成分、温度、浓度、空气13.失效分析基本原则整体观念原则从现象到本质原则动态原则两分法原则立体性原则以信息异常论为失效的总的指导原则14.失效分析的思路：“撒网式”的失效分析：考虑人、机械设备、材料、工艺制造方法、管理和环境条件的失效分析思路按失效类型的分析残骸分析法：以失效零件为对象从物理化学的角度对失效零件进行分析的方法，着眼于微观失效系统工程分析法：以失效系统为范畴，以统计图表和逻辑的方法为主，立足于宏观15.相关性分析思路方法：用于具体零部件按失效构件制造全过程及使用条件的分析方法 根据产品的失效形式及失效模式四“M”例：40Gr钢轴类件断裂应从几方面分析 （1）审查设计：a设计技术：标准使用不当，使用条件不清楚，设计判据不符，高应力区有缺口等 b与用户联系有误，对现场调查不符，认识不符 （2）材料分析：a材料的缺陷：材料成分不合格，铸锻造有缺陷，材料组织不符合要求，夹杂物超标等 b材料有误：材料选择错误 （3）加工制造缺陷分析：a热处理缺陷：热处理不当 b冷加工及装配有误：装配不当、异物导入、冷加工缺陷等 （4）使用及维护情况分析：a使用不当：超载、超速、超温、急剧相变等 b经年劣化：使用年限过长，检验有误，维修有误16.失效分析报告内容：概述：任务目、要求、失效事件的自然情况 失效事件的调查结果：失效事件的损害情况、失效工件的技术要求 分析结果：实验过程和结果 问题的讨论 结论和建议：失效的原因和机理，给出补救和预防措施 附件：以附件的形式给出原始记录和图片 分析人员签名和日期17.一般通用的失效分析程序保护失效现场失效现场取证和收集背景资料制定失效分析计划执行失效分析计划综合评定分析结果研究补救措施和预防措施起草失效分析报告评审失效分析报告提出失效分析报告反馈失效分析结果18.失效分析的工作内容（1）失效分析的业务工作（门诊工作） a产品的安全度评定和剩余寿命预测 b产品的失效分析（2）失效分析的研究工作 a失效物理研究：从原子分子角度出发解释失效现象 b失效机理研究：研究失效的物理化学原因，失效过程及影响因素等 c失效的诊断研究：诊断的依据，思路，技术和方法 d失效的预防工程技术研究：补救、预防措施及管理途径（3）失效分析的管理技术反馈工作失效分析工作的三要素：侦测、诊断、事后处理19.断口分析的任务（1）确定断裂的宏观性质（2）确定断口的宏观形貌（3）查找裂纹源区的位置和数量（4）确定断口的形成过程（5）确定断裂的微观机制（6）确定断口表面的性质20.断口分析的依据（1）观察断口的颜色和光泽（2）断口上的花纹（3）断口上的粗糙度（4）断口与最大正应力的交角（5）断口上的冶金缺口21.断口清洗步骤（1）用干燥压缩空气吹断口或用软毛刷刷（2）用有机溶剂（3）用超声波清洗（4）贴上醋酸纤维素纸，然后剥离（5）选择合适的化学清洗液清洗，然后用酒精吹干（6）在腐蚀环境断裂的断口表面腐蚀产物不易全部清洗22试样截取条件（1）从构件有代表性的部位截取样品（2）为了不引起试样混乱，截取前在部位上画好截取部位并记录（3）截取时要小心保护断口，避免试样受损伤，不发生组织，结构变化，并保持干燥（4）截下的试样依次编号并记录（5）截取的试样要进行保护23.主裂纹判断方法（1）T型法（2）变形法（3）分枝法（4）氧化法24.断裂源区的判断（1）利用三要素特征韧性断裂（2）利用断口上“人字”纹特征脆性断裂（3）根据断口的放射花样脆性断裂（4）根据断口上的贝纹特征疲劳断裂（5）根据断口边缘情况25.断口微观分析（韧性断裂）（1）韧性断裂分析：在构件断裂前出现明显塑性变形，在工程结构中常表现为过载断裂（2）机理：滑移分离：出现在杂质或者缺陷很少的金属材料中，微观形貌为蛇形花样韧窝断裂：显微空洞的形核、聚集及长大导致的微孔聚集型断裂（3）宏观特征：它的断口附近有明显的宏观塑性变形 断口的外形呈杯锥状，形貌粗糙韧性断裂断口表面呈纤维状，其颜色为暗灰色宏观形状分为纤维区，放射区，剪切唇区，纤维区较大，材料塑韧性较好，放射区较大，材料的塑性降低，脆性增加（4）微观特征：在断口上存在大量的韧窝，有时存在蛇形花样根据受力状态不同会出现三种韧窝韧窝的大小和深浅，决定于材料断裂时微孔的核心数量和材料本身的相对塑性（5）韧性断裂的韧窝形状：等轴：在正应力下形成剪切：在切应力下形成撕裂：在撕裂应力下形成26.脆性断裂的韧窝：（1）定义：构件在很少或不发生塑性变形的情况下发生的断裂，因其断裂应力低于材料的屈服强度，故称作低应力断裂（2）断裂机理：解理断裂，是穿晶断裂，其特点是初裂纹起源于晶界、亚晶界或者相界面并且沿着金属的结晶学平面扩展，宏观断口是解理小刻面，微观是河流花样，蛇形花样等 准解理断裂：是穿晶断裂，起源于晶体内部，有许多平坦的类解理小刻面沿晶断裂：岩石状或冰糖状27.常规测试技术选用原则：（1）可信性（2）有效性（3）可能性（4）经济性28.材料致脆断裂：（1）回火脆性断裂：高温、低温特征：断口粗糙，呈银白色结晶状，微观呈冰糖块状（2）冷脆金属的低温脆断：材料随温度降低，断裂形式发生变化，除fcc以外金属均是冷脆金属，如低碳钢特征：宏观结晶状，有明显的镜面反光，微观典型的解理断裂特征（3）第二相质点致脆断裂：沿晶粒边界析出，引起边界的脆化或弱化，导致晶粒沿晶断裂杂质元素在晶界聚集某些金属在特定的温度下发生相变；特征：宏观上脆性的晶粒状；微观上在晶界上能看到微孔聚集29.应力腐蚀开裂：金属在应力和腐蚀介质的共同作用下特征：静拉力脆性断裂是一种局部腐蚀，形成的裂纹经常被腐蚀产物覆盖腐蚀速度一般介于均匀腐蚀和快速断裂之间宏观：脆性断裂，表面有裂纹源，穿晶、沿晶、或者混晶断裂微观：岩石状或泥纹状30.氢脆：由于氢而导致金属材料在低应力静载荷下的脆性断裂（2）氢的来源：在焊接、冶炼、热处理过程中在电镀、酸洗、放氢型腐蚀环境中在使用环境下氢的渗入（3）氢的作用导致早期失效或开裂降低金属的强度和塑性导致焊接接头冷裂在腐蚀环境下发生延迟断裂促进应力腐蚀和腐蚀疲劳（4）氢脆的类型：溶解在金属中的氢原子析出并在金属内部的缺陷处结合成分子状态，由此产生的高压使材料变脆（钢中白点）环境气氛中的氢在高温下进入金属内部夺取钢中的碳形成甲烷使材料变脆进入金属的氢以间隙固溶体的形式存在，当材料收到应力时，原子氢由固溶体析出并结合成分子导致材料变脆（5）特征：宏观上脆性结晶状，表面发亮；微观上沿晶断口，在晶界上出现发文线31.疲劳断裂（1）定义：金属构件在交变载荷的作用下虽然应力水平低于金属材料的抗拉强度，有时甚至低于屈服强度，但经过长时间应力反复循环作用之后，也会发生突然的脆性断裂（2）形式：切断疲劳 正断疲劳（3）特征：具有突发性应力很低是一个损伤积累的过程对材料的缺陷有敏感性对腐蚀介质有敏感性（4）断口特征：宏观上：有疲劳裂纹起源区，疲劳裂纹扩展区，最终断裂区；微观上：疲劳辉纹32.磨粒磨损：物体表面与硬质颗粒或硬质突出物相互摩擦，引起表面