机械失效分析工程师面试题及答案

2026年机械失效分析工程师面试题及答案一、单选题（共5题，每题2分，共10分）1.题：在进行材料硬度测试时，对于脆性材料，通常优先选用哪种硬度计？A.布氏硬度计B.洛氏硬度计C.维氏硬度计D.肖氏硬度计2.题：某轴在运转过程中出现断裂，断口表面有明显的河流状纹路，这种断口特征通常表明属于哪种失效模式？A.蠕变断裂B.疲劳断裂C.蠕变疲劳断裂D.冲击断裂3.题：在分析焊接接头失效时，以下哪项因素最可能导致热影响区（HAZ）出现脆性断裂？A.焊接速度过快B.焊接材料与母材不匹配C.焊后未充分冷却D.焊接电流过小4.题：某齿轮在运行中突然卡死，检查发现齿面有明显的粘着磨损痕迹，这种失效模式通常与以下哪个因素密切相关？A.脆性断裂B.疲劳剥落C.粘着磨损D.蠕滑磨损5.题：对于高温高压设备，以下哪种腐蚀形式最容易导致材料性能恶化并引发失效？A.普通腐蚀B.应力腐蚀开裂（SCC）C.电化学腐蚀D.脱碳腐蚀二、多选题（共5题，每题3分，共15分）1.题：在进行断口宏观分析时，以下哪些特征可以用来判断断裂源的位置？A.裂纹起始点B.放大镜下的羽状纹和贝状纹C.轴向裂纹扩展方向D.断口表面的腐蚀痕迹2.题：导致材料疲劳裂纹萌生的主要因素包括哪些？A.载荷循环应力B.材料的应力集中系数C.环境腐蚀介质D.材料的晶粒尺寸3.题：焊接接头常见的失效形式有哪些？A.裂纹（热影响区裂纹、层状撕裂）B.脆性断裂C.脆性腐蚀开裂（FCSC）D.疲劳失效4.题：润滑油污染轴承导致失效时，可能出现的失效形式包括哪些？A.磨损（磨粒磨损、粘着磨损）B.点蚀C.胶合D.蠕滑磨损5.题：影响材料蠕变性能的主要因素有哪些？A.温度B.应力水平C.材料成分D.应力腐蚀敏感性三、判断题（共5题，每题2分，共10分）1.题：断口上的贝状纹通常表明裂纹是沿晶界扩展的。（正确/错误）2.题：热处理不当会导致材料出现过烧或欠烧，从而降低其力学性能。（正确/错误）3.题：滑动轴承的油膜破裂会导致干摩擦，从而引发粘着磨损。（正确/错误）4.题：普通腐蚀通常发生在金属材料表面均匀溶解，不会产生局部应力集中。（正确/错误）5.题：应力腐蚀开裂（SCC）通常发生在静载荷下，且与材料缺陷无关。（正确/错误）四、简答题（共5题，每题5分，共25分）1.题：简述断口宏观分析的主要步骤和方法。2.题：什么是疲劳裂纹扩展速率？影响其速率的主要因素有哪些？3.题：简述焊接接头常见缺陷及其对性能的影响。4.题：什么是应力腐蚀开裂（SCC）？如何预防SCC的发生？5.题：简述润滑油污染对轴承失效的影响机制。五、论述题（共2题，每题10分，共20分）1.题：结合实际案例，论述材料疲劳断裂的分析流程和方法。2.题：以某工程机械齿轮失效为例，分析可能导致失效的因素，并提出预防措施。答案及解析一、单选题答案及解析1.答案：C解析：脆性材料硬度测试优先选用维氏硬度计，因为维氏硬度计通过压头压入材料表面形成四方形压痕，适用于脆性材料，且压痕面积较大，不易因表面变形而影响测量结果。布氏硬度计适用于较软的材料，洛氏硬度计适用于较硬的材料，肖氏硬度计主要用于动态硬度测试。2.答案：B解析：河流状纹路是典型的疲劳断裂特征，表明裂纹从某一源点开始，经循环应力作用逐渐扩展至断裂。脆性断裂断口通常较平整，冲击断裂断口则具有塑性变形特征。3.答案：C解析：焊后未充分冷却会导致热影响区（HAZ）组织不均匀，形成淬硬组织，从而降低韧性，易引发脆性断裂。焊接速度过快和焊接材料不匹配也可能导致问题，但未充分冷却是最直接的原因。4.答案：C解析：粘着磨损是齿轮、轴承等摩擦副常见的失效模式，当润滑油膜破裂或材料表面硬度不匹配时，易发生粘着。脆性断裂和疲劳剥落通常与载荷和疲劳有关，蠕滑磨损则发生在低载荷高转速条件下。5.答案：B解析：高温高压环境下，应力腐蚀开裂（SCC）是常见的腐蚀失效形式，会导致材料在低应力下发生脆性断裂。普通腐蚀、电化学腐蚀和脱碳腐蚀虽然也会影响材料性能，但SCC的危害性更大。二、多选题答案及解析1.答案：A、B、C解析：断裂源通常位于裂纹起始点，羽状纹和贝状纹的分布方向可以指示裂纹扩展路径，轴向裂纹扩展方向也能反映断裂源位置。腐蚀痕迹可能与断裂无关。2.答案：A、B、C、D解析：疲劳裂纹萌生受载荷循环应力、应力集中系数、环境腐蚀介质和材料晶粒尺寸等多因素影响。晶粒越细，疲劳强度越高；腐蚀介质会加速裂纹萌生。3.答案：A、B、C、D解析：焊接接头常见缺陷包括裂纹、脆性断裂、脆性腐蚀开裂和疲劳失效，这些问题通常源于焊接工艺不当或材料选择不合理。4.答案：A、C、D解析：润滑油污染会导致磨损（磨粒磨损、粘着磨损）、胶合和蠕滑磨损。点蚀通常与表面疲劳有关，与润滑油污染关系不大。5.答案：A、B、C、D解析：蠕变性能受温度、应力水平、材料成分和应力腐蚀敏感性共同影响。温度越高、应力越大，蠕变速率越快；材料成分（如碳含量）和应力腐蚀敏感性也会显著影响蠕变性能。三、判断题答案及解析1.答案：正确解析：贝状纹是沿晶界扩展的疲劳裂纹特征，通常出现在金属材料的断口上。2.答案：正确解析：过烧会导致材料晶粒粗大、性能下降；欠烧则导致材料未完全熔合，力学性能不足。3.答案：正确解析：油膜破裂会导致轴承摩擦副直接接触，产生干摩擦，从而引发粘着磨损。4.答案：错误解析：普通腐蚀虽然均匀，但应力集中部位（如孔洞、缺口）腐蚀会加剧，导致局部应力集中和性能恶化。5.答案：错误解析：SCC是在静载荷或低应力下发生的脆性断裂，通常与环境因素和材料敏感性有关，材料缺陷（如夹杂物）会显著影响SCC的发生。四、简答题答案及解析1.答案：断口宏观分析主要步骤包括：-观察断口形貌：判断断裂类型（脆性、韧性、疲劳等），观察裂纹扩展方向、断裂源位置等。-测量断口尺寸：测量裂纹长度、断口面积等，为后续分析提供数据。-检查表面特征：观察是否有腐蚀、磨损、变形等特征，判断失效原因。-记录和分析：绘制断口示意图，结合其他测试结果综合分析。2.答案：疲劳裂纹扩展速率是指疲劳裂纹在循环载荷作用下扩展的速率，用Δa/ΔN表示（Δa为裂纹扩展长度，ΔN为循环次数）。影响速率的主要因素包括：-应力幅：应力幅越大，扩展速率越快。-应力比（R）：应力比接近1时，扩展速率较高。-温度：温度升高会加速裂纹扩展。-材料成分和微观组织：硬度高、晶粒细的材料抗疲劳性能更好。3.答案：焊接接头常见缺陷及其影响：-裂纹：可能导致接头断裂，降低承载能力。-未熔合/未焊透：影响接头强度和密封性。-气孔/夹渣：降低接头致密度，易成为应力集中点。-脆性断裂：焊接区域韧性不足，易在载荷下断裂。4.答案：应力腐蚀开裂（SCC）是指材料在静载荷和环境介质共同作用下发生的脆性断裂。预防措施包括：-选择抗SCC性能好的材料：如不锈钢、钛合金等。-改善环境介质：如降低腐蚀性介质浓度或添加缓蚀剂。-消除应力集中：优化设计，避免尖锐缺口等。-进行热处理或表面处理：提高材料抗蚀性。5.答案：润滑油污染对轴承失效的影响机制：-磨粒磨损：污染物（如金属屑、沙粒）进入轴承，磨损轴承表面。-粘着磨损：油膜破裂导致金属直接接触，发生粘着。-腐蚀：污染物中的酸性物质腐蚀轴承表面，降低强度。五、论述题答案及解析1.答案：材料疲劳断裂分析流程：-现场调查：了解失效设备工况、载荷历史、运行时间等。-宏观断口分析：观察断口形貌，确定断裂类型、源点和扩展路径。-微观分析：通过金相显微镜观察裂纹形貌、相组成、夹杂物等。-力学性能测试：测试材料的疲劳极限、韧性等。