材料失效损伤资料.ppt

材料失效形式的检测手段 一 概念 “失效分析”就是对失效件的失效现象进行分析，以确定失效的原因。也会对如何防止失效推荐一个解决办法。失效分析的领域非常宽，是涉及许多学科的一门综合性应用学科，得到国内外工程界的普遍重视，对现代工业的发展起着重要作用。 在先进国家，失效分析已发展成为一种行业。确定失效的机理 （原因）可为改进产品设计、规范操作程序和正确的构件 （产品）使用提供可靠的依据。在市场经济的发展环境中，认定失效的原因在确定诉讼的赔偿责任时也能起到决定性的作用。由此可知，失效分析工作的难度是相当大的，不仅有各种学科高度综合的困难，还有非技术性的困难。 二 目前先进的分析方法 1 Brooks 失效分析程序 Brooks是美国失效分析的权威人士，2002年又有失效 分析的新著作发表。Brooks 失效分析的程序如下： (1)失效情况的描述 必须以技术文件的形式记述失效的历史情况。如失效的特征过程、失效件的原设计要求以及失效件的使用情况和环境。特别是有关的照片资料和多媒体资料。 （2）裸眼观察 失效件失效后的总体形貌也应记入上述文件，而且必须进行断口表面或其他重要的失效特征的保护，不得造成任何损害。 （3）机械设计分析 （应力分析） 当失效件是重要的承载构件时，应进行强度分析 （应力分析），正确评估其承载能力或其他力学性能。这有助于确定失效件是否具有足够的尺寸和合适的形状，以满足设计要求，从而可能找出失效的原因。 （4）化学成分设计分析 据此可考察材料的力学性能、工艺性能和抗腐蚀性能。 （5）制造过程及其各工艺环节分析 错误的加工工艺过程往往是导致失效的主要原因，如不合格的原材料、各种热加工工艺的错误和机加工、磨削的错误等等。 （6）宏观断口形貌检查 在裸眼和低倍放大下检查断口表面时，往往可以发现明显的形貌特征，可按照断裂特征和载荷性质之间的关系来推断断裂的模式。 （7）微观断口分析 包括断口显微形貌 （断口组织）试验和局部化学成分试验，以此确定断裂机理。通常都是采用电子显微镜检查。 （8）金相检验 金相试样的制备需在失效件上切片，这可能要求有关各方在切片前取得一致。金相检验材料的显微组织，有助于确认热处理的质量情况，为失效原 因提供依据。 （9）性能检验 性能检验是与设计所对应的性能试验，这种确定性能的试验通常是破坏性试验。在不允许对失效件作破坏性取样时，可以用硬度试验来推断其力 学性能，如屈服强度等。 （10）失效模拟 模拟失效原因，制作与失效件相同的构件，使之在设计要求的真实工况下运行。这是非常昂贵但却很可信的试验，只有在特殊需要下才做。 2 ASM失效分析程序 ASM是美国金属学会的缩写，012 是金属失效分析行业的权威机构。其失效分析过程包括几个方面： （1）收集背景资料并选取试样。 （2）对失效零件进行初步考察 （裸眼观察并作记录）。 （3）无损检测分析。 （4）力学性能试验 （包括硬度与韧性试验等）。 （5）选择、标记编号、保存所有的试样 （整理试样）。 （6）宏观断口组织检查及分析 （断口表面、二次裂纹及其他表面现象，含扫描电镜检查）。 （7）微观显微镜检查及分析 （包括光学显微镜及电子显微镜检查）。 （8）选择与制备金相检验切片。 （9）检查与分析金相检验切片。 （10）确定失效机理。 （11）化学分析 （试块分析、局部取样分析、表面腐蚀产物分析、镀层和涂料分析以及显微探针试验）。 （12）断裂力学分析。 （13）在模拟的服役条件下做试验 （特别情况才作的试样）。 （14）分析全部证据，得出正式的结论并写出报告 （可含建议书）。 三 总结 以上两套失效分析程序是完全等效的，前者从原理分析角度进行归纳，后者则从技术和可操作性角度进行归纳，所以两者的实质是相同的，可以相互替代。这两个程序已推行了多年，国际上并无相反意见，至今仍在应用，对失效分析工作具有指导性意义。 值得指出的是，进行失效分析的步骤与顺序，应按具体的失效件和失效情况来决定。例如，一些简单的失效分析，一目了然，大家都认同，就不必拘泥于那么多的步骤；但对复杂的或有争议的案例，则可以加强程序中某些步骤的广度与力度。其次，应尽量采用先进的无损检测手段及其超常规分析方法，它可以快捷而又方便地分析失效原因，甚至监测预防失效事故的发生。