失效分析课件5.ppt

上节课内容回顾 4.3 痕迹分析 痕迹分析程序 痕迹的发现和显现技术 痕迹的鉴定 痕迹的种类 痕迹分析的主要内容 痕迹的综合分析-痕迹性质及痕迹来源 痕迹的模拟再现 上节课内容回顾 5.1 过载断裂失效分析 5.1.1 过载断裂失效的定义及断口的一般特征 拉伸塑性断裂—三要素特征 脆性材料的拉伸脆性断裂—瓷状、结晶状或具有镜面反光特征 塑性材料的拉伸脆性断裂—纤维区很小，放射区占有极大比例，周边几 乎不出现剪切唇 5.1.2 影响过载断裂失效特征的因素 材料性质、零件形状及几何尺寸、载荷性质、环境因素 5.1.3 扭转和弯曲过载断裂断口特征 塑性材料扭转—断面与轴向垂直，断口有明显“漩涡” 脆性材料扭转—断面与轴向成45° 弯曲断口宏观上与拉伸相似，微观上成撕裂韧窝 上节课内容回顾 5.2 材料致脆断裂失效 5.2.1 回火脆性断裂失效 低温回火脆性 高温回火脆性 材料回火脆性的验证方法 室温冲击试验法 系列冲击试验法 低温拉伸实验法 断裂韧度法 断口特征对比分析法 注意：室温拉伸实验不能验证回火脆性 第二相质点 5.2.3 第二相质点致脆断裂失效 5.2 材料致脆断裂失效 1、第二相质点致脆断裂的类型 第二相质点致脆断裂是指由第二相质点沿晶粒间界析出引起晶界的脆化或弱化而导致的一种沿晶断裂。 脆性的第二相质点沿原奥氏体晶界择优析出引起的晶界脆化。（例如渗碳层中渗碳体沿晶界分布形成网状骨架） 某些杂质元素沿晶界富集引起的晶界弱化。（硫、磷、氧、铅） 特定温度下发生相变。 有以下几种情况： 第二相质点 5.2 材料致脆断裂失效 断口特征：宏观断口为脆性的晶粒状。高倍观察可见第二相质点及其微孔形貌。 应力腐蚀 5.3 环境致脆断裂失效 环境致脆断裂是指金属材料与某种特殊的环境因素发生交互作用而导致的具有一定环境特征的脆性断裂。 包括： 应力腐蚀开裂 氢致断裂 腐蚀疲劳 热疲劳 低熔点金属致脆断裂 应力腐蚀 5.3.1 应力腐蚀开裂 5.3 环境致脆断裂失效 在静拉应力作用下金属的腐蚀破坏，一般称为应力腐蚀开裂；而在交变应力作用下金属的腐蚀破坏，则称为腐蚀疲劳。 即使是延性材料，应力腐蚀开裂（断裂）也是脆性形式的断裂。 应力腐蚀是一种局部腐蚀，形成的裂纹常被腐蚀产物覆盖，不易被发觉，导致的断裂具有突发性。 应力腐蚀裂纹扩展的速率一般介于均匀腐蚀速率和快速机械断裂速率之间。 1、应力腐蚀开裂的定义 应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking, SCC）是金属在应力（残余应力、热应力、工作应力等）和腐蚀介质共同作用下，而引起的一种破坏形式。 应力腐蚀 2、应力腐蚀开裂的条件及其影响因素 5.3 环境致脆断裂失效 （1）仅当弱的腐蚀介质，在金属表面形成一层不稳定的“保护膜”时，才有可能发生应力腐蚀开裂。强腐蚀介质将引起全面腐蚀破坏而不是应力腐蚀。 （2）一定的拉应力和应变，压应力一般不产生应力腐蚀。 （3）对于每一种金属或合金来说，有其特定的腐蚀介质系统，即易于发生应力腐蚀破坏的金属-介质系统。 （4）材料的成分、组织和应力状态的影响。杂质元素、材料的不均匀性，晶粒尺寸等。 （5）一般来说，介质的浓度和环境温度越高则较易发生应力腐蚀。 应力腐蚀 常见发生应力腐蚀的材料-介质系统 5.3 环境致脆断裂失效 烟硝酸，甲醇，甲醇蒸气，NaCl溶液（?290?C），HCl(10%，35?C)，H2SO4(7～6%)，湿Cl2（288?C、346?C、427?C），N2O4(含氧，不含NO，24～74?C) 钛合金 熔融NaCl，NaCl溶液，海洋大气，湿工业大气，水蒸气 铝合金 氨蒸汽及溶液，汞盐溶液，SO2，大气，水蒸气 铜合金 热浓NaOH溶液，HF蒸汽和溶液 镍基合金 氯化物水溶液，沸腾NaOH溶液，高温高压含氧高纯水，海水，海洋大气，H2S水溶液，连多硫酸溶液 不锈钢 NaOH溶液，硝酸盐溶液，含H2S和HCl溶液，沸腾浓MgCl2溶液，海水、海洋大气和工业大气 低碳钢和 低合金钢 腐 蚀 介 质 金属材料 2、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征 5.3 环境致脆断裂失效 （1）断口的宏观形态一般为脆性断裂，断口截面基本上垂 直于拉应力方向。断口上有断裂源区、裂纹扩展区和最后断裂区。 2、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征 5.3 环境致脆断裂失效 （2）应力腐蚀裂纹源于表面，并呈不连续状，裂纹具有分叉较多、尾部较尖锐（呈树枝状）的特征。 2、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征 5.3 环境致脆断裂失效 在一般情况下，当应力较小、腐蚀介质较弱时，应力腐蚀裂纹多