失效分析基本方法.ppt

46 ? 舌状花样 孪晶 47 珠光体解理 48 导致金属零件发生脆性的解理断裂的原因： （l）通常只有冷脆金属才能发生解理断裂。面心立方金属一般不会发生解理断裂。仅在腐蚀介质存在的特殊条件下，奥氏体钢、铜及铝等才可能发生此种断裂。 （2）构件的工作温度较低，即处在脆性转折温度以下。 （3）只有在平面应变状态（三向拉应力状态）/几何尺寸属于厚板情况。 （4）晶粒尺寸粗大。因为解理断裂单元为一个晶粒尺寸，粗晶使解理断裂应力显著降低，粗晶使脆性转折温度向高温方向推移，故易促使解理断裂。 （5）宏观裂纹的存在。裂纹顶端应力集中并使构件的脆性转折温度移向高温，均促使冷脆金属发生解理断裂。 （6）加载速度大及活性介质的吸附作用都促进解理断裂的发生。 49 3、微孔型断裂 （1）微孔型断裂的微观形貌 微孔型断裂，又叫微孔聚集型断裂，它是指塑性变形起主导作用的一种延性断裂。微孔型断裂的微观电子形貌呈孔坑、塑坑、韧窝、迭波花样。在孔坑的内部通常可以看到第二相质点或其脱落后留下的痕迹，这是区别断裂的主要微观特征。 50 ↗ → ↘ （2）微孔型断裂的形成 51 4 准解理型断裂 （1）微观形貌特征 由平坦的“类解理”小平面、微孔及撕裂棱组成的混合断裂。 （2）断裂性质的判别 （a）在微观范围内可以看到“解理”断裂和微孔型断裂的混杂现象，即在微孔断裂区内有平坦的小刻面或在小刻面的周边有塑性变形形成的撕裂棱的形貌特征； （b）小刻面的几何尺寸与原奥氏体晶粒大小基本相当，即断裂单元为一个晶粒大小； （c）小刻面上的河流花样比解理断裂所看到的要短，且大都源于晶内而中止于晶内； （d）小刻面上的台阶直接汇合于邻近的由微扎组成的撕裂棱上。 52 5、沿晶断裂 （1）沿晶断裂的微观形貌特征 金鹰零件在应力作用下沿晶粒边界发生分离的现象称为沿晶断裂。 53 24 1 断口处理及断口分析的任务 断口分析，是用肉眼、低倍放大镜、实体显微镜、电子显微镜、电子探针、俄歇电子能谱、离子探针质谱等仪器设备，对断口表面进行观察及分析，以便找出断裂的形貌特征、成分特点及相结构等与致断因素的内在联系。 断口分析包括宏观分析和微观分析两个方面。宏观分析主要用于分析断口形貌。微观分析，既包括微观形貌分析又包括断口产物分析（如产物的化学成分、相结构及其分布等）。 在对断口进行分析以前必须妥善地保护好断口并进行必要的处理。 25 3.2.1断裂的基本分类 1. 延性断裂与脆性断裂 断裂前如有宏观塑性变形——延性断裂 断裂前如无宏观塑性变形——脆性断裂 2. 穿晶断裂与沿晶断裂 裂纹扩展是穿过晶粒内部的——穿晶断裂 裂纹扩展是沿着晶粒晶界的——沿晶断裂 穿晶断裂可分： 脆性断裂——穿过晶粒，沿晶体的解理面裂开，无塑性变形 延性断裂——穿过晶粒，晶粒本身有明显塑性变形 26 3.2.2断口处理及断口分析的任务 1 断口的处理 （1）在干燥大气中断裂的新鲜断口 防止锈蚀，防止手指污染断口及损伤断口表面； （2）对于断后被油污染的断口，要进行仔细清洗。 （3）在潮湿大气中锈蚀的断口。 （4）在腐蚀环境中断裂的断口，在断口表面通常覆盖一层腐蚀产物，这层腐蚀产物对分析致断原因往往非常重要。 腐蚀产物的去除方法有化学法、电化学法及干剥法等。 27 2. 断口分析的任务 （l）确定断裂的宏观性质。塑性断裂/脆住断裂/疲劳断裂等。 （2）确定断口的宏观形貌。纤维状断口/结晶状断口；有无放射线花样及有无剪切唇等； （3）查找裂纹源区的位置及数量。裂纹源区的所在位置是在表面、次表面还是在内部，裂纹源区是单个还是多个，在存在多个裂草源区的情况下，它们产生的先后顺序是怎样的等； （4）确定断口的形成过程。裂纹是从何处产生的，裂纹向何处扩展，扩展的速度如何等； （5）确定断裂的微观机制。解理型/准解理型/微孔型，沿晶型/穿晶型等； （6）确定断口表面产物的性质。断口上有无腐蚀产物或其他产物，何种产物，该产物是否参与了断裂过程等。 28 3.2.3 断口的宏观分析方法 29 生产中的产品检验： 利用断口来检查铸铁件的白口情况，用于确定铸件的浇注工艺；