D-76装备失效分析技术.DOC

装备失效分析技术 大纲 程焕武编 兵器工程师进修大学 2013年8月 一、课程性质和基本要求 《装备失效分析技术》是一门有关装备失效分析的理论和技术的课程，对于相关工程领域具有重要的指导意义。通过本课程的学习要求学员掌握失效分析的基本概念、基本理论、失效分析方法、失效分析技术和原则，能够开展相关的失效分析工作。本课程要求学员具有材料学的相关知识，包括材料力学性能、金属学、热处理工艺原理等前期课程的背景知识。 二课程基本内容和具体要求 失效、失效分析、失效分析的目的和意义、失效分析基本类别、失效基本模式。 【了解】失效分析发展阶段、失效分析与相关学科关系、失效分析发展方向、引起失效分析的主要原因。 【重点】失效、失效分析的概念，失效基本模式和失效分析的基本类别。 第2章失效分析原理和方法 【掌握】失效分析的基本程序、失效分析思路的方向性及基本原则。 【了解】几种常用失效分析思路、失效分析常用的逻辑推理方法。 【重点】失效分析常用技术方法：断口分析、裂纹分析、痕迹分析和模拟试验。 断口分析、裂纹分析、痕迹分析、模拟试验是失效分析最常用的技术方法，在失效分析中起着很关键的作用。将这些方法在失效分析工作中与分析思路密切结合，对于得到正确的失效分析结论至关重要。 痕迹分析是失效分析中最重要的分析方法之一，对判断失效性质、失效顺序、提供分析线索等方面有着极为重要的意义。由于各种痕迹形成机理不同，形成过程相当复杂，因此痕迹分析是一种多学科交叉的边缘学科，涉及材料学、金相学、无损检验、工艺学、腐蚀学、摩擦学、力学、测试技术、数理统计等各个领域，这就决定了痕迹分析法的多样化。 断裂是金属装备及其构件最常见的失效形式之一，断裂的失效件上一般都形成断口（指失效件的断口表面或横断面）。断口分析在断裂失效分析中占据着非常重要的地位。在一定程度上可以说断口分析是断裂失效分析的核心，同时又是断裂失效分析的向导，指引失效分析少走弯路。 裂纹分析的目的是确定裂纹的位置及裂纹产生的原因。裂纹形成的原因往往很复杂，如设计不合理、选材不当、材质不合格、制造工艺不当及维护和使用不当等均有可能导致产生裂纹。因此，裂纹分析是一项十分复杂而细致的工作，往往需要从原材料的冶金质量、材料的力学性能、成形工艺流程和每道工序的工艺参数、构件的形状及其工作条件以及裂纹的宏观和微观特征等各个方面进行综合分析，牵涉到多种技术方法和专门知识，如无损检测、化学成分分析、力学性能测试、金相分析、微区成分分析等。 模拟试验是失效分析中经常采用的一种分析和验证方法，也称为事故再现性试验，是根据现场调查和失效分析的情况，在装备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其失效原因。可以验证现场调查和失效分析中得出的原因；可以在失效件不全、证据不充分的情况下，提供事故的可能原因；可以解决失效分析中的某些疑点，排除某些现象；还可以显示失效事故的发展过程、失效件的破坏顺序等。 第3章断裂失效 【掌握】断裂失效的分类方法、韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂。 【了解】线弹性断裂力学、Griffith断裂理论、应力强度理论、弹塑性断裂力学、裂纹尖端塑性变形、裂纹张开位移理论、J积分理论。 【重点】韧性断裂的特征和断口形貌特征、脆性断裂的特征和断口形貌特征、疲劳断裂过程和断口形貌特征、影响断裂的因素。 断裂是装备构件常见失效形式之一，特别是脆性断裂危害很大。金属材料的断裂一般有3个阶段，即裂纹的萌生、亚稳扩展及失稳扩展，最后是断裂。金属构件可能在材料制造、构件成形或使用阶段的不同条件下启裂、萌生裂纹；并受不同的环境因素及承载状态的影响而使裂纹扩展直至断裂，因此有不同特征的各种类型的断裂失效。韧性断裂的断口具有明显的区域性，在直径较大的圆棒钢试样的断口上能观察到3个区：凹凸不平暗灰色且无光泽的纤维区、放射线纹理的灰色有光放射区及平滑的亮灰色剪切唇区。从韧性断裂宏观形貌的3个区域的特征可分析断口的类型、断裂的方式及性质，有助于判断失效的机理及找出失效的原因。韧性断裂断口的微观形貌呈现出韧窝状，在韧窝的中心常有夹杂物或第二相质点。韧窝的形状与材料断裂时的受力状态有关。根据受力状态的不同，通常可以出现3种不同形态的韧窝，分别为等轴韧窝、剪切韧窝及撕裂韧窝。产生韧性断裂的主要原因是材料强度不足，如构件受到较大的载荷或过载，局部应力集中等使装备构件局部强度不足。 脆性断裂的特征是突发性，因此往往造成非常严重的后果。脆性断裂大多数是穿晶解理型断裂，其断口宏观形貌具有两个明显的特征，分别是小刻面以及人字条纹或山形条纹。脆性断裂的断口一般是解理特征，材料的微观组织不同，其解理断口的形貌也不同。铁素体的解理断口一般呈河流条纹、舌状花样；珠光体的解理断口呈不连续的片层状；马氏体的解理断口则由许多细小的解