失效分析考试重点

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1、失效：金属装备及其构件在使用过程中，由于应力时间温度环境介质和操作失误因素作用失去其原有功能的现象。失效的特点：①何时发生不确定②何种方式不确定1：完全失去作用2：可以使用，但是不能充分执行预期的作用3：整体功能完好。某个构件严重损伤以使其继续使用不可靠③损失及影响程度不确定失效分析：对金属装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析研究从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施。金属构件的失效形式：变形失效，断裂失效，腐蚀失效，磨损失效金属构件的失效原因：（1）设计不合理①结构设计不合理：圆角半径、缺口、截面突变、几何形状、截面大小、②载荷

2、设计不合理：应力计算不可靠、非正常载荷、环境及特殊要求不满足（2）选材不当和材料缺陷（3）制造工艺不合理（4）使用操作不当和维修不当缩孔：液态金属在冷凝过程中由于体积收缩会在铸件最后凝固部位形成孔洞体积大而集中的孔洞称为缩孔。影响因素【液态金属的温度（越高体积越大）冷却速度（越快不易）铸件结构（越复杂越易）】三个阶段：1、液态收缩阶段（从浇注温度到凝固开始温度）2、凝固收缩阶段（从凝固开始温度到凝固结束温度）3、固态收缩阶段（从凝固结束温度到室温）疏松：~细小分散的孔洞称为疏松。（分类：宏观微观）缩孔及疏松危害（使铸件力学性能下降影响加工后表面粗糙度疏松使铸件渗

3、漏而报废）措施（顺序凝固锻造和轧制使其焊合）偏析：金属在冷凝过程中化学成分和杂质分布不均匀的现象。（分类：晶内晶间区域比重）晶内（枝晶）：晶内化学成分不均匀的现象。影响因素（合金凝固速度偏析元素扩散能力）危害（降低力学性能加工工艺性能耐蚀性能）措施（均匀退火）晶间：晶体间成分不均匀的现象。危害（各向异性变形淬火裂纹）措施（均匀退火）区域：较大范围内化学成分不均匀的现象（SP）危害（S破坏金属连续性、锻造和轧制时会引起热脆和开裂降低冲击韧性疲劳强度塑性脆性下降产生冷脆提高了韧脆转变温度降低可焊接性）措施（提高钢液纯净度采用合理的浇铸工艺）比重：由于析出晶体与余下溶

4、液密度不同导致材料出现分层化学成分不均匀现象。影响因素（材料组元密度差晶体溶液成分差浇铸温度冷却速度）措施（加快冷却速度充分搅拌）气孔：冷凝过程中气体从金属出来不及排除形成气孔。危害（减小金属有效承载面积局部应力集中抗疲劳能力下降）措施（脱氧充分防止产生CO防止高温出刚采用真空及负压浇注防止钢水吸气钢包要烘烤去潮）白点：溶解度减小过量H在钢中空隙处聚集成H分子使刚产生内部破裂形成白点。例：柴油机活塞冬天要死脆断淬火M变形CrMnMs点在200℃左右温度低于MsM、+A残A残不稳定向M转变体积增大所以容易出现要死夏天A残相对稳定措施：A残稳定化处理T=100-80

5、℃（回火温度）在转变成M过程中自回火深冷处理+A残稳定化处理粗大魏氏组织：由于A粗大先析出物沿晶析出并以一定方向向晶粒内部生长。影响其形成因素（A晶粒大小A越大越易形成只有在一定冷却速度才会形成）危害（钢的机械性能降低尤其降低韧性塑性和冲击韧性增大T韧-脆）措施（退火正火达到细晶强化双重正火：一次AC3150-300二次AC3+30~50）网状C化物：C从粗大A析出并扩散至晶界形成碳化物呈网络状存在的C化物组织。危害（增大脆性降低冲击韧性和降低寿命）措施（热处理方法：加热到ACM以上使C充分融入A中然后快冷在进行退火锻造方法：多次反复+大锻造比的锻造方法）带状组

6、织：沿轧制方向形成条带状分布的不同组织。原因：成分偏析危害（横向塑性和韧性降低淬火时开裂失效组织不均）措施（轻微的带状组织可用多次正火或扩散退火加正火消除）表面脱C层：T加过高T保过长表层的C成分低于内层降低了C量的表层。危害（易于裂纹的产生）措施（机加工磨掉脱碳层）。龟状裂纹：裂纹的宏观外观呈龟壳网络分裂。成因（有S渗入钢料表面CU等易容元素过多钢料表面晶粒粗大）危害（影响力学性能和耐腐蚀性能）措施（磨修）脆性夹杂物：完全不具有塑性的夹杂物。（氧化物ZRO2AL2O3CR2O3氮化物夹杂ALN.）塑性夹杂物：具有良好塑性的夹杂物（MNSFES）产生的裂纹倾向小

7、非金属夹杂物对钢性能的影响：一般对屈服强度0-b影响不大对钢材纵向延伸性影响不大横向延伸性影响较明显降低钢材的断裂韧性。根本原因（夹杂物使金属应力发生再分布引起应力集中为材料破坏提供了最薄弱的部位破坏塑性）熔焊：在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态不加压力完成焊接的方法。焊接是热加工工艺中最容易产生工艺缺陷的一种工艺。焊接缺陷：接头中产生的金属不连续不致密或连续不良的现象。分类：咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等焊接裂纹按机理不同分为：热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂纹再热裂纹：焊后焊件在一定温度范围内进行的消除应力热处理工艺中所产生的裂纹。部位：热影响区的粗晶部过

8、裂于细晶区沿晶间开裂形成