失效分析期末复习重点

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1、断裂失效的分类过载断裂失效；疲劳断裂失效;材料脆性断裂失效；环境诱发断裂失效；混合断裂失效。载荷的应力状态的软硬与断裂类型的关系cr=fxsin&=—xsin&=xsin&=—(sin0)2BA/sinOA当n=90°时，即b与F垂直时。为最大值，°FFFt=fxcos0=—xcosO=xcos〃=—x—2sin0.cos〃BA/sin02A=-—sin（2^）当20=45。时，i达最大值对于单向拉伸载荷的情况，（7max>rmax（rmax=—crmax）所以优先在omax作川下产生腌性正断的倾向较大软性系数（

2、a）二—aI一应力状态愈跨脆性正断的倾向fa>l->rmax起主导作用，韧性切断倾向大aamax起主导作用，脆性正断倾向大«=1，材料籾性愈好，韧断倾向大。反Z脆断倾向大。环境气氛引起的断裂失效氢脆与应力腐蚀应力腐蚀发牛于工件表面较深的缺口，初裂纹处（阳极），是一种低应力脆断。氢脆发牛于工件表面相对平整的部位（阴极），在相对大--些的应力作用下发生。晶间腐蚀断裂腐蚀介质沿工件表血的晶间邙n极）侵入所致的沿晶脆性断裂，多发生于不锈钢屮，加Ti和稳定化处理相结合可防止其发生。工作温度引起的断裂失效高温蠕变断裂高

3、温下外力作用一原子（尤其是晶界上的原子）产生定向扩散，产牛蠕变变形一工件受力截面减小（变薄）-断裂热脆热疲劳断裂（龟裂）在反复加热冷却的工作应力下，因热胀冷缩不均匀产生的交变热应力所致的疲劳断裂，多发牛于热模具中。裂纹呈龟壳纹形态。冷脆（低温脆性断裂）钢的。sf,ObI->TCt（冷脆转折温度）f冷脆倾向f。冷脆断口为脆性解理断口。工件尺寸太粗大将造成①缺陷出现可能性增加②成分纽•织不均匀性t〜应力集中t③回火脆性倾向t④三向应力状态，加剧一脆断倾向t⑤加热冷却不均t一内应力t⑥心部未淬透的网状组织t一心部强韧I⑦

4、更加不易锻透，粗大碳化物不易打碎⑧有害气体出、。2、2不易逸出，气孔增加，氢脆、白点、蓝脆、氧化物增加缺口导致应力状态的变化和应力集中，有使材料变脆的趋向。影响应力集中与断裂失效的因素1）材料机械性能的影响（2）零件儿何形状的影响（3）零件应力状态的影响（4）加工缺陷的影响（5）装配、检验产生缺陷的影响降低应力集中系数的措施:1从设计方面降低应力集中系数（1）变截血部位的过渡加大圆角或改变方式（2）根据零件的受力方向和位置选择适当的开孔部位（3）在应力集中区附近的低应力部位增开缺口和圆孔2采取局部强化以提高应力集中

5、处的材料疲劳强度（1）表面处理强化（2）簿壳淬火（3）喷丸强化（4）滚压强化残余应力的产生热处理残余应力焊接残余应力表而化学热处理引起的残余应力电镀引起的残余应力切削加工残余应力消除残余应力的方法去应力退火冋火或自然时效处理加静载（或动载）火焰烘烤法残余应力对疲劳的影响一般，当承受交变应力的构件存在压缩残余应力时，构件的疲劳强度提高；当存在拉伸残余应力时，构件的疲劳强度下降。断口的宏观分析方法1.最初断裂件的判断2•主断面（主裂纹）的宏观判断3.断裂（裂纹）源区的宏观判断4、宏观断口的表观现象与致断原因初判断口三要

6、素纤维区（F）：断裂源区，有犁性变形的撕裂纤维，属韧性区放射区（R）：断裂放射状脆性扩展的形貌，属脆性区剪切唇（S）：最终在表层部位剪切断裂，冇塑性切断的剪切唇，属韧性区韧性断口：F和S区大，R区小，断面歪扭变形，呈纤维状，无金属光泽。脆性断口：R区大，F和S区小，断而平整，呈瓷状或晶粒状，有金属光泽。1、断口表面与最大正应力所在平面相对应，即断口与轴线呈45。螺旋状。此种类型的断裂为宏观脆性断裂，通常是rti材料的脆性过大或韧塑性不足引起的。通过改变零件的热处理工艺，适当提高冋火温度则有助于减少零件的此类断裂。2

7、、断口的表面与最大切应力所在平面相对应，即断口平面与轴线垂直或平行。此种类型的断裂为宏观韧性的断裂，通常是山材料的强度或硬度不足引起的。适当降低零件的回火温度，则有助于零件使用性能的改善。3、断口表面与轴线的夹角远小于45°,即断口表面既不和最人正应力所在平面相对应也不和最大切应力所在平而相对应。换句话说，该断裂面是在较小的应力条件下形成的。承受旋转弯曲的轴件可能产生以下几种类型的断裂（a）裂纹源于表iflj一处或两处这是最为常见的断裂形式。其产生原因是由于表面拉应力最大及表血存在一定的加工缺陷或材料缺陷所致。在无

8、明显缺陷存在的情况下，止常的断裂也呈此种断裂形式（b）裂纹源于次表而某处。次表而的拉应力小于表而，其所以成为起裂点，必然存在有较大的缺陷；（c）裂纹源于整个表面向内扩展导致的断裂。其断裂原因-•般是山于轴件存在有变截面且其应力集屮现象严重所致，如此处为直和过渡的情况。断口表面的粗糙度如粗糙的纤维状多为微孔聚集型的断裂机制，且孔坑粗人，塑变现象严重；瓷状断口多