材料失效分析复习大纲

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1、材料失效分析复习大纲一、材料失效分析总论1、失效定义：指产品(构件)因微观结构和外观形态发牛变化而不能满意地达到规定的功能。2、失效的微观结构：原子的电子结构、原子间相互作用、原子团三维分布、显微组织形态。3、失效的外观形态：局部腐蚀、局部磨损、过度变形、表面异物。4、失效分析的内容(5项)：判定失效模式、界定失效缺陷、鉴定失效机理、确定失效起因、提出解决对策5、失效的五种模式：断裂、腐蚀、磨损、畸变、衰减。6、失效机理：是致使构件失效所发生的物理、化学的变化过程，即失效的微观机制。比如：腐蚀模式下的电偶腐蚀、缝隙腐蚀、

2、晶界腐蚀、点蚀等。7、失效的影响因素：材料选用不适、结构设计欠妥、制造质量一般、安装方式不当、检测方法常规、组织性能劣化、维护过程疏漏、人员操作有误、工况介质复杂、外部环境变化、失效机理不明、防护措施简单、理制度不严(注意：考试时不要求全部列出，写出几种因素即可)8、失效分析的八个方面：设计、材料、制造、安装、检验、操作、维护、环境。9、失效分析的主要步骤：(1)现场检查：运行史、工艺流程、图纸核对、取样等；(2)外观检测：断口(缺陷)宏观形态及异物等观察与分析；(3)微观分析：断口(缺陷)的微观形貌观察与成分测定；(4

3、)性能检验：材料力学、物理、化学等性能的试验评定；(5)环境评估：工况介质、异物等测试与评价；(6)模拟试验：失效现象的再现和验证(按需进行)；(7)事故结论：分析结果必须快速、正确；(8)解决对策：治理方案应该简单、有效。10、失效分析工作者应有的素质:(1)品德高于技术(2)调查重于理论(3)宏微观相结合(4)综合知识并重(5)团队合作至上(6)系统完整严密(7)快速正确有效实事求是，客观公正，敬业负责；深入现场，观察迹象，寻找旁证；宏观是表象，微观是本质，分析要精准;勤学多问，理论与实践相结合；个人知识有限，集体力

4、量无限；前后一致，因果一致，推论可信；分析快速，结论正确，实施有效。二、金属的断裂1、脆性断裂特点：①断裂口寸承受的工作应力很低，一般低于c0.2；②裂纹源总是从内部的宏观缺陷处开始；③TI,脆断倾向仁④断口平齐、光亮，且与正应力垂直，断口上常呈人字纹或放射性花样。2、断裂路径①沿晶断裂：裂纹萌牛和发展是在晶界处发牛的过程。多为脆断(氢脆断裂)，少数为韧性断裂(高温蠕变断裂)。②穿晶断裂：裂左萌生和发展是在晶粒内部处发生的过程。可以是韧性的(微孔聚集型断裂)，也可以是脆性的(解理断裂、穿晶应力腐蚀断裂)。3、解理断裂定义

5、：这是一种在正应力作用下所产生的穿晶断裂，通常断裂面是严格沿一定的晶面(解理面)而分离。注意：通常解理断裂总是脆性断裂，但脆性断裂不一定是解理断裂。4、断口三要素及其应用：三要素：纤维状区、放射状区、剪切唇区。应用:根据断口三要素可以判断裂纹源的位置及宏观裂纹扩展方向。（1）裂纹源位置确定：①利用纤维区，通常情况裂源位于纤维区的中心部位，因此找到纤维区的位置就找到了裂源的位置；②利用放射区形貌特征，一般情况下，放射条纹的收敛处为裂源位置；③根据剪切唇形貌特征来判断，通常情况下裂纹处无剪切唇形貌特征，而裂源在材料表面上萌生

6、。（2）裂纹扩展方向的确定：①纤维区指向剪切唇；②放射条纹的发散方向；③板状样呈现人字纹其反方向为源扩展方向。5、解理断裂微观特征：扇形花样、解理台阶、河流花样、舌状花样、青鱼骨花样、瓦纳线。6、影响断裂韧性Kic的因素：（1）内部因素：①化学成分：细化晶粒元素，提高强度和塑性，心提高；强烈固溶强化的元素使線下降；形成金属化合物并呈第二相析出的合金元素，降低诲。②基体相结构和晶粒大小:面心立方结构，Km高;晶粒小，be高。（2）外部因素：①温度：TI,Klc!；②应变速率：应变速率t,Ki」；应变速率t10倍，KIC11

7、0%；当应变速率很大吋，绝热状态，局部升温，则KICto7、断裂韧性Kic与冲击吸收功Akv之间的关系：①由于裂纹缺口、加载速率不同，二者随温度变化曲线不一样；②由Kic确定的韧脆转变温度比Aky的高。8、作业题（重点）：问题1：一批锻件毛坯在抽样检验时，发现屈服强度与断面收缩率均不满足要求，检验人员根据断口特征决定采用正火处理，再检验性能全部合格。试问：1、检验人员看到断口有何特征？答：结晶状脆性断口（过热脆性结晶状断口）。2、产生的原因是什么？答：产生原因：①锻造温度过高，使原奥氏体晶粒过分粗大；②压下量不足，晶粒破

8、碎不够；③终锻温度过高，发生了晶粒长大，使晶粒过粗或粗细不均。3、正火后为什么强度和塑性均有提高？答：正火发牛可使晶粒细化，改善锻件质量。问题2：在什么条件下易出现沿晶断裂？怎样防止沿晶断裂？答：①晶粒过分粗大一一细化晶粒处理；②晶界弱化一一净化晶界；③环境介质一一改善工作环境；④热应力一一退火消除。三、环境断裂1、