失效分析实验课件.ppt

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1、拉伸韧性断口形貌分析实验目的实验仪器实验原理实验步骤1.实验目的了解材料在拉伸应力状态下的脆性趋向。观察、比较低碳钢(20钢)的拉伸过程及破坏现象。观察韧性断裂断口形貌。2.实验仪器材料拉伸试验机金相显微镜拉伸试样3.实验原理断口分析是断裂件失效分析的基础。通过断口的宏观和微观分析显示其组织和各种缺陷的形态、分布特征，识别断裂裂纹的萌生位置及裂纹的走向，从而判断断裂的途径和性质，确定断裂的原因及其断裂机理。按照断裂性质断口可分为韧性断裂，脆性断裂，疲劳断裂。本实验试样材料为低碳钢（20钢），试样尺寸按照国标GB228－87“金属拉伸试验方法”中规定采

2、用圆柱形比例短试样。低碳钢作为塑性材料的代表，在常温、静荷下做拉伸实验。将试件安装在试验机的上下夹头中，加载后，观察试件的受力、变形直至破坏的全过程。在金相显微镜下观察断口组织和形貌。4.实验步骤了解拉伸试验机的结构和原理，掌握操作方法。安装试样在试验机上进行拉伸实验加载。观察试样的宏观和微观断口。绘出断口形貌示意图在金相显微镜下观察，鉴别断口区域，估测纤维区的面积。a)拉伸断口画出断口形貌，估算各部分面积比%拉伸脆性断口形貌分析实验目的实验仪器实验原理实验步骤1.实验目的了解材料在拉伸应力状态下的脆性趋向。观察、比较铸铁的拉伸过程及破坏现象。观察脆

3、性断裂断口形貌。2.实验仪器材料拉伸试验机金相显微镜拉伸试样3.实验原理断口分析是断裂件失效分析的基础。通过断口的宏观和微观分析显示其组织和各种缺陷的形态、分布特征，识别断裂裂纹的萌生位置及裂纹的走向，从而判断断裂的途径和性质，确定断裂的原因及其断裂机理。按照断裂性质断口可分为韧性断裂，脆性断裂，疲劳断裂。本实验试样材料为铸铁，试样尺寸按照国标GB228－87“金属拉伸试验方法”中规定采用圆柱形比例短试样。铸铁作为脆性材料的代表，在常温、静荷下做拉伸实验。将试件安装在试验机的上下夹头中，加载后，观察试件的受力、变形直至破坏的全过程。在金相显微镜下观察

4、断口组织和形貌。4.实验步骤了解拉伸试验机的结构和原理，掌握操作方法。安装试样在试验机上进行拉伸实验加载。观察试样的宏观和微观断口。绘出断口形貌示意图在金相显微镜下观察，鉴别断口区域，估测纤维区的面积。冲击断口形貌分析实验目的实验仪器实验原理实验步骤1.实验目的了解冲击实验的意义，材料在冲击载荷作用下所表现的性能。了解温度、材料性能对金属冲击韧性的影响。2.实验仪器摆锤式冲击试验机金相显微镜试样为GB/T229-1994规定10×10标准夏氏V型缺口试样。3.实验原理冲击实验是研究材料对于动荷抗力的一种实验，和静载荷作用不同，由于加载速度快，使材料内

5、的应力骤然提高，变形速度影响了材料的机构性质，所以材料对动载荷作用表现出另一种反应。往往在静荷下具有很好塑性性能的材料，在冲击载荷下会呈现出脆性的性质。此外在金属材料的冲击实验中，还可以揭示了静载荷时，不易发现的某结构特点和工作条件对机械性能的影响（如应力集中，材料内部缺陷，化学成分和加荷时温度，受力状态以及热处理情况等），因此它在工艺分析比较和科学研究中都具有一定的意义。4.实验步骤测量缺口处的试件尺寸。调整冲击试验机指针调到““零点””根据试件材料估计所需破坏能量，先空打一次，测定机件间的摩擦消耗功。将试件装入在冲击试验机上，应使没有缺口的面朝向

6、摆锤冲击的一边，缺口的位置应在两支座中间，要使缺口和摆锤冲刃对准。将摆锤举起同空打时的位置，打开锁杆。使摆锤落下，冲断试件。观察冲断试样截面断口上各区形貌特征，并估算各区的面积比。冲击韧性与断口形貌的关系。低碳钢（塑性）和铸铁（脆性）在冲击作用下所呈现的断口形貌特征图。疲劳断口形貌分析实验目的实验仪器实验原理实验步骤1.实验目的观察疲劳失效现象和断口特征。了解测定材料疲劳极限的方法。2.实验仪器疲劳试验机游标卡尺圆弧形光滑小试样3.实验原理疲劳破坏是一个裂纹形成、扩展、直至最终断裂的过程。断裂时，宏观上没有明显的塑性变形，因此表现为脆断。疲劳断口明显

7、地分成光滑区（裂纹扩展区）和粗糙区（最后断裂区）。最大应力σmax与寿命N的关系曲线称为应力-寿命曲线或S-N曲线。应力不超过σr时，寿命N可无限增大，称为疲劳极限或持久极限。4.实验步骤将试样安装于套筒上，拧紧两根连接螺杆，使与试样成为一个整体连接挠性连轴节，加上砝码开机前托起砝码，在运转平稳后，迅速无冲击地加上砝码，并将计数器调零试样断裂或记下寿命N，取下试样描绘疲劳破坏断口的特征。说明疲劳断口特征并绘出形貌图。分析影响疲劳断裂的因素。