文档介绍：失效分析基础
杨力
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机械失效分析技术
机械构件在使用过程中由于各种原因可能会发生失效现象。
机械构件丧失其规定功能的现象称为失效。
分析引起机械构件的失效原因，提出对策，研究采取补救措施的技术和管理活动称为失效分析
点时易发生解理脆断
准解理断裂
*准解理断裂常在经淬火及随后回火的马氏体组织中出现。
*按断裂形态，准解理断裂介于韧性断裂和解理断裂之间，其韧性比解理断裂好，而比韧性断裂差。断口宏观形貌具有细小的放射状条纹或呈瓷状，断口微观形态也有河流花样，但其河流短而不连续，并能观察到较多的撕裂岭特征
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断裂失效--脆性断裂---沿晶脆性断裂
裂纹沿晶粒界面扩展而造成金属材料的脆断称为沿晶脆性断裂。通常晶界是强化的因素，即晶界的键合力高于晶内，只有在晶界被弱化时才会产生沿晶断裂。
晶界弱化的基本原因----材料本身或环境介质或高温的作用
*晶界沉淀相造成的沿晶断裂----由晶界的夹杂和第二相沉淀所造成的，晶界上的析出相通常是不连续的，呈球状、棒状或树枝状，晶界沉淀相越多，断裂应力越低
*杂质元素在晶界偏聚造成沿晶脆断----如Ge、Sn、N、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te等。低合金钢的第二类回火脆性（合金钢在回火后慢冷或在375~560oC等温产生晶界脆化和沿晶断裂）。
*环境介质侵蚀而引起的沿晶断裂----高强度钢的氢脆、应力腐蚀
*高温下的沿晶断裂。
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沿晶脆断的特征
断口在宏观上呈颗粒状，有时能观察到放射状条纹。断口微观形貌呈冰糖状。
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断裂失效----脆性断裂失效---疲劳断裂
机械零件在循环交变应力的作用下引起的断裂称为疲劳断裂。在机械构件的断裂失效中，疲劳断裂所占的比例最高，达70%以上。
疲劳断裂的类型----高周疲劳、低周疲劳、热疲劳、接触疲劳、腐蚀疲劳、微振疲劳、蠕变疲劳等。
高周疲劳----循环次数N>104~105的疲劳断裂称为高周疲劳,为低应力高周疲劳断裂。
低周疲劳----循环次数N<104~105，为高应力低周疲劳断裂。裂纹扩展时疲劳应力较高，裂纹扩展速度较快，其断口形貌较复杂；当循环次数N>103，断口上有粗大的辉纹；当循环次数N<103，断口观察到一种“轮胎花样”；当循环次数N<102，断口上观察到韧窝或准解理。
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断裂失效--脆性断裂失效---疲劳断裂
热疲劳----冷热交变应力作用下引起的疲劳开裂称热疲劳。如发动机排气门、热模。宏观有网状或平行断续的细小裂纹，微观断口有氧化特征，难见辉纹。
接触疲劳----接触应力作用引起疲劳破坏。如轴承、轴瓦、齿轮。宏观有剥落特征，微观有辉纹、准解理等特征。产生接触疲劳的原因主要是接触应力较高。
腐蚀疲劳----腐蚀介质和交变应力联合作用下引起的疲劳破坏称腐蚀疲劳。断口宏观上有腐蚀特征，微观形貌除疲劳辉纹外有腐蚀特征。
微振疲劳----由微振应力作用下引起的疲劳破坏，如铆钉、叶片、钢丝绳等。裂源处有磨损现象，疲劳断口上可观察到与高周疲劳相似的辉纹
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高周疲劳的特征
疲劳断裂过程中，工作应力多是在低于屈服应力下进行，零件不发生肉眼可见的宏观塑性变形，对于常见的低应力高周疲劳，在断裂发生后，也未能观察到宏观塑性变形现象，所以一般将疲劳断裂归入脆性断裂
疲劳断口具有独特的断口形貌，断口由疲劳源区、裂纹扩展区和瞬时断裂区三个部分组成。疲劳源常位于零件的尖角、凹槽或材料的夹杂、空洞、微裂纹等缺陷处。裂纹扩展区具有独特的疲劳条纹，常以海滩状条纹、贝纹线等术语描述其宏观特征。疲劳扩展区的断口微观形貌为疲劳辉纹。瞬时断裂区断口形貌与材料性质及断裂时应力状态有关，塑性材料常为塑性断裂，而脆性材料为脆性断裂
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产生疲劳断裂的常见原因
材料强度不足引起的疲劳断裂；
零件结构上有尖角、键槽、圆角等应力集中区；
夹杂、疏松、气孔、微裂纹等材料缺陷；
表面缺陷，如凹坑、折叠、加工刀痕；
热处理缺陷，如表面脱碳、过热
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疲劳断口的宏观特征
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韧窝
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准解理
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沿晶
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解理
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疲劳辉纹
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腐蚀失效
金属与其表面接触的介质发生反应而造成的损坏称为腐蚀。
腐蚀失效的特点是失效形式众多，失效机理复杂。
腐蚀失效占金属机械构件失效事故的比例相当高，仅次于疲劳断裂。尤其是在化工、石油、电站、冶金等工业领域中，其腐蚀失效的事故较多，造成的损失是巨大的。因此对腐蚀失效的研究和预防在失效分析中是非常重要的工作。
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腐蚀失效----均匀腐蚀失效
均匀腐蚀失效----是最常见的一种腐蚀，又称全面腐蚀失效。它的特征是在整个暴露的金属构件表面或相当大的面积上发生化学或电化学