金属失效分析教程.ppt

美国墨西哥湾的英国抽油井 最近发生在美国墨西哥湾的英国抽油井水原油泄漏，其原因就是在发生抽油井爆炸时，井下的阀门无法关闭。结果造成大量原油泄漏，经济损失高达几百亿美元的损失和企业股票的严重下滑。 还有我国大连原油码头储存油罐爆炸问题。也存在阀门无法打开问题。 (4)产品试用阶段的失效分析 对失效的试用品进行失效分析。 (5)定型产品使用阶段的失效分析 对失效的定型产品进行失效分析。 (6)修理品使用阶段的失效分析 对失效的修理品进行失效分析。 它与腐蚀学、摩擦学相结合成为失效环境学；它与无损探伤学、金相学、电子显微分析学、数理统计学、模糊判断学、可靠性工程学相结合成为失效方法学；它与全面质量管理学、经济法律学、系统工程学、价值工程学相结合成为失效管理学；它与情报信息学相结合成为失效情报信息学。 失效的频繁出现引起了重视，促使失效分析技术的发展。此阶段最可喜的是各种失效形式的发现及规律的总结，促使研究带裂纹体力学行为的断裂力学的诞生。但限于当时的分析手段主要是材料的宏观检验及倍率不高的光学金相观测，未能从微观上揭示失效的本质；断裂力学仍未能在工程材料断裂中很好地应用。此为失效分析的第二阶段。 失效分析集断裂特征分析、力学分析、结构分析、材料抗力分析及可靠性分析为一体，已发展成为跨学科的、综合的和相对独立的专门学科，不再是材料科学技术的一个附属部分。这一时期全国性失效分析中心及失效分析学会相继成立，大量的失效分析专著及失效分析会议论文集，杂志专栏引证了这一时期失效分析的迅猛发展 失效分析资料交流的公开渠道是在各种学会。美国金属学会(ASM)在领导失效分析工作方面作了很大的努力，早在1966年就汇编出版了《零件是怎样失效的》 《HowComponentsFail》一书，以后逐年出版了一些手册、论文集和资料汇编等。美国机械工程师学会(ASME)和美国材料与试验学会(ASTM)也都围绕失效分析这个主题开展了一些讨论和出版了一些论文集。 日本的金属材料技术研究部是政府的机械失效分析工程管理及运作机构。日本的特色是企业对失效分析特别重视，认为失效分析是质量管理的一个组成部分。产品在使用中出现失效时，即根据“产品失效报告书”所填写的失效的具体情况，进行不同深度的失效分析，然后将得出的结论，通过不同的途径反馈到有关的部门，采取必要的改进措施。 德国有西欧惟一专门从事失效分析及预防的商业性研究结构，阿连安兹技术中心(简称AZT)，每年完成失效分析任务700～760项，出版《机械失效》(DERMA,_~HINDNSCHADEN)月刊。一些失效分析研究单位建立了失效事故分析档案，以便以后有案可查，更重要的意义是可以将这些事故档案加以统计分析，为以后失效分析提供宝贵资料。德国近十多年来更致力于失效分析工程理论的研究，在高等院校设置《失效分析学》课程。 (2)按断裂路径分为穿晶、沿晶和混晶断裂; (3)按断裂性质分为韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂。 在失效分析实践中大都采用这种分类法。 断裂失效分析是从分析断口的宏观与微观特征入手,确定断裂失效模式,分析研究断口形貌特征与材料组织和性能、零件的受力状态以及环境条件(如温度、介质等)等之间的关系,揭示断裂失效机理、原因与规律,进而采取改进措施与预防对策。 简言之，断口上记录着与裂纹有关的各种信息，通过对这些信息的分析，可以找出断裂的原因及影响因素。因此，断口分析在断裂失效分析中占据着特殊重要的地位。可以说断口分析是断裂失效分析的核心，同时又是断裂失效分析的向导，指引失效分析少走弯路。 例如，高温工作下的断裂构件，从断口的颜色可以判断裂纹形成的过程和发展速度，深黄色是先裂的，蓝色是后裂的；若两种颜色的距离很靠近，可判断裂纹扩展的速度很快。 又如，钢件断口若是深灰色的金属光泽，是钢材的原色，是纯机械断口；断口有红锈是富氧条件腐蚀的 ；断口有黑锈是缺氧条件腐蚀的 等。 在正常情况下,机载零件的设计都将零件危险截面处的实际应力控制在材料的屈服强度以下,一般不会出现韧性断裂失效。但是,由于机械产品在经历设计、用材、加工制造、装配直至使用维修的全过程中,存在着众多环节和各种复杂因素,因而机械零件的韧性断裂失效至今仍难完全避免。 随着外力的增加,一方面滑移带不断加宽,另一方面,在原有的滑移之间还会出现新的滑移带。 金属材料滑移的一般规则是: ①滑移方向总是原子的最密排方向; ②滑移通常在最密排的晶面上发生; ③滑移首先沿具有最大切应力的滑移系发生。 (2)扭转载荷引起的韧性断裂，宏观断口大都呈切断型，微观上是拉长韧窝，匹配面的韧窝拉长方向相反。 (3)冲击载荷引起的韧性断裂，在宏观上有冲击载荷作用留下的痕迹,断口周边有不完整的45°唇口