金属构件失效2012课件.ppt

氧化法 在受环境因素影响较大的断裂失效中，检验断口各个部位的氧化程度，其中氧化程度最严重者为最先断裂者即主裂纹所形成的断口，因为氧化严重者说明断裂的时间较长，而氧化轻者或未被氧化者为最后断裂所形成的断口。 (6)裂纹的走向 a 应力原则 在金属脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂时，裂纹的扩展方向一般都垂直于主应力的方向，当韧性金属承受扭转载荷或金属在平面应力的情况下，其裂纹的扩展方向一般平行于切应力的方向，如韧性材料切断断口。 b. 强度原则 强度原则即指裂纹总是倾向沿着最小阻力路线，即材料的薄弱环节或缺陷处扩展的情况。有时按应力原则扩展的裂纹，途中突然发生转折，显然这种转折的原因是由于材料内部的缺陷。在这种情况下，在转折处常常能够找到缺陷的痕迹或者证据。 在一般情况下，当材质比较均匀时，应力原则起主导作用，裂纹按应力原则进行扩展，而当材质存在着明显不均匀时，强度原则将起主导作用，裂纹将按强度原则进行扩展。 裂纹扩展方向到底是沿晶的还是穿晶的，取决于在某种具体条件下，晶内强度和晶界强度的相对比值。 (7)裂纹周围和裂纹末端情况 金属表面和内部缺陷为裂纹源处，一般都能找到作为裂纹源的缺陷；裂纹的转折往往也可以找到某种材料的缺陷；在高温下产生的裂纹，或经历了高温的过程裂纹，在其裂纹的周围也常常有氧化和脱碳的痕迹。所以对裂纹周围情况的分析，可以了解裂纹经历的温度范围和构件的工艺历史，从而判断产生裂纹的具体过程。 一般情况下，疲劳裂纹、淬火裂纹的末端是尖锐的，而铸造热裂纹、磨削裂纹、折叠裂纹和发纹等末端呈圆秃状。因此裂纹末端情况也是综合分析判断裂纹性质和原因的一个参考凭证。 3、痕迹分析 构件失效时，由于力学、化学、热学、电学等环境因素单独或协同地作用，并在构件表面或表面层留下了某种标记，称为痕迹。 (1)痕迹的种类 a．机械接触痕迹 构件之间接触的痕迹，包括压入、撞击、滑动、滚压、微动等的单独作用或联合作用，这种痕迹称为机械接触痕迹，其待点是塑性变形或材料转移、断裂等，集中发生于接触部位，并且塑性变形极不均匀。 b. 腐蚀痕迹 由于构件材料与周围的环境介质发生化学或电化学作用而在构件表面留下的腐蚀产物及构件材料表面损伤的标记，称为腐蚀痕迹。 腐蚀痕迹分析可有以下几个方面： ①构件表面形貌的变化，如点蚀坑、麻点、剥蚀、缝隙腐蚀、鼓泡、生物腐蚀、气蚀等。 ②表面层化学成分的改变或腐蚀产物成分的确定。 ③颜色的变化和区别。 ④物质结构的变化。 ⑤导电、导热、表面电阻等表面性能的变化。 ⑥是否失去金属的声音等。 c 电侵蚀痕迹 由于电能的作用，在与电接触或放电的构件部位留下的痕迹称为电侵蚀痕迹。电侵蚀痕迹分为两类。 电接触痕迹 由于电接触现象而在电接触部位留下的电侵蚀痕迹。 静电放电痕迹 由于静电放电现象而在放电部位留下的电侵蚀痕迹 d 热损伤痕迹 由于接触部位在热能作用下发生局部不均匀的温度变化而留下的痕迹。不同的温度有不同的热损伤颜色，且构件材料表面层成分、结构会发生变化，表面性能有所改变。 e 加工痕迹 对失效分析有帮助的主要是非正常加工痕迹，即留在构件表面的各种加工缺陷，如刀痕、划痕、烧伤、变形约束等。 f 污染痕迹 各种外来污染物附着在构件表面而留下的痕迹是污染痕迹。 (2)痕迹分析的主要内容 ①痕迹的形貌(或称花样)，特别是塑性变形、反应产物、变色区、分离物和污染物的具体形状、尺寸、数量及分布； ②痕迹区以及污染物、反应产物的化学成分； ③痕迹颜色的种类、色度和分布、反光性等； ④痕迹区材料的组织和结构； ⑤痕迹区的表面性能(耐磨性、耐蚀性、显微硬度、表面电阻、涂镀层的结合力等）； ⑥痕迹区的残余应力分布； ⑦从痕迹区散发出来的各种气味； ⑧痕迹区的电荷分布和磁性等。 (3)痕迹分析的程序 ①寻找、发现和显现痕迹。 ②痕迹的提取、固定、显现、清洗、记录和保存。 ③鉴定痕迹。 一般原则是由表及里，由简而繁，先宏观后微观，先定性后定量。遵循形貌－成分一组织结构一性能的分析顺序。 (4)痕迹分析的重要性 对判断失效性质、失效顺序、找出最早失效件、提供线索方面有着极为重要的意