失效分析培训总结
失效分析在工程中的地位和作用¾全面质量管理中必不可少的重要环节
¾可靠性工程的技术基础之一
¾安全工程的重要技术保证之一
¾维修工程的理论基础和指导依据
¾可产生巨大的经济效益和社会效益
痕迹学
¾痕迹学也象断口学一样，深入到失效分析的每一个角落，在失效分析中发挥着重要的作用，成为
机械失效分析科中重要的组成部分。
¾痕迹学涉及的范围远大于断口学所涉及的范围。
¾痕迹标记包括表面形貌(花样)、成分(或材料迁移)、颜色、表层组织、性能、残余应力以及表
面污染状态等的变化。
¾痕迹分析就是对上述变化特征进行诊断鉴别，并找出其变化的过程和原因，为事故和机械失效
分析提供线索和证据。
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分析首断件的原则
a. 当各断裂件中，既有延性断裂，又有脆性断裂时，一般脆性断裂件发生在前，延性断裂件发生在后；
b. 当各断裂件中，既存在脆性断裂件，又存在疲劳断裂件时，则疲劳断裂件应为首断件；
c. 当存在两个或两个以上的疲劳断裂件时，低应力疲劳断裂件出现在前，而大应力疲劳断裂件出现在后；
d. 当各断裂件均为延性断裂时，则应根据各零件的受力状态、结构特性、断裂的走向、材质与性能等进行综合分
析与评定，才能找出首先断裂失效件。
断口宏观分析的主要任务
1、确定断裂的类型和方式，为判明断裂失效的模式提供依据
2、寻找断裂起源区和断裂扩展方向
3、估算断裂失效件应力集中的程度和名义应力的高低
4、观察断裂源区有无宏观缺陷等
重点注意观察以下七个方面的特征：
①断口上是否存在放射花样及人字纹
②断口上是否存在弧形迹线
③断口的粗糙程度
④断面的光泽与色彩
⑤断面与最大正应力的交角(倾斜角)
⑥断口特征区的划分和位置、分布与面积大小等
⑦材料缺陷在断口上所呈现的特征
断口微观分析的一般步骤a. 首先从扫描电镜所能达到的较低放大倍数(5－50倍左右)作初步的观察，对断口的整体形貌、断裂特征区有全局性的了解与掌握和确定重点观察部位，切忌一开
始就在高倍率下进行局部观察
b. 在整体观察的基础上，找出断裂起始区，并对断裂源区进行重点深入的观察与分析
c. 对断裂过程不同阶段的形貌特征要逐一加以观察
d. 进行断裂特征的识别
e. 扫描电镜断口照片的获得
f. 断口的全貌照片可提供断裂形貌的整体概念
g. 对于判定断裂机理的微观形貌特征要用合适的放大倍数拍摄，以充分显示形貌特征细节为原则
产品生产过程中的失效分析
¾失效性质
¾危害性后果分析
¾涉及范围分析
¾原因分析
¾可检测性分析
¾预防和改进措施及效果
思考途径的方向：
¾机械失效的过程完成状态呈现失效过程的总的结果¾失效分析常常是先判断失效模式，后查找失效原因¾尽量把失效过程的起始状态作为分析重点
几种常见思路：
¾撒大网逐个因素排除的思路
¾故障树分析思路
¾逻辑推理的思路
金属零件氢脆断裂失效性质判别
1、宏观断面干净，无腐蚀产物，断口平齐，有放射花样，氢脆断裂区呈结晶颗粒状亮灰色；
2、显微裂缝呈断续而曲折的锯齿状，裂纹一般不分叉；
3、微观断口沿晶分离，晶粒轮廓鲜明，晶界面上伴有变形线（发纹线或鸡爪痕），二次裂纹较少，撕裂棱或韧窝较多；
4、若失效部位应力集中严重，氢脆断裂源位于表面，若应力集中小，则氢脆断裂源位于次表面（氢脆对三向应力状态敏感）；
5、失效件存在的工作应力主要是静拉应力，特别是三向静拉应力；
6、氢脆断裂的临界应力极限随材料强度的升高急剧下降，硬度小于HRC22一般不发生氢脆断裂而产生鼓泡；
7、材料强度越高，发生氢脆所需的氢含量越低。
具有上述1、3、5即可判为氢脆。
应力腐蚀的特点
（1）脆性断裂
（2）局部腐蚀
（3）腐蚀速率与应力水平相关
（4）应力来源：工作载荷、残余应力、组织应力、热应力（5）应力腐蚀速率慢于快速脆断，高于无应力下的局部腐蚀（6）应力腐蚀速率与腐蚀历程有关
应力腐蚀的断口特征
宏观：脆性，断口平直，与正应力垂直，无剪切唇，无明显塑性变形，断口灰暗（覆盖腐蚀产物），起源于表面，多源，源区有腐蚀坑，一般无明显放射花样。
微观：解理、准解理、沿晶、混合型腐蚀产物、龟裂、泥纹花样河流花样、扇形准解理（面心立方）、二次裂纹、裂纹分叉
机械部件表面特征
磨损的三个阶段
粘着磨损
磨粒磨损痕迹
氧化磨损
微动磨损
接触疲劳
接触疲劳的类型：
麻点剥落、浅层剥落、硬化层剥落。
影响因素：
1、非金属夹杂物脆性夹杂物对接触疲劳寿命危害最大，容易在其与基体的界面处引起高应力集中而过早形成疲劳裂纹。
2、组织状态马氏体含碳量适中时寿命最长，含碳量低时，其抗切强度低，含碳量高时又引起脆化所致，未溶碳化物要趋于小、匀、少、圆为好。
3、轴承钢硬度为HRC62,齿轮硬度HRC58－62时寿命最长。
4、降低表面粗糙度可以有效地提高抗疲劳磨损的能力。
5、当表层在一定深度范围内存在有利的残余压应力时可减少疲劳磨损。
磨损失效分析方法
1、了解零件在机器或机构中的功能；
2、了解零件相对运动的方式及速度；
3、了解耦合表面所受应力状态；
4、了解润滑剂品种、润滑方式及换油周期；
5、了解零件的工作环境是否含磨粒颗粒、水分、腐蚀性气体以及温度等；
6、了解该零件及其耦合件的材料及工艺条件；
7、了解零件的寿命、磨损量；
8、在宏观及微观范围检查磨损表面及摩擦表面下的组织情况；
9、根据上述所获得的信息可判断磨损形式及磨损失效的原因；
10、提出防止或减少磨损的措施，改进设计，改变摩擦条件来减少或防止磨损，选用更耐磨的材料来延长寿命。