失效分析要點

1、1.2 失效分析預測預防的基本概念失效是指產(chǎn)品喪失其規(guī)定的功能的現(xiàn)象。1. 失效與機械失效國家標準定義：“失效（故障）產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能。對可修復產(chǎn)品通常也稱故障?！薄皺C械失效是指機械零部件、裝置或系統(tǒng)在制造或服役過程中喪失其規(guī)定功能而不能履行服役任務(wù)或不能繼續(xù)可靠地服役的現(xiàn)象。因此，機械失效亦稱不可接受的故障?！焙诵膯栴} “產(chǎn)品喪失規(guī)定功能”3. 機械損傷機械損傷：指冶煉、冷熱工藝過程或載荷、溫度、環(huán)境等的作用，使材料的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，引起微缺陷成胚、孕育、擴展和匯合，導致材料宏觀力學性能的劣化，最終形成宏觀破斷失效。4. 失效的模式、原因和機理失效的模式：指失效的外在宏觀表現(xiàn)形式和過程規(guī)

2、律，即失效的宏觀現(xiàn)象；失效的原因：指釀成失效的主要影響因素；失效的機理：指失效的主要控制機制，即物理、化學變化本質(zhì)和微觀過程；類 比：模式是指病癥（外在表現(xiàn)），原因是指病因（起源），機理是指病理。9. 失效和事故 失效強調(diào)過程，而事故一般是突出后果，是指產(chǎn)品故障或失效導致意外的人員傷亡和物質(zhì)損失事件的發(fā)生。10肇事失效件與相關(guān)件肇事失效件：泛指直接導致其它機件失效的機件，而特指直接導致機械失效甚至造成機械事故的機件。（葉片失效）相關(guān)件（相關(guān)失效件）：泛指對其它機件的失效有直接影響的機件。（機匣內(nèi)壁磨葉片）受害失效件（或受害件）：泛指受其它失效件的危害而失效的機件，而該機件對其它機件的失效沒有直

3、接的影響。（發(fā)動機機匣被葉片擊穿）失效分析預測預防的工作內(nèi)容（1）調(diào)查；（2）判斷失效模式；（3）查找失效原因；（4）探討失效機理及其與失效模式的關(guān)系；（5）失效后果分析；（6）合理制定失效判據(jù)；（7）失效的數(shù)理統(tǒng)計分析；（8）模擬再現(xiàn)和失效預測；（9）明確產(chǎn)品失效責任；（10）提出防止再失效的對策和技術(shù)措施，注意可能有新的失效因子出現(xiàn)，寫出分析報告。3. 按失效機理分類1.7 失效分析的分類失效分析的分類一般按分析的目的不同可分為：（1）狹義的失效分析：主要目的在于找出引起產(chǎn)品失效的直接原因。（2）廣義的失效分析：不僅要找出引起產(chǎn)品失效的直接原因，而且要找出技術(shù)管理方面的薄弱環(huán)節(jié)（人為因素等

4、）。（3）新品研制階段失效分析：對失效的研制品進行失效分析。（4）產(chǎn)品試用階段失效分析：對失效的試用品進行失效分析。（5）定性產(chǎn)品使用階段的失效分析：對失效的定性產(chǎn)品進行失效分析。（6）修理品使用階段失效分析：對失效修理品進行失效分析。1.8.1 失效分析技術(shù)及種類（1）感官診斷 分析技術(shù)：視覺檢查；聽覺檢查；嗅覺檢查；觸覺檢查。（2）理化檢測 分析技術(shù)：失效形貌觀察分析技術(shù)；化學成分分析技術(shù)；力學性能和斷裂韌性測試技術(shù)；金相組織和夾雜物觀測與分析技術(shù)；缺陷檢測技術(shù)等。（3）無損檢測 分析技術(shù)：放射線探傷；電磁探傷；聲學法探傷；滲透法探傷；熱試驗探傷；磁粉探傷；激光全息檢測；計算機輔助斷層成像

5、（CT）；應(yīng)力測試等。（4）痕跡檢查 分析技術(shù)：感官檢查；宏觀形貌拍攝；金相檢驗；微觀形貌分析；微區(qū)成分分析；污染物成分分析；腐蝕產(chǎn)物鑒別；表面性能測試；表面殘余應(yīng)力測定；表面晶體結(jié)構(gòu)和原子狀態(tài)分析等。（5）醫(yī)學診斷 分析技術(shù)：有關(guān)人員的生理和心理因素分析；致死和致傷原因分析。1.9 機械失效的預防技術(shù)（1）抗斷裂失效設(shè)計技術(shù)（2）精細制造工藝與質(zhì)量控制技術(shù)（3）表面防護與強化技術(shù)（4）正確使用與故障監(jiān)控檢測技術(shù)（5）故障排除與修理技術(shù)1.10 失效分析人員應(yīng)具備的基本素質(zhì) （1）徹底的求實精神，在任何情況下都要堅持實事求是，以事實為依據(jù)，勇于堅持真理，擺脫干擾，修正錯誤。（2）敏銳的觀察力和

6、熟練的分析技術(shù)，善于利用一切手段（包括先進的儀器、設(shè)備）捕捉失效的信息和證據(jù)。（3）正確的失效分析思路和良好的失效模式、失效原因判斷能力，要有“醫(yī)生的思路，偵探的技巧”。（4）善于學習，向書本學習，向?qū)嵺`學習，向同行學習，向一切可能共事的人們學習。（5）要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識和較廣的知識面，工作能力要強，辦事效率要高。（6）要有良好的協(xié)作精神和一定的組織工作能力，因為多數(shù)失效分析工作要靠不同學科背景和不同經(jīng)驗的科技人員共同合作方可完成。2.1失效分析思路的具體含義：失效分析思路指導失效分析全過程的思維路線（失效分析的靈魂） 指在思想中以機械失效的規(guī)律（即宏觀表象特征和微觀過程機理）為理論依據(jù)，

7、把通過調(diào)查、觀察和實驗獲得的失效信息（失效對象、失效現(xiàn)象、失效環(huán)境等）分別加以考慮，然后有機結(jié)合起來作為一個統(tǒng)一整體綜合考察，以獲取的客觀事實為證據(jù)，全面應(yīng)用邏輯推理的方法，來判斷失效事件的失效模式，并推斷失效原因。 失效分析思路把失效分析的指導思想、推理方法、程序、步驟、技巧有機地融為一體，從而達到失效分析的根本目的。三種重要失效件（當前失效件、過去失效件和潛在失效件）需要 聯(lián)系在一起綜合分析：當前失效件指在失效現(xiàn)場調(diào)查獲得的失效件；過去失效件指歷史上曾發(fā)生過的與當前失效件同一型號的失效件；潛在失效件在役或返修中的與當前失效件相同型號、履歷相似機件。 失效的環(huán)境包括介質(zhì)環(huán)境（整體環(huán)境、局部環(huán)

8、境和具體環(huán)境）、應(yīng)力環(huán)境（振動、噪聲等）、溫度環(huán)境、電磁波或放射線輻照環(huán)境等。失效分析的思路類型： 原因（根）中間過程（藤）結(jié)果或后果（瓜）（1）順藤摸瓜以失效過程中間狀態(tài)的現(xiàn)象為原因，推斷過程進一步發(fā)展的結(jié)果，直至過程的終點結(jié)果。這種做法，雖然不能查出失效起始狀態(tài)的原因(有時也稱之為直接原因)，但可揭示過程中間狀態(tài)直至過程終點之間的一系列因果聯(lián)系（2）順藤找根以失效過程中間狀態(tài)的現(xiàn)象為結(jié)果，推斷該過程退一步的原因，直至過程起始狀態(tài)的直接原因（3）順瓜摸藤從過程的終點結(jié)果出發(fā)，不斷由過程的結(jié)果推斷其原因（4）順根摸藤從過程起始狀態(tài)的原因出發(fā)，不斷由過程的原因推斷結(jié)果（5）順瓜摸藤 + 順藤找根

9、（6）順根摸藤 + 順藤摸瓜（7）順藤摸瓜 + 順藤找根 （1）（6）都是單向的因果聯(lián)系推斷，（7）則是雙向的因果聯(lián)系推斷。2.2 機械失效原因分析方法應(yīng)遵循五條基本原則和五種基本方法：1. 五條基本原則(1) 整體觀念原則(2) 立體性原則 (3) 從現(xiàn)象到本質(zhì)的原則(4) 動態(tài)性原則(5) 兩分法原則2. 五種基本方法(1) 相關(guān)性方法(2) 抓關(guān)鍵問題的方法(3) 對比的方法(4) 歷史的方法（經(jīng)驗的積累）(5) 邏輯方法2.3.1 機械失效原因分析程序設(shè)計 需要依據(jù)失效分析思路設(shè)計科學的失效分析程序，即思路指導程序，程序體現(xiàn)思路。目的：以最小代價（時間、人力、設(shè)備、財力等）來獲取較科學

10、、準確的分析結(jié)論?；窘M成環(huán)節(jié)： 1）失效現(xiàn)場信息調(diào)查 (含背景材料收集)； 2）失效肇事件初步研究； 3）失效模式初步判斷； 4）確定具體分析思路和工作程序； 5）實施工作程序，查找失效原因； 6）綜合分析失效原因； 7）撰寫總結(jié)報告（包括提出避免新失效的建議）； 8）回訪與促進建議的貫徹。2.3.2 機械失效原因分析程序流程圖（1）勞動災(zāi)害事故的分析程序圖（2）工業(yè)設(shè)備的失效分析程序圖2.4 機械失效因果關(guān)系直接分析法2.4.1 機械失效原因5M1E逐個因素排除分析法“撒大網(wǎng)”失效原因：操作人員、機械設(shè)備系統(tǒng)、材料、制造工藝、環(huán)境和管理。5M1E 【Man(人)、Machine (機器設(shè)備

11、)、Material (材料)、Method (工藝制作方法)、Management (管理)、Environment (環(huán)境條件)】的失效分析思路。稱為“系統(tǒng)法“或“撒大網(wǎng)”逐個因素排除的分析思路?！叭鼍W(wǎng)”逐個因素排除的思路，面面俱到，它懷疑一切，不放過任何一個可疑點，看來十分全面、穩(wěn)妥、可靠，但在失效分析中難以應(yīng)用，須知排除100種可能因素，不如肯定一種實際因素；往往在人力、物力、財力和時間方面也不允許這么做；如果編的網(wǎng)本身有漏洞，也會帶來麻煩。當找不到任何確切線索時，這是沒有辦法的辦法。直 接 原 因可能的根本原因管 理 失 誤（1）輔助工作太差對危險不認識監(jiān)督訓練和安全教育不夠設(shè)施不當

12、規(guī)劃、計劃不當（2）使用的工具、裝置和設(shè)施不適當缺乏知識和技能干部的訓練不夠缺乏適合的作業(yè)程序確定的操作程序不合適缺乏自覺性監(jiān)督安全教育不夠適合的作業(yè)程序?qū)嵤┎划敻刹康挠柧毢桶踩胧┎粔颍?）裝置和設(shè)施不安全或有毛病對不安全不認識監(jiān)督安全教育不夠干部對訓練和安全重視不夠設(shè)計或選擇太差規(guī)劃、計劃、設(shè)計不當監(jiān)督安全教育不夠裝置、材料和工具不合適維護太差維護和修理體系不當（4）缺乏適當?shù)淖鳂I(yè)程序省略作業(yè)程序操作程序不妥設(shè)計者的錯誤規(guī)劃、計劃、設(shè)計不當監(jiān)督者的錯誤監(jiān)督不熟練（5）臨時湊合的不安全作業(yè)程序訓練不當確定的作業(yè)程序不當合適的作業(yè)程序?qū)嵤┎划敱O(jiān)督的安全教育不夠干部的訓練和安全教育不夠監(jiān)督不當監(jiān)

13、督的安全教育不夠干部的選擇和安排不當（6）沒有按規(guī)定的作業(yè)程序?qū)嵤π枰獩]強調(diào)合適的作業(yè)程序?qū)嵤┎划敱O(jiān)督的安全教育不夠作業(yè)程序不清楚操作程序不當（7）對工作不了解指令復雜操作程序、規(guī)劃、計劃和設(shè)計不當理解不夠干部的選擇和安排不當（8）沒有意識到有危險指令不當監(jiān)督的安全教育不夠干部的訓練的安全意識不夠警告不當規(guī)劃、計劃、設(shè)計不當保安條例、測量方法和設(shè)備不當操作程序不當（9）缺乏適當?shù)墓ぞ摺⒀b置和設(shè)施對需要沒認識規(guī)劃、計劃、設(shè)計不當監(jiān)督的安全教育不夠供應(yīng)不當設(shè)備、材料和工具不夠或不當故 意風氣和紀律不好（10）安全設(shè)備缺乏對需要沒認識規(guī)劃、計劃、設(shè)計不當保安條例、測量方法和設(shè)備不當監(jiān)督的安全教育不

14、夠干部的安全意識不強可用性不合適設(shè)備、材料和工具不合適作業(yè)程序不當故 意風氣、紀律差，懶惰（11）防護設(shè)備缺乏對需要沒認識規(guī)劃、計劃、設(shè)計不當保安條例、測量方法和設(shè)備不當監(jiān)督的安全教育不夠干部的安全意識不強可用性不合適設(shè)備、材料和工具不合適作業(yè)程序不當故 意風氣和紀律差（12）載荷、強度、速度等超過規(guī)定極限警告不當保安條例不當適當?shù)淖鳂I(yè)程序?qū)嵤┎划斨噶畈划敻刹坑柧毑粔蛉狈斫飧刹康倪x擇和安排不當（13）疏忽：對明顯的安全慣例的忽視缺乏自覺性保安條例和監(jiān)督實施不當合適的作業(yè)程序?qū)嵤┎划敻刹康挠柧毑粔蚋刹康陌踩逃粔蛉狈斫飧刹康倪x擇和安排不當（14）疲勞降低了人的警惕性，使人處于催眠狀態(tài)超過了

15、身體和精神上的承受極限規(guī)劃、計劃、設(shè)計不當干部的選擇和安排不當操作程序不當（15）行為不軌：故意用勞保用品造成故障士氣低落、態(tài)度不好監(jiān)督訓練不夠干部的選擇和安排不當工作分派錯誤規(guī)劃、計劃、設(shè)計不當干部的選擇和安排不當干部的訓練不夠2.4.2 根據(jù)機械失效模式因果關(guān)系分析法不同的物理或化學過程對應(yīng)著不同的失效模式。根據(jù)零件殘骸(含斷口)的特征和殘留的有關(guān)失效過程的信息，首先判斷失效模式，根據(jù)失效模式，應(yīng)用現(xiàn)有知識和因果聯(lián)系即可分析失效的根本原因2.4.3 根據(jù)機械服役條件因果關(guān)系分析法服役條件相關(guān)因素操作、裝配、運輸、維修、環(huán)境介質(zhì)(1)操作不當：設(shè)備在高溫、高壓、高速和化學環(huán)境異常惡劣的條件下

16、工作。(2)裝配不當：裝配不當引起的失效經(jīng)常都與機構(gòu)組件的轉(zhuǎn)動部分或電氣組裝件有關(guān)，有許多裝配失誤如鉚釘孔的布局不合理、螺栓裝偏等現(xiàn)象。 (3)運輸不當：運輸過程引起振動疲勞、海洋環(huán)境腐蝕等。 (4)維修不當：當事故重復發(fā)生時，必須將維修方法統(tǒng)統(tǒng)重新評價。 (5)環(huán)境介質(zhì)影響：腐蝕產(chǎn)物造成應(yīng)力集中，引起腐蝕疲勞或應(yīng)力腐蝕；使用溫度反復變化，產(chǎn)生熱疲勞斷裂；高溫條件下金屬材料產(chǎn)生蠕變或氧化失效現(xiàn)象。 誘發(fā)失效的四大服役條件因素：力、時間、溫度和活性環(huán)境。2.6 機械失效原因邏輯推理分析法 排除一百種可能性不如證實一種必然性！因此，與“撒大網(wǎng)”逐個因素排除的思路相比，邏輯推理思路具有許多優(yōu)勢和特點

17、，是失效分析的基本思路。 主要方法： 1）歸納推理法2）演繹推理法3）類比推理法4）選擇性推理法5）假設(shè)性推理法等五種。2.6.1 機械失效原因歸納推理分析法 歸納推理是前提與結(jié)論之間有或然性聯(lián)系的推理。一般說是由個別的事物或現(xiàn)象推出該類事物或現(xiàn)象的普遍性規(guī)律的推理。 結(jié)論仍具有或然性（即不完全確定性），不可絕對化。2.6.2 機械失效原因演繹推理分析法 演繹推理就是前提與結(jié)論之間有必然性聯(lián)系的推理，或者說是前提與結(jié)論之間有蘊涵關(guān)系的推理。人們應(yīng)用(已經(jīng)由歸納得出)普遍性判斷作為前提，從而推出結(jié)論，這就是演繹。演繹推理一般說來，是由一般(或普遍)到個別(或特殊)。因此演繹推理的結(jié)論所斷定的，沒

18、有超出前提所斷定的范圍，具有必然性特點。2.6.3 機械失效原因類比推理分析法 兩個或兩類事物在許多屬性上都相同，便可推出它們在其它屬性上也應(yīng)相同。這就是類比法。類比結(jié)論也具有或然性特點。 2.6.4 機械失效原因選擇性推理分析法 選擇性推理是根據(jù)失效事件或事件中某一事實的發(fā)生存在著兩種以上的可能性可供選擇。從否定中求肯定。此即選擇性推理。 2.6.5 機械失效原因假設(shè)性推理分析法 假設(shè)性推理是依據(jù)失效事件事實之間的條件聯(lián)系進行推斷的推理方法。特別在證據(jù)不足、情況復雜的失效事件分析中，往往要以為數(shù)不多的事實和現(xiàn)象為基礎(chǔ)，根據(jù)已有的知識，提出相應(yīng)假設(shè)(這里要用到歸納或類比推理等)，然后進行推理，

19、得出推論(這里要用到演繹推理)。3.1 失效分析檢測技術(shù)的種類及選用實驗檢測技術(shù)類型:（1）物理方法；（2）化學方法；（3）力學方法；（4）電子學方法等具體分析和測試技術(shù)主要包括：1) 失效形貌的觀察和分析技術(shù)；2) 化學成分分析技術(shù)(包括常規(guī)、局部、微區(qū)、微量和表面)；3) 力學性能和斷裂韌性的測試技術(shù)；4) 金屬基體組織和第二相以及非金屬夾雜物的觀測與分析技術(shù)；5) 檢查零件表面或內(nèi)部缺陷的無損檢測技術(shù)。選用實驗檢測技術(shù)遵循的原則：1) 考慮失效分析的實際需要應(yīng)根據(jù)失效分析的具體目的、分析的深度和進度要求、 委托人的經(jīng)濟支付能力、分析任務(wù)的難度等因素，來選用有用的檢測技術(shù)；2) 考慮檢測技

20、術(shù)的適用性，即這些檢測技術(shù)是可能實現(xiàn)的和可信的；3) 考慮檢測技術(shù)的經(jīng)濟性，既選用那些實驗費用較低、又能滿足具體要求的檢測技術(shù)。3.2 失效形態(tài)觀測技術(shù)不同類型的失效觀象，具有各自不同的失效形態(tài)特征。 失效形態(tài)的觀察和分析可以推斷出失效的類型（模式）、機理及其產(chǎn)生的原因。3.2.1 宏觀形態(tài)觀測技術(shù) 用肉眼、放大鏡或體視顯微鏡（ 50倍以下）對破斷零件進行直接觀察與分析的方法，稱為失效形態(tài)宏觀分析法。 宏觀分析法是整個機械失效綜合分析的基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。 宏觀檢驗主要解決兩個問題：一是失效的屬性，二是失效的定性原因。 微觀檢驗則是對屬性、原因兩個問題的進一步證實。宏觀斷口學技術(shù)通過肉眼直觀檢

21、查或借助于放大鏡、體視顯微鏡等工具在低倍下進行檢查和研究斷口形貌特征及斷裂類型的一種專門技術(shù)。可為失效分析人員迅速提供有關(guān)斷裂類型、應(yīng)力狀態(tài)、斷裂起源、裂紋擴展路徑、最終斷裂部位等多種重要信息，有助于全局上掌握斷裂失效特點。斷口形貌的宏觀分析內(nèi)容：斷裂源區(qū)；斷裂方向；斷口表面光澤與顏色；晶粒大??；斷口花樣(或花紋)；邊緣情況及冶金缺陷等。3.2.2 光學顯微分析技術(shù)分辨率：光學金相顯微鏡的極限分辨能力為0.2mm，有效放大倍數(shù)1000倍(有效放大倍數(shù)定義為人眼分辨能力與儀器分辨能力之比，人眼分辨能力為0.2mm)。 應(yīng) 用：可以滿足大多數(shù)機械失效開裂形貌分析、金相組織、第二相和夾雜物的觀察。是

22、斷口形貌分析的簡便工具，可方便地從低倍到高倍進行倍率更換。方式：明場、暗場、偏光操作，適應(yīng)不同光學特征物形貌觀察（顯示色彩）。光學金相技術(shù)的應(yīng)用金相分析能提供有關(guān)金屬材料的基體組織、晶粒度、第二相等參數(shù)的定性或定量的觀測結(jié)果，也能提供關(guān)于各種材料缺陷的信息。3.2.3 掃描電鏡分析技術(shù)掃描電鏡的特點和用途 1能直接觀察大尺寸試樣的原始表面大到100x80x50mm或更大尺寸的試樣，對試樣的形狀、粗糙度無特殊要求。 2試樣在樣品室中可動的自由度非常大 其它方式顯微鏡的工作距離只有23mm，只能在兩維空間內(nèi)運動。SEM工作距離大(可大于15mm)，焦深大，試樣可在三維空間內(nèi)觀察。 3觀察試樣的視場

23、大 對于100mm熒光屏尺寸的顯像管在20倍時可觀察試樣的視場范圍達5mm。 4景深大，圖像富有立體感 SEM的景深比透射電鏡大10倍，比光學顯微鏡大幾百倍。富有立體感。 5放大倍數(shù)的可變范圍很寬，且不用經(jīng)常對焦 從10倍到20萬倍連續(xù)可調(diào)，不用重新對焦，十分方便。 6在觀察原塊試樣方法中，它能得到高分辨率和真實的形貌 SEM分辨率優(yōu)于100Å，介乎透射電鏡(幾Å)和光學顯微鏡2000 Å之間。 7因電子照射而發(fā)生試樣的損傷和污染程度很少 所用的電子探針電流小，電子探針的直徑小(通常是50 Å到幾百Å)，電子探針的能量也比較小。不固定一點照射試

24、樣，試樣的損傷和污染程度很小。 8能進行動態(tài)觀察 9. 可以從試樣表觀形貌獲得多方面資料 10在觀察形貌的同時，能進行微區(qū)成分分析和晶體學分析 SEM的缺點： 難以確定夾雜物或析出相的晶體結(jié)構(gòu)； 不能分辨夾雜物或析出相的顏色； 掃描電鏡的分辨本領(lǐng)比透射電鏡的低； 掃描電鏡分析的成本比金相顯微鏡高等。3.2.4 透射電鏡分析技術(shù)透射電鏡的主要功能、特點與應(yīng)用1透射電鏡的主要功能是： 1) 識別物體微觀結(jié)構(gòu)細節(jié)，并將這種細節(jié)放大成人們可用肉眼觀察的形貌； 2) 進行物體的形貌像與衍射像的轉(zhuǎn)換。通過改變中間鏡的電流值，可以把樣品的形貌像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮友苌湎?。可以觀察到微觀客體的形狀、大小及分布，可以確定

25、該微觀客體的晶體結(jié)構(gòu) (如非金屬夾雜物或析出相)和類別。2透射電鏡優(yōu)點 1) 在目前已有的各種觀測儀器中，透射電鏡具有最高的分辨本領(lǐng)、最大的放 大倍率、較大的景深等優(yōu)點，適合于觀察各種失效形態(tài)的細微結(jié)構(gòu)。 2) 進行形態(tài)觀察的同時，可以對萃取相和金屬薄膜樣品進行選區(qū)電子衍射以確 定其物相結(jié)構(gòu)。這是TEM的最大優(yōu)點。 3) 可利用二次復型觀察斷口形貌，不損害斷口表面，可多次制取二次復型。 4) 分析型TEM配有能譜儀，除能觀察形貌、確定結(jié)構(gòu)，還能分析化學成分。3透射電鏡的主要缺點 1）樣品制備過程繁雜，而且還容易造成制樣時的人工缺陷(假象)。 2）低倍與高倍對應(yīng)困難。 3）TEM觀察區(qū)小，難于把

26、握整個失效區(qū)域的形貌特征，甚至產(chǎn)生以偏概全的偏差。 4） 透射電鏡屬于大型精密儀器，價格昂貴。透射電鏡在失效分析中的應(yīng)用：（1）失效形貌觀察 主要包括以下三個方面的內(nèi)容： 斷口形貌觀察 金屬顯微組織的觀察： 通過透射電鏡，可以使人們清晰地觀察到金相顯微鏡無法辨別的顯微組織、第二相等的微細結(jié)構(gòu)。 其它失效形態(tài)的觀察：應(yīng)用于磨損和腐蝕等失效形式的分析研究中，通過揭示這些失效的形貌特征，使人們正確地找到失效的形成機制和原因。（2）非金屬夾雜物及析出物的物相結(jié)構(gòu)分析 透射電鏡是目前唯一能夠?qū)Ψ墙饘賷A雜物或析出物等微小晶體進行微區(qū)結(jié)構(gòu)分析的儀器設(shè)備。這種物相結(jié)構(gòu)分析，就是所謂的選區(qū)電子衍射技術(shù)。涉及機械

27、失效件的化學成分分析技術(shù):（1）常規(guī)化學成分分析：確定金屬材料的化學組成及其含量（2）局部化學成分分析（3）表面化學成分分析（4）微區(qū)化學成分分析常規(guī)化學成分分析: 以溶液及液態(tài)化學試劑分析為主，亦稱濕法化學分析。光譜分折: 采用發(fā)射光譜分折和原子吸收光譜分析技術(shù)。其他物理方法: X射線衍射、電子衍射、電子探針、俄歇電子能譜儀、離子探針等方法。雜質(zhì)元素（硫、磷、錫、砷、銻等）和第二相（夾雜物和析出物）在微小區(qū)域內(nèi)（如晶界處）的偏聚，有時會引起金屬發(fā)生脆斷。檢測的手段：俄歇電子能譜儀、離子探針等表面微區(qū)分析。金屬材料常規(guī)濕法化學分析方法：重量分析法；容量分析法；比色分析法等。3.3.3.2 電子

28、探針分析技術(shù)（一）、原 理 當一次電子束（探針束）與試樣發(fā)生相互作用時，將從試樣表面內(nèi)激發(fā)出各種信號，其中包括待測元素的特征X射線（ X射線由于內(nèi)層電子受激發(fā)后躍遷發(fā)射的光波）。電子探針X射線微區(qū)化學成分分析（簡稱電子探針分析）就是以聚焦電子束（一次電子束）激發(fā)試樣表面內(nèi)直徑為1微米區(qū)域，使之產(chǎn)生特征X射線，通過測得特征X射線波長，確定微區(qū)內(nèi)存在的元素；若測得其波長的強度，便知其含量的多少。 功 能：使用電子探針可以了解機械失效源區(qū)組分局部變化的情況?？煞治鑫⒚追秶鷥?nèi)除氫、氦、鋰以外的所有元素。特點 (1) 分析區(qū)域小：幾立方微米100Å左右，常用直徑約1mm的電子束。 (2) 靈敏

29、度高：相對檢測極限達0.005(重量)，絕對極限為10-140-15g。 (3) 可直接觀察選區(qū)：可直接觀察試樣表面的顯微組織，準確分析微區(qū)域。 (4) 制樣方便：一般金相試樣即可供電子探針分析用。 (5) 不損壞試樣：除必要的取樣和制樣外，不受損傷和污染。 (6) 可作多種分析：可分析的信號多，除特征X射線外，還可用背散射電子、吸收電子和二次電子成像。弱 點：不能分析太小(約1mm以下) 質(zhì)點或區(qū)域，輕元素分析靈敏度低等3.3.3.3 離子探針分析技術(shù)（一）、 原 理 用一次離子(具有幾十至幾萬電子伏特的動能)轟擊固態(tài)樣品表面，樣品中的某些原子由于獲得了足夠多的能量而從晶格結(jié)點上彈出，并與其

30、周圍原子發(fā)生碰撞，形成一系列碰撞環(huán)。結(jié)果一些能量較高的原子或正、負離子從表面層中逸出。把這種逸出的離子稱作二次離子。離子探針就是以這種二次離子為檢測對象，通過對它們進行加速、聚焦、分離和檢測而進行表面微區(qū)成分分折的。離子探針高靈敏度的全元素顯微成分分析儀器。（1）絕對敏感度達10-18一10-19g；（2）相對靈敏度為10100 ppm；（3）能完成電子探針無法進行的對H、He、Li等元素的檢測；（3）分析的表面尺寸可控制在12mm。分析深度能控制在每秒101000Å。（4）剝層分析可提供三維空間的元素分布信息，其深度分辨率為50100 Å。 可用以研究金屬擴散、氧化、催化

31、、腐蝕以及其它表面問題。離子探針微區(qū)成分分析的弱點： 1）定量分析的準確度不如電子探針； 2) 在濺射過程中會產(chǎn)生高價離子和多原子離子，使分析困難； 3) 對試樣有輕微損壞作用； 4) 儀器要求較高的真空度，一般不低于10-7Pa。 5）離子探針試樣有一定要求超聲波清洗；試樣表面應(yīng)平滑；粉末狀樣品，要加壓成型，或埋入軟質(zhì)金屬中；應(yīng)避免樣品中含有有機物質(zhì)或吸收氣體。3.3.3.4 俄歇電子能譜分析技術(shù)（一）原理 當用具有足夠能量(210eV)的電子束轟擊樣品表面時，樣品表層原子的內(nèi)層電子因受激發(fā)而發(fā)生躍遷，躍遷電子釋放多余能量而使更高能級上的電子受到激發(fā)而逸出到固體樣品表面之外。這種物理現(xiàn)象就是

32、俄歇效應(yīng)，逸出的電子，叫作俄歇電子。俄歇電子的能量是表征元素特征的一種物理量。俄歇電子能譜分析，就是通過檢測不同元素的俄歇電子能量而對樣品表層進行定性和定量分析的。俄歇電子能譜分析儀的特點 1 優(yōu) 點 1）分析測定輕元素的靈敏度很高，尤其是對于鋼鐵中采用其它方法很難準確測定的碳、氮、氧、磷、硫等元素，具有相當高的測定靈敏度。 2）該法能夠測定距表面幾個原子層厚度范圍內(nèi)的元素成分。 3）該方法屬于非破壞性分析方法。 2 缺 點 1) 在操作時要求超高真空度(10-710-8Pa)，操作復雜，周期長。 2) 定量分析的準確度不如電子探針。 3) 一次電子束可能誘發(fā)分解、表面擴散、體積擴散、脫離、吸

33、附等。例 如，在測定過程中，SiO2、A12O3、TiO2可能被還原，磷、硫可能發(fā) 生擴散。 4) 在進行離子剝離時，可能發(fā)生選擇剝離，即特定元素優(yōu)先被濺射或遺 留下來, 可能引起某些元素在表面上濃化，從而造成假象。 由于俄歇電子能譜儀價格昂貴，測試操作繁雜、周期很長等，使這種 測試技術(shù)的應(yīng)用受到了很大的限制。3.3.4 鐵譜分析技術(shù)鐵譜技術(shù)的基本原理：利用高梯度強磁場的作用，將從設(shè)備潤滑系統(tǒng)內(nèi)采取的油樣中分離出磨損顆粒，并借助不同儀器檢驗分析這些磨損顆粒的形貌、大小、數(shù)量、成份、分布等，從而對機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)工況，關(guān)鍵零件的磨損狀態(tài)進行分析和判斷。特 點： 傳統(tǒng)的檢測方法停機、拆卸零件、檢查零

34、件表面的磨損狀況。缺點：由于檢修最佳時期錯過，招致嚴重磨損，甚至發(fā)生事故（“欠維修”）；尚未到檢修期就進行停機、檢修( “過維修”)，增加了不必要的維修費用，影響了生產(chǎn)。 采用鐵譜分析技術(shù)（在線動態(tài)檢測） ，不需要拆卸，通過檢測磨損粒子而監(jiān)測機械設(shè)備摩擦磨損狀況，避免“欠維修”或“過維修” 現(xiàn)象。 凡具有摩擦磨損的機械設(shè)備，都可借助于鐵譜儀而實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測。3.4機械性能測試與分析：（1）硬度；（2）拉伸強度；（3）沖擊韌性；（4）斷裂韌性；（5）疲勞強度；（6）蠕變強度；（7）應(yīng)力腐蝕開裂敏感性；（8）氫脆敏感性；（9）腐蝕疲勞抗力；（10）殘余應(yīng)力的分析與測試3.5 基體材料組織和物相分析技

35、術(shù) 第二相指非金屬夾雜物和碳化物(滲碳體除外)、氮化物、金屬間化合。第二相的形狀、數(shù)量、大小，尤其是分布，直接影響材料的各種性能。主要分析方法及工具：（1）金相組織分析技術(shù)包括光學金相分析和電子金相分析(主要為掃描電鏡分析) 。（2）電子衍射分析技術(shù)透射電子顯微鏡（3）X射線衍射分析技術(shù)X射線衍射儀（4）物理化學相分析技術(shù)3.7 失效分析樣品的選取與保護大試樣多用火焰切割,需注意的問題：（1）火焰切割所經(jīng)過的地方和近鄰，是否需要表層質(zhì)量(缺陷)和內(nèi)部質(zhì)量(缺陷)的數(shù)據(jù)，如果需要，就應(yīng)事先對該地區(qū)進行無損檢驗；（獲取表面信息后）（2）切割時一定要遠離斷口或裂紋，以防止產(chǎn)生不利后果；（避免損傷）（

36、3）切取前要做宏觀照相，記載原來的圖象和切取試樣的部位；（留下記錄）（4）避免熔滴飛濺到斷口面上。（避免傷害）取樣原則： （1）代表性：斷口的力學性能和金相試樣，必須在斷裂源附近選取，而對比樣，一定要在遠離斷口的正常部位上切取。 （2）對比性：損傷區(qū)和遠離損傷區(qū)的非損傷區(qū)均應(yīng)取樣。 （3）典型性：斷口要做適當?shù)倪x擇，以便抓住重點，迅速找到斷裂源。 （4）做標記：做好試樣標號是為了避免弄混斷口部位。長的斷口要分段觀察，取樣要依次作上標號，以防弄亂斷口順序。3.7.2 失效件斷口的清洗與保存斷口和斷裂源是失效起因的載體，裂紋擴展記錄著損壞的發(fā)展過程。 1、斷口保護原則：（1）在失效分析過程中，不得

37、使之遭到外加的污染、腐蝕、擦傷。（2）要絕對禁止不懂斷口分析的人員去觸模或處理斷口。（3）斷口在移動或運送過程中應(yīng)嚴格保護。如可用泡沫塑料包裹并用布包扎，外面再用塑料袋封起。在袋內(nèi)應(yīng)裝一些硅膠，用于吸收潮氣，防腐蝕。 2、常見保護方法：（1）把有斷裂源的斷口試樣放在干燥器或真空貯存器內(nèi)；（2）保存大的斷口做示范試樣，可將25的醋酸纖維素丙酮溶液用軟毛刷涂在斷口上。涂刷時要使凹陷處都涂滿溶液，不要留有氣泡。 3、對斷口保護用涂層材料的主要要求 1) 不與金屬基體發(fā)生化學反應(yīng)； 2) 能隔絕環(huán)境對斷口的侵蝕； 3) 在需要觀察斷口時能容易地清除干凈而不損傷斷口。3斷口的清洗（1）斷口上面產(chǎn)物類型：

38、 各種碎片、腐蝕產(chǎn)物、氧化物和沉積物。（2）清洗斷口的目的：清除后才能看清斷口的真實形貌。（3）提前取樣： 首先從覆蓋于斷口上的上述碎片和沉積物中取樣，從中獲得某些重要的信息，這對了解斷裂的原因有時是很關(guān)鍵的。如應(yīng)力腐蝕開裂、金屬致脆等，先要在未清洗的原始斷口上用能譜或電子探針分析表面產(chǎn)物的化學成分，待這一重要步驟完成之后，再清洗斷口。（4）不得傷害斷口： 考慮清洗方法對斷口的損傷。如非必要和沒有絕對把握時不做化學清洗，因為它對斷口可能會造成損傷。4通常采用的清洗方法 1) 用干燥而清潔的壓縮空氣噴吹，或用柔軟毛刷輕刷； 2) 用有機溶劑浸泡清洗； 3) 用醋酸纖維素紙(AC紙)在丙酮中軟化后

39、緊粘在斷口上，待干燥后撕揭下來，如此反復幾次，直到清除干凈為止； 4) 浸在洗滌劑中用超聲波振蕩清洗；5) 用電化學電解清洗 6) 用化學浸蝕法清除4.2.1 斷裂類型及分類斷裂的分類方法：（1）按服役條件分類 1）過載斷裂由于載荷不斷增大，或工作載荷突然增加從而導致構(gòu)件的斷裂。包括靜載斷裂或動載斷裂（如沖擊、爆破）。 2）疲勞斷裂在循環(huán)應(yīng)力（最大值低于拉伸強度）作用下，材料經(jīng)過一定的疲勞周次后裂紋形核、擴展、斷裂。 3）蠕變斷裂在中高溫條件下加恒應(yīng)力，經(jīng)過一定時間的蠕變變形后導致材料的斷裂。 4）環(huán)境斷裂指包括應(yīng)力腐蝕、氫致開裂（氫脆）、腐蝕疲勞以及低熔點金屬致脆斷裂等。由于存在腐蝕介質(zhì)、氫

40、或低熔點金屬吸附，經(jīng)過一定時間后在低的外應(yīng)力下就能導致裂紋的形核和擴展直至零構(gòu)件斷裂。（2）按斷裂應(yīng)變分類 根據(jù)零件斷裂前所產(chǎn)生的應(yīng)變量的大小可分為： 1）韌性（或塑性）斷裂材料斷裂前的宏觀塑性變形（延伸率或斷裂應(yīng)變）或斷裂前所吸收的能量（斷裂功或沖擊值）較大。有明顯征兆 2）脆性斷裂斷裂前沒有宏觀塑性變形或塑性應(yīng)變很小，即延伸率、斷裂應(yīng)變或斷裂功很小（如延伸率小于25）。突發(fā)，危險性大 3）韌性脆性混合型斷裂（準脆性斷裂）當變形在510范圍內(nèi)出現(xiàn)的斷裂，均可稱為韌性脆性混合型斷裂。 斷口特征：脆性斷裂有穿晶脆斷（如解理斷裂、疲勞斷裂）和沿晶脆斷（如回火脆、氫脆）之分。有人把沒有宏觀塑性應(yīng)變的

41、材料，如玻璃和陶瓷，稱為脆性材料，而把塑性應(yīng)變很小的材料，如金屬間化合物，稱為準(或半)脆性材料。（3）按斷裂路徑分類 依斷裂路徑的走向通?？煞譃榇┚嗔押脱鼐嗔褍深悾?1）穿晶斷裂裂紋穿過晶粒內(nèi)部擴展。穿晶斷裂可以是塑性的，也可以是脆性的。前者斷口具有明顯的韌窩花樣，后者斷口的主要為解理花樣。 2）沿晶斷裂斷裂沿著晶粒邊界擴展，可分為沿晶脆斷和沿晶韌斷（在晶界面上有淺而小的韌窩）。 實際斷裂失效斷口上常常是既有沿晶斷裂，又有穿晶斷裂的混合型斷裂。（4）按斷裂機制分類 按斷裂機制分為解理、準解理、韌窩、滑移分離、沿晶及疲勞等多種斷裂。宏觀斷口三要素：鋼的光滑圓棒試樣室溫拉伸或沖擊斷口，通常可

42、分為三個宏觀特征區(qū)，即纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇區(qū)。即斷口宏觀特征三要素。纖維區(qū)該區(qū)一般位于斷口的中央，是材料處于平面應(yīng)變狀態(tài)下發(fā)生的斷裂，呈粗糙的纖維狀，屬正斷型斷裂。纖維區(qū)的宏觀平面與拉伸應(yīng)力軸相垂直，斷裂在該區(qū)形核。放射區(qū)該區(qū)緊接纖維區(qū)，是裂紋由緩慢擴展向快速的不穩(wěn)定擴展轉(zhuǎn)化的標志，其特征是放射線花樣。放射線發(fā)散的方向為裂紋擴展方向。放射條紋的粗細取決于材料的性能、微觀結(jié)構(gòu)及試驗溫度等。剪切唇區(qū)斷裂過程的最后階段出現(xiàn)剪切唇區(qū)。剪切唇區(qū)表面較光滑，與拉伸應(yīng)力軸的交角約45º，屬切斷型斷裂。它是在平面應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的快速不穩(wěn)定擴展。剪切唇大小是應(yīng)力狀態(tài)及材料性能的函數(shù)。斷口三要素在斷裂

43、失效分析中的應(yīng)用 裂紋源位置的確定在通常情況下，斷裂源位于纖維狀區(qū)的中心部位。在一般條件下，放射條紋收斂處為斷裂源位置； 裂紋擴展方向的確定放射條紋指向裂紋擴展方向。裂紋的擴展方向是由纖維區(qū)指向剪切唇區(qū)方向。板材零件斷口上放射區(qū)的宏觀特征為人字條紋，其反方向為裂紋的擴展方向。 斷口上有二或三種要素區(qū)時，剪切唇區(qū)是最后斷裂區(qū)。4.4.2 裂紋源或斷裂源位置的判別裂紋分析斷裂件的確定；裂紋源位置的判別和診斷；裂紋路徑和走向分析；裂紋微觀特征分析等。 1分析對象的確定 斷裂失效分析中確定首斷件或肇事件找出主斷口或主裂紋。確定首斷件的原則：(a) 當各斷裂件中，既有延性斷裂，又有脆性斷裂時，一般脆性斷

44、裂件發(fā)生在前，延性斷裂件發(fā)生在后； (b) 當各斷裂件中，既存在脆性斷裂件，又存在疲勞斷裂件時，則疲勞斷裂件應(yīng)為首斷件； (c) 當存在兩個或兩個以上的疲勞斷裂件時，低應(yīng)力疲勞斷裂件出現(xiàn)在前，而大應(yīng)力疲勞斷裂件出現(xiàn)在后； (d) 當各斷裂件均為延性斷裂時，則應(yīng)根據(jù)各零件的受力狀態(tài)、結(jié)構(gòu)持性、斷裂的走向、材質(zhì)與性能等進行綜合分析與評定，才能找出首先斷裂失效件。2. 確定主斷口或主裂紋的方法 碰到在同一斷裂失效件上出現(xiàn)多個斷口或多條裂紋時（如渦輪盤的斷裂）需要從中準確地找出首先開裂的部位主斷口或主裂紋。 常用確定方法： （1） T型法如果在一個零件上有兩條相交的裂紋構(gòu)成“T”型，或一個零件上出現(xiàn)兩

45、塊或兩塊以上碎片時，將其合攏起來（注意不要將其斷面相互碰撞），其斷裂構(gòu)成“T”型。A為主裂紋，B裂紋為二次裂紋。A裂紋阻止了B裂紋向前擴展。裂紋源處在A裂紋的兩端。（2） 分叉法：機械零件在斷裂過程中，往往在出現(xiàn)一條裂紋后，要產(chǎn)生多條分叉或分支裂紋。一般裂紋的分叉或分支的方向為裂紋的擴展方向，其反方向為斷裂的起始方向（裂源位置）。主裂紋寬而長。（3） 變形法：當機械零件在延性斷裂過程中產(chǎn)生變形并斷成幾塊時，可測定各碎塊不同方向上的變形量大小，變形量大的部位為主裂紋，裂紋源在主裂紋所形成的斷口上，其它部位為二次裂紋。圖示A為主裂紋。（4） 氧化顏色法：氧化腐蝕比較嚴重、顏色較深的部位，是主斷裂部

46、位，而氧化腐蝕較輕、顏色較淺的部位是二次裂紋。（5） 疲勞裂紋長度法：疲勞裂紋長、疲勞弧線或條帶間距密者，為主裂紋或主斷口，反之為次生裂紋或二次斷口。3. 確定裂紋源的方法 除了結(jié)合前面介紹的確定主斷口或主裂紋的方法分析裂紋源外，還可以依據(jù)下述途徑確定裂紋源位置：（1） 裂隙大小判斷法：將斷裂的兩部分拼合，一般情況下縫隙大的部分為裂紋源（如圖）。（2） 放射狀條紋或人字紋的收斂處為裂源：如果主裂紋斷口宏觀形貌具有放射狀的撕裂棱線或呈人字花樣，則放射狀撕裂棱的收斂處即為斷裂的起源位置（見圖）。同樣人字紋收斂處（即人字頭指向處）亦為裂源，人字紋的方向即為裂紋擴展方向。4.5 金屬斷裂的主要類型與機

47、理重要斷裂機理類型： 韌窩斷裂； 滑移分離； 解理和準解理斷裂； 疲勞斷裂； 沿晶斷裂4.5.1 穿晶韌窩斷裂 韌窩（又稱作迭波、孔坑、微孔、微坑等）是金屬延性斷裂的主要微觀特征。 韌窩形成：材料在微區(qū)范圍內(nèi)塑性變形產(chǎn)生的顯微空洞形核長大聚集連接，而導致斷裂后，在斷口表面上所留下的痕跡。 注意：雖然韌窩是延性斷裂的微觀特征，但不能僅僅據(jù)此就作出斷裂屬延性斷裂的結(jié)論，延性斷裂與脆性斷裂的區(qū)別在于斷裂前是否發(fā)生可察覺的塑性變形。脆性斷裂斷口上個別區(qū)域也可能由于微區(qū)塑變而形成韌窩。1韌窩的形成韌窩形成的機理比較復雜，大致可分為：顯微空洞的形核長大聚集三階段2韌窩的形狀 韌窩的形狀主要取決于所受的應(yīng)力

48、狀態(tài)，最基本的韌窩形狀有等軸韌窩、撕裂韌窩和剪切韌窩三種，如圖所示，后兩種又稱拉長韌窩，見圖。三種基本韌窩形態(tài)示意圖（a）等軸韌窩（b）剪切韌窩（c）撕裂韌窩（d）拉長韌窩 4.5.2 滑移分離 金屬的斷裂（除理想的解理斷裂外）過程均起始于變形。 金屬的塑性變形方式：滑移；孿生；晶界滑動；擴散性蠕變 滑移變形是最重要的變形方式。過量的滑移變形出現(xiàn)滑移分離，微觀形貌有滑移臺階、蛇形花樣、漣波花樣等。 孿生一般在低溫下才起作用，高溫下晶界滑動和擴散性蠕變較為重要。 1滑移帶 晶體材料的滑移面與晶體表面的交線稱為滑移線，滑移部分的晶體與晶體表面形成的臺階，一般稱為滑移臺階。由這些數(shù)目不等的滑移線或滑

49、移臺階組成的條帶稱為滑移帶?；茙е懈骰凭€之間的區(qū)域為滑移層，滑移層寬度在50500Å之間。 隨著外力的增加，滑移帶不斷加寬；在原有滑移帶之間會出現(xiàn)新滑移帶。 金屬材料滑移的一般規(guī)則： 滑移方向總是原子的最密排方向； 滑移通常在最密排的晶面上發(fā)生； 滑移首先沿具有最大切應(yīng)力的滑移系發(fā)生。2滑移的形式 晶體材料產(chǎn)生滑移的形式： 一次滑移；二次滑移；多系滑移；交滑移；波狀滑移；滑移扭折等3滑移分離斷口形貌 滑移分離的基本特征： 斷面傾斜，呈45º角；斷口附近有明顯的塑性變形，滑移分離發(fā)生在平面應(yīng)力狀態(tài)下（如圖）。 滑移分離的微觀特征：滑移線或滑移帶；蛇形花樣；漣波花樣；延伸區(qū)

50、4.5.3 解理斷裂解理斷裂是金屬在正應(yīng)力作用下，由于原子結(jié)合鍵的破壞而造成的沿一定的晶體學平面(即解理面)快速分離的過程。解理斷裂是脆性斷裂的一種機理，但有時伴有一定的微觀塑性變形。解理面一般是表面能量最小的晶面。面心立方晶系的金屬及合金，在一般情況下，不發(fā)生解理斷裂。 1、宏觀特征幾乎沒有塑性變形，斷口邊緣很少有剪切唇。斷口表面一般垂直于最大正應(yīng)力方向。斷口呈結(jié)晶狀小刻面、“放射狀”或“人字形”花樣。典型的解理斷口微觀形貌特征：（1）解理臺階；（2）河流花樣；（3）“舌”狀花樣；（4）魚骨狀花樣；（5）扇形花樣；（6）瓦納線等。 所有解理特征花樣，都是局部發(fā)生微觀塑性變形形成的。 3影響解

51、理斷裂的因素影響解理斷裂的因素：環(huán)境溫度；介質(zhì)；加載速度；材料的晶體結(jié)構(gòu)；顯微組織；應(yīng)力大小與狀態(tài)等。4.5.4 準解理斷裂 準解理斷裂是介于解理斷裂和韌窩斷裂之間的一種過渡斷裂形式，它與解理斷口有相似的形貌特征。是一種脆性穿晶斷口。 準解理斷裂沿一定的結(jié)晶面擴展，斷口上雖有河流花樣特征，但又有較大的塑性變形產(chǎn)生的撕裂棱。塑性變形量大于解理斷裂又小于延性斷裂。 形貌特征：準解理斷口宏觀形貌比較平整，基本上無宏觀塑性變形或有極少的宏觀塑性變形。斷口大多呈現(xiàn)結(jié)晶狀，小刻面亮但不發(fā)光。準解理斷口也經(jīng)常顯示較明顯的放射狀花樣。準解理的形成過程： 首先在不同部位（如回火鋼的第二相粒子處)，同時產(chǎn)生許多解

52、理裂紋核，然后按解理方式擴展成解理小刻面，最后以塑性方式撕裂，與相鄰的解理小刻面相連，形成撕裂棱。 準解理斷口與解理斷口的不同之處： 準解理斷裂起源于晶粒內(nèi)部的空洞、夾雜物、第二相粒子。而不像解理斷裂那樣，斷裂源在晶粒邊界或相界面上。 裂紋傳播的途徑不同，準解理是由裂源向四周擴展，不連續(xù)，而且多是局部擴展。解理裂紋是由晶界向晶內(nèi)擴展，表現(xiàn)河流走向。 準解理小平面的位向并不與基體（體心立方）的解理面100嚴格對應(yīng)，相互并不存在確定的對應(yīng)關(guān)系。 在調(diào)質(zhì)鋼中準解理小刻面的尺寸比回火馬氏體的尺寸要大得多，它相當于淬火前的原始奧氏體晶粒尺度。4.5.5 沿晶斷裂 沿晶斷裂（晶間斷裂）是多晶體沿不同取向的

53、晶粒所形成的沿晶粒界面分離，即沿晶界發(fā)生的斷裂現(xiàn)象。沿晶斷裂類型: 沿晶韌窩斷裂；沿晶脆性斷裂。4.5.6 疲勞斷裂疲勞斷裂材料(或構(gòu)件)在交變應(yīng)力或循環(huán)負荷反復作用下發(fā)生的斷裂。1、疲勞斷裂過程（三階段）疲勞斷裂過程疲勞裂紋的萌生；裂紋穩(wěn)定擴展；裂紋失穩(wěn)斷裂疲勞條帶的主要特征： a疲勞條帶是一系列基本上相互平行的、略帶彎曲的波浪形條紋，并與裂紋局部擴展方向相垂直； b每一條條帶代表一次應(yīng)力循環(huán)，每條條帶表示該循環(huán)下裂紋前端的位置，疲勞條帶在數(shù)量上與循環(huán)次數(shù)相等； c疲勞條帶間距(或?qū)挾?隨應(yīng)力強度因子幅的變化而變化； d. 疲勞斷面通常由許多大小不等、高低不同的小斷塊所組成，各個小斷塊上的疲勞條帶并不連續(xù)，且不平行（如圖）； e斷口兩側(cè)斷面上的疲勞條帶基本對應(yīng)。(4) 疲勞條帶的形成機理 疲勞裂紋擴展機理主要類型：裂紋的連續(xù)擴展模型；裂紋的不連續(xù)擴展模型 疲勞條帶的形成機理主要模型：a疲勞裂紋尖端在一次循環(huán)中的壓縮階段，裂紋的兩個面緊靠在一起，裂紋尖端表面產(chǎn)生塑性變形，接著在下半個拉伸循環(huán)中，裂紋角度張開，并使裂紋擴展形成了一個條帶。屬于疲勞裂紋的連續(xù)擴展b疲勞裂紋尖