失效分析實驗

失效分析實驗第1頁/共28頁拉伸韌性斷口形貌分析實驗?zāi)康膶嶒瀮x器實驗原理實驗步驟第2頁/共28頁1.實驗?zāi)康牧私獠牧显诶鞈?yīng)力狀態(tài)下的脆性趨向。觀察、比較低碳鋼(20鋼)的拉伸過程及破壞現(xiàn)象。觀察韌性斷裂斷口形貌。第3頁/共28頁2.實驗儀器材料拉伸試驗機金相顯微鏡拉伸試樣第4頁/共28頁3.實驗原理斷口分析是斷裂件失效分析的基礎(chǔ)。通過斷口的宏觀和微觀分析顯示其組織和各種缺陷的形態(tài)、分布特征，識別斷裂裂紋的萌生位置及裂紋的走向，從而判斷斷裂的途徑和性質(zhì)，確定斷裂的原因及其斷裂機理。按照斷裂性質(zhì)斷口可分為韌性斷裂，脆性斷裂，疲勞斷裂。本實驗試樣材料為低碳鋼（20鋼），試樣尺寸按照國標(biāo)GB228－87“金屬拉伸試驗方法”中規(guī)定采用圓柱形比例短試樣。低碳鋼作為塑性材料的代表，在常溫、靜荷下做拉伸實驗。將試件安裝在試驗機的上下夾頭中，加載后，觀察試件的受力、變形直至破壞的全過程。在金相顯微鏡下觀察斷口組織和形貌。第5頁/共28頁4.實驗步驟了解拉伸試驗機的結(jié)構(gòu)和原理，掌握操作方法。安裝試樣在試驗機上進行拉伸實驗加載。觀察試樣的宏觀和微觀斷口。繪出斷口形貌示意圖在金相顯微鏡下觀察，鑒別斷口區(qū)域，估測纖維區(qū)的面積。第6頁/共28頁a)拉伸斷口畫出斷口形貌，估算各部分面積比%第7頁/共28頁拉伸脆性斷口形貌分析實驗?zāi)康膶嶒瀮x器實驗原理實驗步驟第8頁/共28頁1.實驗?zāi)康牧私獠牧显诶鞈?yīng)力狀態(tài)下的脆性趨向。觀察、比較鑄鐵的拉伸過程及破壞現(xiàn)象。觀察脆性斷裂斷口形貌。第9頁/共28頁2.實驗儀器材料拉伸試驗機金相顯微鏡拉伸試樣第10頁/共28頁3.實驗原理斷口分析是斷裂件失效分析的基礎(chǔ)。通過斷口的宏觀和微觀分析顯示其組織和各種缺陷的形態(tài)、分布特征，識別斷裂裂紋的萌生位置及裂紋的走向，從而判斷斷裂的途徑和性質(zhì)，確定斷裂的原因及其斷裂機理。按照斷裂性質(zhì)斷口可分為韌性斷裂，脆性斷裂，疲勞斷裂。本實驗試樣材料為鑄鐵，試樣尺寸按照國標(biāo)GB228－87“金屬拉伸試驗方法”中規(guī)定采用圓柱形比例短試樣。鑄鐵作為脆性材料的代表，在常溫、靜荷下做拉伸實驗。將試件安裝在試驗機的上下夾頭中，加載后，觀察試件的受力、變形直至破壞的全過程。在金相顯微鏡下觀察斷口組織和形貌。第11頁/共28頁4.實驗步驟了解拉伸試驗機的結(jié)構(gòu)和原理，掌握操作方法。安裝試樣在試驗機上進行拉伸實驗加載。觀察試樣的宏觀和微觀斷口。繪出斷口形貌示意圖在金相顯微鏡下觀察，鑒別斷口區(qū)域，估測纖維區(qū)的面積。第12頁/共28頁第13頁/共28頁沖擊斷口形貌分析實驗?zāi)康膶嶒瀮x器實驗原理實驗步驟第14頁/共28頁1.實驗?zāi)康牧私鉀_擊實驗的意義，材料在沖擊載荷作用下所表現(xiàn)的性能。了解溫度、材料性能對金屬沖擊韌性的影響。第15頁/共28頁2.實驗儀器擺錘式?jīng)_擊試驗機金相顯微鏡試樣為GB/T229-1994規(guī)定10×10標(biāo)準(zhǔn)夏氏V型缺口試樣。第16頁/共28頁第17頁/共28頁3.實驗原理沖擊實驗是研究材料對于動荷抗力的一種實驗，和靜載荷作用不同，由于加載速度快，使材料內(nèi)的應(yīng)力驟然提高，變形速度影響了材料的機構(gòu)性質(zhì)，所以材料對動載荷作用表現(xiàn)出另一種反應(yīng)。往往在靜荷下具有很好塑性性能的材料，在沖擊載荷下會呈現(xiàn)出脆性的性質(zhì)。此外在金屬材料的沖擊實驗中，還可以揭示了靜載荷時，不易發(fā)現(xiàn)的某結(jié)構(gòu)特點和工作條件對機械性能的影響（如應(yīng)力集中，材料內(nèi)部缺陷，化學(xué)成分和加荷時溫度，受力狀態(tài)以及熱處理情況等），因此它在工藝分析比較和科學(xué)研究中都具有一定的意義。第18頁/共28頁4.實驗步驟測量缺口處的試件尺寸。調(diào)整沖擊試驗機指針調(diào)到““零點””根據(jù)試件材料估計所需破壞能量，先空打一次，測定機件間的摩擦消耗功。將試件裝入在沖擊試驗機上，應(yīng)使沒有缺口的面朝向擺錘沖擊的一邊，缺口的位置應(yīng)在兩支座中間，要使缺口和擺錘沖刃對準(zhǔn)。將擺錘舉起同空打時的位置，打開鎖桿。使擺錘落下，沖斷試件。觀察沖斷試樣截面斷口上各區(qū)形貌特征，并估算各區(qū)的面積比。第19頁/共28頁沖擊韌性與斷口形貌的關(guān)系。低碳鋼（塑性）和鑄鐵（脆性）在沖擊作用下所呈現(xiàn)的斷口形貌特征圖。第20頁/共28頁第21頁/共28頁疲勞斷口形貌分析實驗?zāi)康膶嶒瀮x器實驗原理實驗步驟第22頁/共28頁1.實驗?zāi)康挠^察疲勞失效現(xiàn)象和斷口特征。了解測定材料疲勞極限的方法。第23頁/共28頁2.實驗儀器疲勞試驗機游標(biāo)卡尺圓弧形光滑小試樣

第24頁/共28頁3.實驗原理疲勞破壞是一個裂紋形成、擴展、直至最終斷裂的過程。斷裂時，宏觀上沒有明顯的塑性變形，因此表現(xiàn)為脆斷。疲勞斷口明顯地分成光滑區(qū)（裂紋擴展區(qū)）和粗糙區(qū)（最后斷裂區(qū)）。最大應(yīng)力σmax與壽命N的關(guān)系曲線稱為應(yīng)力-壽命曲線或S-N曲線。應(yīng)力不超過σr時，壽命N可無限增大，稱為疲勞極限或持久極限。第25頁/共28頁4.實驗步驟將試樣安裝于套筒上，擰緊兩根連接螺桿，使與試樣成為一個整體連接撓性連軸節(jié)，加上砝碼開機前托起砝碼，在運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，迅速無沖擊地加上砝碼