失效分析名词解释

1.失效：指机械或机械零件在使用过程中或使用前的试验过程中由于形状、尺寸、组织或性能发生变化而引起的构件不能完满的完成指定的功能或丧失原设计功能的现象。2.失效分析：分析研究机械构件失效过程中的特征和规律，并找出损坏原因的一门科学基础。3.晶内偏析：凝固形成的晶体内部由于扩散不均匀引起的偏析4.晶间偏析：凝固形成的枝状晶由于扩散不均匀引起的偏析5.区域偏析：浇注铸锭，凝固时外层区域富集高熔点组元，心部富集低熔点组元，同时也富集着凝固时析出的非金属杂质和气体等现象，称为区域偏析6.比重偏析：金属冷凝过程中，如果析出的晶体与余下的溶液两者密度不同时，这些晶体更倾向于在溶液中下沉或上浮，由此所形成化学成分不均现象称为比重偏析7.低温回火脆性：合金钢淬火得到M体组织后在250-400℃回火使钢脆化，脆化的钢不能通过低温回火加热的方法消除，又称不可逆回火脆性8.高温回火脆性：合金钢淬火得到M体组织后在450-600℃回火或在650℃回火以后缓慢冷却速度经过350-600℃或在350-600℃长期加热都使钢产生脆化，已脆化的钢重新加热到650℃快冷可恢复韧性，又称可逆回火脆性9.化学腐蚀：环境介质中的某些组分在与金属表面接触时取得金属原子的价电子而被还原，与失去价电子的被氧化的金属“就地”形成腐蚀产物的现象称为化学腐蚀10.电化学腐蚀：金属被氧化后成为正离子进入介质或成为难溶化合物留在金属表面。金属失去的电子通过金属材料本身流向金属表面的另一部位，在那里由介质中被还原的物质所接受，按这种途径进行的反应又称为电化学腐蚀11.弹性变形：是在加上载荷后就产生，而在卸除载荷后即消失的变形，当变形消失后，构件的尺寸形状完全恢复到原样12.塑性变形：表示材料中的应力超过屈服极限后，能产生显著的不可逆变形而不立即破坏的性态；这种显著且不可逆的变形称为塑性变形13.塑性变形失效：金属构件产生的塑性变形量超过允许的数值称为塑性变形失效14.蠕变：金属材料在长时间恒温恒应力作用下，即使应力低于屈服强度，也会缓慢地产生塑性变形，称为蠕变15.应力松弛变形：在总变形不变的情况下，构件弹性变形不断转变为塑性变形从而使应力不断降低的过程16.脆性断裂：构件在很少或不发生塑性变形的情况下发生的断裂，因其断裂应力低于材料的屈服强度，又称作低应力断裂17.韧性断裂：构件在断裂前产生显著的宏观塑性变形的断裂称为韧性断裂18.过载断裂：当工作载荷超过构件危险截面所能承受的极限载荷时，使构件发生断裂19.应力腐蚀开裂：金属在应力和腐蚀介质的共同作用下发生的断裂20.氢脆：由于氢而导致金属材料在低应力载荷下的脆性断裂21.疲劳断裂：金属构件在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于金属材料的抗拉强度，有时甚至低于屈服极限，但经过长时间应力循环作用后也会发生突然的脆性断裂22.磨粒磨损：物体表面与硬质颗粒或硬质突出物相互摩擦引起的表面材料损失的现象23.粘着磨损：又称咬合磨损；相对运动物体的真实接触面上发生固相粘着，使材料从一个表面转移到另一表面的现象24.微动磨损：两个配合表面之间由一微小振幅的相对振动所引起的表面损失，包括材料损失，表面形貌变化，表面或亚表层塑性变形或出现裂纹等25.无损检测：利用声电光磁和射线等与被检验物质的相互作用，在不破坏不损伤被检测物的前提下，掌握和了解其内部及近表面缺陷状况的现代检测技术26.失效模拟：又称故障再现，根据现场调查和残骸分析的情况在机械设备和构件发生失效的实际工况条件下使其再次发生同样的失效形式，然后根据试验结果分析失效原因27.残骸分析法：以失效零件为对象，从物理化学的角度对失效零件进行分析的方法28.名称基本假设强度条件应用范围第一强度理论（最大拉应力）最大拉应力引起的材料破坏的原因σ1=【σ】极脆材料，如陶瓷，铸铁第二强度理论（最大拉应变）最大拉应变是引起材料破坏的原因σ11=【σ】压扭联合作用下的材料第三强度理论（最大切应力）最大切应力是引起材料破坏的原因σ111=【σ】塑性材料，如低碳钢、铜、铝第四强度理论（形状改变比能）除了最大切应力，其他面上的切应力都是影响因σ1v=【σ】素塑料材料评价：计算结果不够准确（1）实际材料是非均匀、连续的，存在缺陷（2）传统强度的计算采用较高的安全系数29.弹性变形失效的原因及防护措施？（1）原因：过载、超温或材料变质（2）预防○1选择合适的材料或构件结构○2确定适当的构件匹配尺寸或变形的约束条件○3采用减少变形影响的连接件30.弹性变形的特点：（1）可逆性（2）单值性（3）变形量很小31.塑性变形失效的原因及防护措施？（1）原因：过载（2）措施：○1合理选材○2准确确定构件的工作载荷○3严格按照加工工艺规程对构件成形，减少残余应力○4禁止构件运行超载○5监测腐蚀环境构件强度尺寸的减小32.低熔点金属的接触致脆断裂：焊锡（230℃）镉致脆（325℃）1.什么是失效？失效的几种情况？失效与事故的关系？（1）失效是指机械或机械零件在使用过程中或使用前试验过程中由于形状、尺寸、组织、或性能发生变化而引起的构件不能完满的完成指定功能或丧失原设计功能的现象（2）失效的三种情况：○1完全丧失其功能，如断裂、磨损、变形等○2零件在外部环境作用下部分失去其原有功能○3零件依然能工作，但继续使用无法保证其安全性（3）失效与事故的关系：○1事故是结果，失效强调构件本身的功能状态○2有一定的因果关系，但没有必然关系2.失效过程及原因特点？（1）失效过程不可逆（2）有序性（3）任何一种失效过程是不稳定的（4）累积性3.什么是失效分析？失效分析的分类及意义？（1）失效分析：分析研究机械构件失效过程的特征和规律，并从中找出损坏原因的一门科学基础（2）按失效分析进行的时序性和主要目的分为事前分析、事中分析和事后分析（3）意义：○1促进科学技术的发展○2提高装备及其构件质量○3具有高经济效益和社会效益○4企业分清责任○5促进材料开发4.金属构件的失效形式及原因？（1）形式：○1断裂：单周断裂（韧性断裂和脆性断裂），疲劳断裂（高周疲劳断裂和低周疲劳断裂）○2变形：弹性变形和塑性变形○3表面损伤失效：磨损（磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损）、腐蚀（均匀腐蚀、晶间腐蚀、点蚀）（2）原因：○1设计不合理○2选材不当及材料缺陷○3制造工艺不合理○4使用操作不当和维修不当5.铸态金属组织缺陷？（1）缩孔和疏松（2）冷隔：存在于铸件表面，水纹状或裂纹状，树枝晶明显，组织比基体粗大，周围氧化皮明显（3）针孔：析出的气体（4）偏析：○1晶间偏析与晶内偏析○2区域偏析：外层区域富集低熔点组元，同时富集着凝固时析出的非金属夹杂和气体○3比重偏析○4气泡与白点：气泡（孔）：侵入性气孔、析出性气孔、反应性气孔；气泡有害表现：a降低材料强度、b降低了气密性c降低了耐蚀性和耐热性6.偏析的预防措施：○1净化合金液○2改善凝固条件○3扩散退火处理7.金属锻造及轧制体缺陷（1）内部组织缺陷○1裂纹：内部纵向裂纹：锻造温度过低；内部横向裂纹：加热不均匀○2过热与过烧○3脱碳与增碳○4网状或带状碳化物○5粗大的魏氏体组织（2）表面缺陷：折叠、划痕、结疤、表面裂纹、分层8.金属焊接组织缺陷（1）热裂纹：发生在金属完全凝固之前，存在于固相线附近：分为结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹（2）冷裂纹：焊后冷却过程中形成，发生在热影响区，分为延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹（3）焊接气孔（4）夹渣（5）焊缝形成不良（6）未填满或未焊透（7）过烧9.钢铁热处理产生的组织缺陷：○1氧化脱碳○2内氧化○3过热○4过烧○5淬火软点例：45#调质钢出现淬火软点的原因：a、亚温淬火时淬火保温时间不足或淬火温度设定过低b、冷却时水温过高或没有搅拌使产品在冷却过程中出现高温段冷却不足c、淬火时构件表面存在氧化皮○6回火脆性：（1）低温回火脆性：a合金钢淬火得到马氏体组织后在250-400℃回火使钢脆化，脆化的钢不能再用低温回火的方法消除，又称不可逆回火脆性b产生原因：渗碳体在低温回火时以薄片状在奥氏体晶界析出；杂质元素P等在原奥氏体晶界偏聚（2）高温回火脆性：a合金钢淬火得到马氏体组织后在450-600℃回火或在650℃回火后以缓慢冷却速度经过350-600℃或在350-600℃长期加热使钢脆化，已脆化的钢重新加热到650℃快冷可恢复韧性，又称可逆回火脆性b原因：杂质元素P在原奥氏体晶界偏聚c断口是沿晶断口，岩石状或冰糖状○7石墨化脆性○8淬火裂纹：淬火龟裂、淬火直裂10.氧化发生的条件M+1/2O2=MO○1PO2=PMO时，金属与其氧化物处于平衡状态○2P02PMO金属不稳定具有氧化倾向生成金属氧化物○3PO2PMO金属稳定，金属氧化物具有还原倾向分解成金属11.氧化膜的保护性条件（1）氧化膜应致密完整：V=VMO/VM1（2）氧化物稳定、难熔、不挥发、不易与介质作用破坏（3）氧化膜与基体结合良好，有相近的热膨胀系数，不会自行或受外界作用而脱落（4）氧化膜有足够的强度和塑性以承受一定的应力应变12.电化学反应（1）模型：Zn—Zn2++2e2H+—H2(g)（2）历程：例：锌在含O中性水溶液中的腐蚀Zn—Zn2++2e1/2O2+H2O+2e—2OH-Zn2++2OH-—Zn（OH）2（s）成因：因为电极或材料表面的电化学不均匀性造成的电化学不均匀性：○1金属材料不均匀性：化学成分、组织结构、所受力情况存在差异、表面膜完整性○2环境差异：成分、温度、浓度、空气13.失效分析基本原则○1整体观念原则○2从现象到本质原则○3动态原则○4两分法原则○5立体性原则○6以信息异常论为失效的总的指导原则14.失效分析的思路：○1“撒网式”的失效分析：考虑人、机械设备、材料、工艺制造方法、管理和环境条件的失效分析思路○2按失效类型的分析○3残骸分析法：以失效零件为对象从物理化学的角度对失效零件进行分析的方法，着眼于微观○4失效系统工程分析法：以失效系统为范畴，以统计图表和逻辑的方法为主，立足于宏观15.相关性分析思路方法：用于具体零部件○1按失效构件制造全过程及使用条件的分析方法○2根据产品的失效形式及失效模式○3四“M”例：40Gr钢轴类件断裂应从几方面分析（1）审查设计：a设计技术：标准使用不当，使用条件不清楚，设计判据不符，高应力区有缺口等b与用户联系有误，对现场调查不符，认识不符（2）材料分析：a材料的缺陷：材料成分不合格，铸锻造有缺陷，材料组织不符合要求，夹杂物超标等b材料有误：材料选择错误（3）加工制造缺陷分析：a热处理缺陷：热处理不当b冷加工及装配有误：装配不当、异物导入、冷加工缺陷等（4）使用及维护情况分析：a使用不当：超载、超速、超温、急剧相变等b经年劣化：使用年限过长，检验有误，维修有误16.失效分析报告内容：○1概述：任务目、要求、失效事件的自然情况○2失效事件的调查结果：失效事件的损害情况、失效工件的技术要求○3分析结果：实验过程和结果○4问题的讨论○5结论和建议：失效的原因和机理，给出补救和预防措施○6附件：以附件的形式给出原始记录和图片○7分析人员签名和日期17.一般通用的失效分析程序○1保护失效现场○2失效现场取证和收集背景资料○3制定失效分析计划○4执行失效分析计划○5综合评定分析结果○6研究补救措施和预防措施○7起草失效分析报告○8评审失效分析报告○9提出失效分析报告○10反馈失效分析结果18.失效分析的工作内容（1）失效分析的业务工作（门诊工作）a产品的安全度评定和剩余寿命预测b产品的失效分析（2）失效分析的研究工作a失效物理研究：从原子分子角度出发解释失效现象b失效机理研究：研究失效的物理化学原因，失效过程及影响因素等c失效的诊断研究：诊断的依据，思路，技术和方法d失效的预防工程技术研究：补救、预防措施及管理途径（3）失效分析的管理技术反馈工作失效分析工作的三要素：侦测、诊断、事后处理19.断口分析的任务（1）确定断裂的宏观性质（2）确定断口的宏观形貌（3）查找裂纹源区的位置和数量（4）确定断口的形成过程（5）确定断裂的微观