失效分析部分要点总结

缩孔：金属在冷凝过程中由于体积的收缩而在铸锭心部形成管状（或喇叭状）或分散的孔洞，称为缩孔。（P12）持久强度：材料在高温长期载荷下，不发生蠕变断裂的最大应力值。（P55）热应力：由于温度差而产生体积收缩量不同所引起的内应力称为“热应力”。（P26）组织应力：由于零件断面上各处转变的先后不同，其体积变化各处不同，由此引起的内应力称为“组织应力”。（P26）蠕变变形：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，当该变形量超过允许的数值时，构件产生蠕变变形失效。（P54）电偶腐蚀：浸泡在电解质溶液中的金属构件，当其与不同电极电位的其他构件接触（包括能电子导电的非金属），或该金属构件的不同部位存在电位差时，电位较负的金属或部位腐蚀加速，这就是电偶腐蚀。（P94）磨粒磨损：（磨料磨损）是指硬的磨（颗）粒或硬的突出物在与摩擦表面相互接触运动过程中，使材料表面损耗的一种现象或过程。（P109）黏着磨损：黏着磨损也称咬合（胶合）磨损或摩擦磨损。相对运动物体的真实接触面积上发生固相黏着，使材料从一个表面转移到另一表面的现象，称为黏着磨损。（P112）冷裂纹：在相当低的温度，大约在钢的马氏体转变温度（即𝑀𝑆点）附近，由于拘束应力、淬硬组织和氢的作用下，在焊接接头产生的裂纹属冷裂纹。（P23）热裂纹：在高温下产生，并且都是沿奥氏体晶界开裂的裂纹。（P22）再热裂纹：对于某些钢种（含有沉淀强化元素的）在进行消除应力热处理的过程中，在焊接热影响区的粗晶部位产生的裂纹。（P23）高温液化裂纹：在焊接热循环峰值温度作用下，母材近缝区和多层焊缝的层间金属中，由于含有低熔共晶组成物（如硫、磷、硅、镍等）而被重新熔化，在收缩应力作用下，沿奥氏体晶间发生开裂。应当指出，在不平衡的加热与冷却条件下，由于金属间化合物的分解和元素的扩散不相适应，造成了局部地区共晶成分偏高而发生液化，同样也会发生高温液化开裂。（P22）塑性变形：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。（P52）韧性断裂：断裂前产生明显的塑性变形，断裂过程中吸收了较多的能量，一般是在高于材料屈服应力条件下的高能断裂。（P57）脆性断裂：断裂前的变形量很小，没有明显的可以察觉出来的宏观变形量。断裂过程中吸收的能量很小，一般是在低于许用应力条件下的低能断裂。（P57）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，但经过一定的循环周期后，金属构件会发生突然的断裂，这种断裂称为疲劳断裂。（P69）疏松：在急剧冷却的条件下浇注金属，液态金属与固态金属之间的体积差保持一定的数值，形成许多细小缩孔即疏松，分布在金属的整个体积中。（P13）无损检测的六种方法。（P164）答：无损检测的方法很多，最常用的有射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测和声发射检测等六种常规方法。根据热裂纹的形态、机理和温度区间不同，可分为哪三种？（P22）答：结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹。偏析有哪几种？（P13）答：晶内偏析和晶间偏析、区域偏析、比重偏析。冷裂纹分成哪三种？（P24）延迟裂纹、淬硬脆化裂纹（淬火裂纹）、低塑性脆化裂纹。传统的强度理论是哪四个？（P27）最大拉应力理论（第一强度理论）、最大拉应变理论（第二强度理论）、最大切应力理论（第三强度理论）、形状改变比能理论即均方根切应力理论（第四强度理论）。失效的六种分析方法。问、望、闻、切、模、结。判断主裂纹有哪四种方法？（P176）T形法、分枝法、变形法、氧化法。发射光谱分析可分为哪两种？（P143）摄谱法光谱分析和光电直读法光谱分析。断裂失效可分为哪几大类？（P57）（1）按断裂前变形程度分类：韧性断裂、脆性断裂。（2）按造成断裂的应力类型及断面的宏观取向与应力的相对位置分类：正断、切断。（3）按断裂过程中裂纹扩展所经的途径分类：沿晶断裂、穿晶断裂、混晶断裂。（4）按负荷的性质及应力产生的原因分类：疲劳断裂、环境断裂。（5）按微观断裂机制分类：解理断裂、韧窝断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、结合力弱化断裂。影响疲劳磨损的因素有哪四种？（P125）材质、载荷、润滑油膜厚度、环境。如何解释纳米金属材料微观组织和机械性能之间的关系？（本题自己总结）晶粒尺寸在临界尺寸以上时，遵循Hall-Peach关系；晶粒在临界尺寸以下时，不遵循Hall-Peach关系。由于纳米材料有较多晶界，而位错消失于晶界，故位错较少，从而导致脆性较大。K判据在工程上有哪些应用？（P36）①解释低应力脆断失效的原因。这是因为材料有裂纹状缺陷存在是客观的，裂纹在构件服役期间的长大及失稳扩展引起断裂。②计算构件在服役条件下的最大裂纹容限，对构件做出安全评估。③根据构件现存的裂纹尺寸，确定构件的最大工作应力或最大允许载荷。④若能检出或从经验得出裂纹扩展速率，可计算出构件的安全寿命，并制定出合理的裂纹检测周期。⑤确立材料强韧化的设计思想，既要求材料有高强度以节约资源，更要求材料有高韧性储备抵抗脆断。设计构件时选择𝐾𝐼𝐶高的材料，或通过工艺处理提高材料的𝐾𝐼𝐶。请问金属材料的点腐蚀机理及影响因素有哪些？（P86/88）、脆性断裂的河流花样如何形成？如何通过河流花样判断裂纹源？（P66）脆性断裂的舌状花样是如何形成的？（P66）晶间腐蚀及其防护措施。（P91/94）晶间腐蚀：构件金属材料的晶界及其邻近部位优先受到腐蚀，而晶粒本身不被腐蚀或腐蚀很轻微的一种局部腐蚀。预防措施：①尽可能降低钢中的碳含量，以减少或避免晶界上析出碳化物。②采用适当的热处理以避免晶界沉淀相的析出或改变晶界沉淀相的类型。③在不锈钢中加入适量的稳定化元素钛或铌，或加入微量的晶界吸附元素硼，控制晶界沉淀和晶界吸附，以减少或避免不锈钢中的碳化物（𝐶𝑟23𝐶6）在晶界析出，从而降低晶间腐蚀倾向。④选用奥氏体-铁素体（不形成连续网络状）双相不锈钢，这类钢有良好的抗晶间腐蚀性能。疲劳断裂的失效过程及其防护措施。（P70）蠕变失效典型的三个阶段及其过程。（P54）影响疲劳断裂的因素及其改善途径。（P77）影响黏着磨损的主要因素。（P114）点腐蚀的基本特征及预防措施。（P85/89）