3-宏观组织检验及断口分析.ppt

单元三单元三 宏观组织检验及断口分析宏观组织检验及断口分析 模块一模块一 宏观检验宏观检验 宏观检验宏观检验是指用肉眼或放大镜检查材料或零是指用肉眼或放大镜检查材料或零件件化学成分及组织的不均匀性化学成分及组织的不均匀性和和缺陷缺陷的一种方法的一种方法。宏观检验可以观察到：宏观检验可以观察到：o金属结晶组织。金属结晶组织。o某些元素的宏观偏析，如钢中的硫、磷偏析等。某些元素的宏观偏析，如钢中的硫、磷偏析等。o金属凝固时所产生的缺陷，如缩孔、疏松、裂纹等。金属凝固时所产生的缺陷，如缩孔、疏松、裂纹等。o压力加工所形成的流线、显微组织。压力加工所形成的流线、显微组织。o热处理零件的淬硬层、渗碳层和脱碳层等。热处理零件的淬硬层、渗碳层和脱碳层等。实验方法：实验方法：酸蚀检验、印痕法检验、断口分析等酸蚀检验、印痕法检验、断口分析等一、钢的酸蚀检验一、钢的酸蚀检验 钢的酸蚀检验包括钢的酸蚀检验包括热酸蚀法热酸蚀法、冷酸蚀法冷酸蚀法及及电电解浸蚀法解浸蚀法等。等。1试样制备试样制备 （1）取样部位及数量）取样部位及数量 取样部位、试样大小及数量在有关标准中均有规取样部位、试样大小及数量在有关标准中均有规定，也可按技术条件、供需双方协议规定取样。定，也可按技术条件、供需双方协议规定取样。（2）取样及加工方法）取样及加工方法 可用锯、剪、切割等方法取样，用车、刨、磨加可用锯、剪、切割等方法取样，用车、刨、磨加工。工。2酸蚀检验原理酸蚀检验原理 酸蚀检验的浸蚀属于电化学浸蚀。每一个微电酸蚀检验的浸蚀属于电化学浸蚀。每一个微电池中电位高的区域为阳极，电位低的区域为阴极。池中电位高的区域为阳极，电位低的区域为阴极。在酸蚀过程中，阳极部分被浸蚀，阴极部分不发生在酸蚀过程中，阳极部分被浸蚀，阴极部分不发生浸蚀。浸蚀。以盐酸为侵蚀液时，电化学反应为：以盐酸为侵蚀液时，电化学反应为：阳极反应阳极反应:阴极反应阴极反应:电子由阳极流向阴极，阳极被侵蚀电子由阳极流向阴极，阳极被侵蚀（1）热酸蚀检验）热酸蚀检验 酸液加热到一定温度时，电化学腐蚀反应速度酸液加热到一定温度时，电化学腐蚀反应速度加快。加快。热酸蚀主要用于显示偏析、疏松、枝晶、白点热酸蚀主要用于显示偏析、疏松、枝晶、白点等低倍组织及缺陷。等低倍组织及缺陷。操作过程：操作过程：1）在酸蚀槽中加热酸液，将试样放于酸蚀槽；）在酸蚀槽中加热酸液，将试样放于酸蚀槽；2）酸蚀；）酸蚀；3）取出、清洗、吹干；）取出、清洗、吹干；4）检验。）检验。（2）冷酸蚀检验）冷酸蚀检验（室温室温）可直接在现场进行，应用场合：可直接在现场进行，应用场合：工件过大，难于进行热酸蚀。工件过大，难于进行热酸蚀。工件已加工好，若进行热酸蚀将有损于工件工件已加工好，若进行热酸蚀将有损于工件表面粗粗糙度。表面粗粗糙度。工件经热处理硬化，具有较大内应力，若进工件经热处理硬化具有较大内应力，若进行热酸蚀易产生开裂。行热酸蚀易产生开裂。有的组织和缺陷用热酸蚀不易显示。有的组织和缺陷用热酸蚀不易显示。检验目的：同热酸蚀检验。检验目的：同热酸蚀检验。检验方法：检验方法：浸蚀浸蚀和和擦蚀擦蚀。（3）电解酸蚀法）电解酸蚀法适用于钢材厂的大批量适用于钢材厂的大批量检检验。验。（4）常见的宏观组织和缺陷）常见的宏观组织和缺陷 在经过酸蚀的试样上，对所观察到的宏观（低在经过酸蚀的试样上，对所观察到的宏观（低倍）组织进行辨认和评定，可根据倍）组织进行辨认和评定，可根据GB/T 19792001标准评级图片标准评级图片进行。进行。二、印痕法检验二、印痕法检验 印痕法是用涂有试剂的相纸紧贴在试样表面印痕法是用涂有试剂的相纸紧贴在试样表面上，使试剂和钢中的某一成分在相纸上发生反应上，使试剂和钢中的某一成分在相纸上发生反应并形成具有一定色彩斑点的检验方法。并形成具有一定色彩斑点的检验方法。常用的印痕法有常用的印痕法有硫印法硫印法和和磷印法磷印法。1硫印法硫印法 （1）原理）原理 化学反应式：化学反应式：（2）操作过程）操作过程 室温下把相纸浸入硫酸水溶液中室温下把相纸浸入硫酸水溶液中2min左右左右将湿润相纸将湿润相纸膜面贴在试样表面膜面贴在试样表面排出试样表面与相纸间的气泡和液滴排出试样表面与相纸间的气泡和液滴反应一定时间反应一定时间3min揭掉相纸、清洗、定影、显影、干燥上光揭掉相纸、清洗、定影、显影、干燥上光2磷印法磷印法 硫代硫酸钠法基本原理硫代硫酸钠法基本原理 与硫印法相似，所不同的是试样需先进行与硫印法相似，所不同的是试样需先进行浸蚀浸蚀，磷化物分，磷化物分布较多的地方会和硫代硫酸钠反应，当将含有盐酸的印相纸放布较多的地方会和硫代硫酸钠反应，当将含有盐酸的印相纸放在试样表面上时，在试样表面上时，未发生反应的硫代硫酸钠会先和盐酸发生如下反应：未发生反应的硫代硫酸钠会先和盐酸发生如下反应：Na2S2O3+2HCl=2NaCl+H2O+S+SO2 多余的硫代硫酸钠又会和印相纸上溴化银发生如下反应：多余的硫代硫酸钠又会和印相纸上溴化银发生如下反应：AgBr+2Na2S2O3=NaBr+Na3Ag(S2O3)2 相纸上较深的褐色斑痕处即为含磷低的区域，相纸上较深的褐色斑痕处即为含磷低的区域，颜色较浅或颜色较浅或白色区域即为磷偏析处。白色区域即为磷偏析处。一、断口试样的选择一、断口试样的选择 在分析断裂构件在分析断裂构件注意事项注意事项：1.1.必须从断裂构件中选取断口样品。必须从断裂构件中选取断口样品。2.2.取样时不得损伤断口，并使断口保持干燥。取样时不得损伤断口，并使断口保持干燥。模块二模块二 断口制取及保养断口制取及保养裂纹：裂纹：在金属材料内部或表面存在的不连续的空在金属材料内部或表面存在的不连续的空间部分。间部分。主裂纹：主裂纹：最先产生的裂纹即初始裂纹。（一个）最先产生的裂纹即初始裂纹。（一个）二次裂纹：二次裂纹：是指主裂纹形成之后所产生的裂纹。是指主裂纹形成之后所产生的裂纹。（数量不定）（数量不定）（1）T形法形法 1主裂纹的判别方法主裂纹的判别方法（2）分叉法）分叉法（3）变形法）变形法 （4）氧化法）氧化法 判别主裂纹：判别主裂纹：1）脆性断裂失效，用）脆性断裂失效，用T形法和分叉法；形法和分叉法；2）延性或韧性断裂失效，用变形法）延性或韧性断裂失效，用变形法；3）环境断裂失效，用氧化法。）环境断裂失效，用氧化法。2断口试样的截取方法断口试样的截取方法 3二次裂纹二次裂纹 三种类型：三种类型：（1）分叉或分枝的二次裂纹）分叉或分枝的二次裂纹 （2）横向二次裂纹）横向二次裂纹 （3）独立的二次裂纹）独立的二次裂纹二、断口试样的清洗二、断口试样的清洗 除掉断口表面上的灰尘，污垢及腐蚀产物，以除掉断口表面上的灰尘，污垢及腐蚀产物，以便观察到真实的断口形貌特征。便观察到真实的断口形貌特征。1清洗前的检查清洗前的检查 2.清洗方法清洗方法 有气球吹洗法、有气球吹洗法、毛刷刷洗法、物理复型法毛刷刷洗法、物理复型法、化学、化学试剂清洗法、超声波清洗法及电解清洗法等。试剂清洗法、超声波清洗法及电解清洗法等。1断口试样保存方法简介断口试样保存方法简介 1）涂抹一层极易溶去且不腐蚀的保护材料。）涂抹一层极易溶去且不腐蚀的保护材料2）将试样浸泡在无水酒精中、机油中或放入干燥）将试样浸泡在无水酒精中、机油中或放入干燥器。器。3）用三氯乙烯溶液能清洗掉的透明胶做断口表面）用三氯乙烯溶液能清洗掉的透明胶做断口表面的保护材料。的保护材料。三、断口试样的保养三、断口试样的保养2断口试样保存时应注意的事项断口试样保存时应注意的事项 1）断口要保持干燥）断口要保持干燥 2）断口表面严防机械擦伤）断口表面严防机械擦伤 3）断口表面不能用酸性溶液清洗）断口表面不能用酸性溶液清洗模块三模块三 宏观断口分析宏观断口分析 断口上忠实地记录着与裂纹有关的各种信息，断口上忠实地记录着与裂纹有关的各种信息，通过对这些信息的分析，可以找出断裂的原因及通过对这些信息的分析，可以找出断裂的原因及影响因素。可以说断口分析是断裂失效分析的核影响因素。可以说断口分析是断裂失效分析的核心，同时又是断裂失效分析的向导，指引失效分心，同时又是断裂失效分析的向导，指引失效分析少走弯路。析少走弯路。宏观断口分析宏观断口分析 显微断口分析显微断口分析 断口上忠实地记录着与裂纹有关的各种信息，断口上忠实地记录着与裂纹有关的各种信息，通过对这些信息的分析，可以找出断裂的原因及通过对这些信息的分析，可以找出断裂的原因及影响因素。可以说断口分析是断裂失效分析的核影响因素。可以说断口分析是断裂失效分析的核心，同时又是断裂失效分析的向导，指引失效分心，同时又是断裂失效分析的向导，指引失效分析少走弯路。析少走弯路。宏观断口分析宏观断口分析 显微断口分析显微断口分析一、断裂分类一、断裂分类1按断裂性质分类按断裂性质分类 （1）延性断裂）延性断裂：指材料或构件断裂时发生较：指材料或构件断裂时发生较大的塑性变形而形成的断裂。大的塑性变形而形成的断裂。延性断裂的断口可分为两种类型：延性断裂的断口可分为两种类型：纤维状断口纤维状断口 剪切断口剪切断口（剪切唇）（剪切唇）（2）脆性断裂）脆性断裂 指材料断裂时不发生或发生较小的宏观塑性变形。指材料断裂时不发生或发生较小的宏观塑性变形。通常金属材料的塑性变形量小于通常金属材料的塑性变形量小于2%5%的断的断裂均称为脆性断裂。裂均称为脆性断裂。（3）延性一脆性断裂）延性一脆性断裂（准脆性断裂）（准脆性断裂）是一种延性与脆性的混合断裂。通常情况下，是是一种延性与脆性的混合断裂。通常情况下，是以延性断裂为起始，继之以脆性断裂为主的裂纹扩展以延性断裂为起始，继之以脆性断裂为主的裂纹扩展方式。方式。2按断裂路径分类按断裂路径分类（1）穿晶断裂）穿晶断裂 指金属及合金的裂纹萌生和扩展均在晶粒内部发指金属及合金的裂纹萌生和扩展均在晶粒内部发生，其断口为穿晶型。生，其断口为穿晶型。（2）沿晶断裂）沿晶断裂 指多晶体材料的裂纹萌生与扩展在晶界上发生的指多晶体材料的裂纹萌生与扩展在晶界上发生的分离过程，其断口称为沿晶断口。分离过程，其断口称为沿晶断口。（3）混合断裂）混合断裂 既有穿晶断裂，又有沿晶断裂。既有穿晶断裂，又有沿晶断裂。3按断裂方式分类按断裂方式分类 按断裂面所受外力类型不同，可分为正断断裂、按断裂面所受外力类型不同，可分为正断断裂、切断断裂及混合断裂三种类型。切断断裂及混合断裂三种类型。（1）正断断裂）正断断裂 由正应力引起的断裂称为正断断裂。由正应力引起的断裂称为正断断裂。（2）切断断裂）切断断裂 由切应力引起的断裂称为切断断裂。由切应力引起的断裂称为切断断裂。（3）混合断裂）混合断裂 由正断断裂与切断断裂混合而成的断裂。由正断断裂与切断断裂混合而成的断裂。4按断裂机理分类按断裂机理分类 金属材料按断裂机理分类可分为解理断裂、准金属材料按断裂机理分类可分为解理断裂、准解理断裂、滑移分离、疲劳断裂、环境介质断裂、蠕解理断裂、滑移分离、疲劳断裂、环境介质断裂、蠕变断裂及沿晶断裂等。变断裂及沿晶断裂等。5按其他形式分类按其他形式分类（1）按应力状态分类）按应力状态分类 可将断裂分为静载断裂和动载断裂。可将断裂分为静载断裂和动载断裂。（2）按断裂环境分类）按断裂环境分类 可分为低温断裂、室温断裂、高温断裂、应力可分为低温断裂、室温断裂、高温断裂、应力腐蚀开裂及氢脆断裂等。腐蚀开裂及氢脆断裂等。（3）按断裂时所需要的能量分类）按断裂时所需要的能量分类 可分为高能断裂、中能断裂与低能断裂。可分为高能断裂、中能断裂与低能断裂。（4）按裂纹扩展速度分类）按裂纹扩展速度分类 可分为快速断裂、缓慢断裂及延迟断裂类型。可分为快速断裂、缓慢断裂及延迟断裂类型。二、各类断口形貌特征二、各类断口形貌特征 1韧性断口韧性断口 韧性断口的宏观形貌特征是呈纤维状和剪切唇。韧性断口的宏观形貌特征是呈纤维状和剪切唇。（1）纤维状形貌特征）纤维状形貌特征 （2）剪切唇形貌特征）剪切唇形貌特征2解理断口解理断口 指晶体材料因受拉应力沿着某些严格的结晶学平指晶体材料因受拉应力沿着某些严格的结晶学平面发生分离的过程，其断口称为解理断口。面发生分离的过程，其断口称为解理断口。最突出的宏观特征：最突出的宏观特征：（1）小刻面）小刻面 （2）放射状或人字形条纹）放射状或人字形条纹放放射射状状人字状条纹人字状条纹3疲劳断口疲劳断口 疲劳断口由疲劳断口由平滑的疲劳断裂区平滑的疲劳断裂区和和凸凹不平的最凸凹不平的最终断裂区组终断裂区组成。成。（1）平滑区）平滑区 疲劳的平滑区包括着疲劳裂纹的萌疲劳的平滑区包括着疲劳裂纹的萌生及扩展两部分。生及扩展两部分。疲劳裂纹扩展方向疲劳裂纹扩展方向 磨光标记磨光标记 疲劳扩展区的颜色疲劳扩展区的颜色 疲劳台阶疲劳台阶 棘轮标记棘轮标记（2 2）年轮条纹）年轮条纹 疲劳疲劳“年轮年轮”，又称为，又称为“贝壳状贝壳状”或或“海滩状海滩状”条纹，它是疲劳断口最突出的宏观形貌特征。条纹，它是疲劳断口最突出的宏观形貌特征。“年轮年轮”的产生的产生 “年轮年轮”的形状的形状 若若“年轮年轮”条纹绕着裂纹源成为向外凸起的条纹绕着裂纹源成为向外凸起的同同心圆状心圆状，表示材料，表示材料对缺口不敏感对缺口不敏感(如低碳钢如低碳钢)；若围绕裂纹成若围绕裂纹成凹杯状凹杯状时，则表示材料时，则表示材料对缺口敏对缺口敏感感(如高碳钢如高碳钢)。年轮的变化年轮的变化（3 3）最终断裂区）最终断裂区 瞬断区的大小瞬断区的大小 疲劳断口的瞬断区由纤维状、剪切唇及放射状三疲劳断口的瞬断区由纤维状、剪切唇及放射状三个部分组成。瞬断区的大小取决于载荷的大小、材料个部分组成。瞬断区的大小取决于载荷的大小、材料的优劣及环境介质等因素。的优劣及环境介质等因素。瞬断区的位置瞬断区的位置 越处于断面中心部位，表示所受外力越大；瞬断越处于断面中心部位，表示所受外力越大；瞬断区的位置越处于自由表面时，表示构件所受外力较小。区的位置越处于自由表面时，表示构件所受外力较小。此外，还与应力状态有关。此外，还与应力状态有关。瞬断区的形貌特征瞬断区的形貌特征4环境介质断裂环境介质断裂（1）腐蚀疲劳断口）腐蚀疲劳断口 裂纹源多起源于材料表面上的腐蚀坑或表面裂纹源多起源于材料表面上的腐蚀坑或表面缺陷处。缺陷处。腐蚀疲劳断口的二次裂纹较多。腐蚀疲劳断口的二次裂纹较多。腐蚀疲劳断口有沿晶断裂，也有穿晶断裂或腐蚀疲劳断口有沿晶断裂，也有穿晶断裂或混合断裂的形貌。混合断裂的形貌。断口的条纹呈模糊状。断口的条纹呈模糊状。（2）应力腐蚀断口）应力腐蚀断口（3）氢脆断裂）氢脆断裂三、裂纹源位置及裂纹扩展方向的判断三、裂纹源位置及裂纹扩展方向的判断 1裂纹源位置的判别裂纹源位置的判别 裂纹萌生的位置通常称为裂纹萌生的位置通常称为裂纹源裂纹源。（1）放射状条纹或人字条纹的收敛处为裂纹源。）放射状条纹或人字条纹的收敛处为裂纹源。（2）纤维状区域中心处为裂纹源。）纤维状区域中心处为裂纹源。（3）纹源处无剪切唇形貌特征。）纹源处无剪切唇形貌特征。（4）裂纹源位于断口的平坦区域。）裂纹源位于断口的平坦区域。（5）疲劳前沿线或年轮条纹线曲率半径最小处为）疲劳前沿线或年轮条纹线曲率半径最小处为裂纹源。裂纹源。（6）环境断裂的机械零部件的裂纹源位于腐蚀或）环境断裂的机械零部件的裂纹源位于腐蚀或氧化最严重的表面处。氧化最严重的表面处。2裂纹扩展方向的判别裂纹扩展方向的判别 （1）由纤维状区域到剪切唇区域的方向为裂纹的）由纤维状区域到剪切唇区域的方向为裂纹的宏观扩展方向。宏观扩展方向。（2）放射状条纹的发散方向为裂纹的宏观扩展方）放射状条纹的发散方向为裂纹的宏观扩展方向。向。（3）与疲劳前沿线或年轮条纹线相垂直的方向为）与疲劳前沿线或年轮条纹线相垂直的方向为裂纹的宏观扩展方向。裂纹的宏观扩展方向。（4）在疲劳断口中，疲劳宏观台阶方向为裂纹扩）在疲劳断口中，疲劳宏观台阶方向为裂纹扩展方向。展方向。（5）在环境断裂分析中，腐蚀或氧化严重区域指）在环境断裂分析中，腐蚀或氧化严重区域指向未腐蚀或氧化区域的方向为裂纹的宏观扩展方向。向未腐蚀或氧化区域的方向为裂纹的宏观扩展方向。一、显微断口分析方法一、显微断口分析方法1断口复型技术断口复型技术 用非晶体材料（塑料或碳）将断口等物体的浮雕复制用非晶体材料（塑料或碳）将断口等物体的浮雕复制下来的薄膜称为下来的薄膜称为“复型复型”。用这种薄膜来研究物体表面形。用这种薄膜来研究物体表面形态的方法称为复型技术。态的方法称为复型技术。模块四模块四 显微断口分析显微断口分析复型技术一级复型一级复型塑料一级复型塑料一级复型碳一级复型碳一级复型塑料碳二级复型塑料碳二级复型2扫描电子显微镜简介扫描电子显微镜简介 工作原理：工作原理：利用扫描线圈使经聚焦的利用扫描线圈使经聚焦的电子束在试样表面上扫描，引电子束在试样表面上扫描，引起二次电子发射，经过接收，起二次电子发射，经过接收，放大输入显像管。对显像管进放大输入显像管。对显像管进行调整，使显像管荧光屏上形行调整，使显像管荧光屏上形成二次电子图像。成二次电子图像。二、断口显微形貌特征二、断口显微形貌特征1韧性或韧窝断口韧性或韧窝断口 “韧窝花样韧窝花样”（1）韧窝的形状）韧窝的形状由所受的应力状态所决定由所受的应力状态所决定 a a）为正交韧窝；）为正交韧窝；b b）为剪切韧窝；）为剪切韧窝；c c）为撕裂韧窝。）为撕裂韧窝。等轴韧窝抛物线韧窝卵形韧窝（2）韧窝的大小）韧窝的大小 韧窝尺寸用韧窝宽度和深度来度量。韧窝宽度韧窝尺寸用韧窝宽度和深度来度量。韧窝宽度是指等轴球体或抛物线旋转体的大圆直径；韧窝的深是指等轴球体或抛物线旋转体的大圆直径；韧窝的深是从断面到韧窝底部的距离。是从断面到韧窝底部的距离。（3）韧窝的数量）韧窝的数量 韧窝的数量取决于显微空洞的数目。韧窝的数量取决于显微空洞的数目。（4）卵形韧窝）卵形韧窝 卵形韧窝是指在大韧窝的自由表面上又生成小卵形韧窝是指在大韧窝的自由表面上又生成小韧窝或二次韧窝。韧窝或二次韧窝。（5）沿晶韧窝）沿晶韧窝 韧窝花样有穿晶型，还有沿晶型。韧窝花样有穿晶型，还有沿晶型。2解理断口显微形貌特征解理断口显微形貌特征（1）解理台阶）解理台阶（2）河流花样）河流花样 解理台阶与局部塑性形变形成的撕裂脊线组合解理台阶与局部塑性形变形成的撕裂脊线组合成的条纹，其形状类似地图上的河流，故称之为成的条纹，其形状类似地图上的河流，故称之为“河河流花样流花样”。（3）舌状花样）舌状花样 其形状象舌头故称为舌状花样。其形状象舌头故称为舌状花样。扇形花样青鱼骨花样瓦纳线花样 3疲劳断口显微形貌特征疲劳断口显微形貌特征 （1）疲劳辉纹）疲劳辉纹 疲劳断口上有很细小的、相互平行的、具有规则疲劳断口上有很细小的、相互平行的、具有规则间距的与裂纹局部扩展方向垂直的条纹，称之为间距的与裂纹局部扩展方向垂直的条纹，称之为“疲疲劳辉纹劳辉纹”。铝合金铝合金高温镍基合金高温镍基合金（2）轮胎压痕）轮胎压痕 形貌类似车胎压痕，称之为形貌类似车胎压痕，称之为“轮胎压痕轮胎压痕”花样。花样。疲劳裂纹在扩展过程中其断面间距往往连续变疲劳裂纹在扩展过程中其断面间距往往连续变大，因此轮胎压痕的间距也随之依次加宽。大，因此轮胎压痕的间距也随之依次加宽。4应力腐蚀断口显微形貌特征应力腐蚀断口显微形貌特征 应力腐蚀断裂方式可能是沿晶型，也可能应力腐蚀断裂方式可能是沿晶型，也可能是穿晶型，将由材料与腐蚀环境所决定。是穿晶型，将由材料与腐蚀环境所决定。应力腐蚀断裂方式不仅与材料有密切关系，应力腐蚀断裂方式不仅与材料有密切关系，而且还与介质有关。而且还与介质有关。此外，应力腐蚀断口还具有腐蚀坑、二次此外，应力腐蚀断口还具有腐蚀坑、二次裂纹、泥状花样及块状花样等显微形貌特征。裂纹、泥状花样及块状花样等显微形貌特征。5氢脆断口显微形貌特征氢脆断口显微形貌特征 （1）一般情况下，氢脆裂纹源不在材料的表）一般情况下，氢脆裂纹源不在材料的表面上产生，而是在材料的次表面成核。面上产生，而是在材料的次表面成核。（2）氢脆断口与应力腐蚀断口相比，氢脆断）氢脆断口与应力腐蚀断口相比，氢脆断口形貌口形貌“发纹发纹”较多，二次裂纹较少。较多，二次裂纹较少。（3）氢脆也会导致准解理断裂。）氢脆也会导致准解理断裂。（4）氢脆断口中，还可能观察到平行条纹等）氢脆断口中，还可能观察到平行条纹等显微形貌特征。显微形貌特征。三、断口显微形貌与显微组织的关系三、断口显微形貌与显微组织的关系 1显微组织鉴别显微组织鉴别 （1）铁索体与奥氏体的区别）铁索体与奥氏体的区别（2）铁索体与马氏体的鉴别）铁索体与马氏体的鉴别（3）铁素体与珠光体的区别）铁素体与珠光体的区别（4）其他显微组织的断口形态）其他显微组织的断口形态2夹杂物的判别夹杂物的判别3断口的显微组织显示断口的显微组织显示四、断口的典型显微形貌特征举例四、断口的典型显微形貌特征举例1韧窝断口实例韧窝断口实例 （1）等轴韧窝）等轴韧窝 （2）抛物线韧窝）抛物线韧窝 （3）沿晶韧窝）沿晶韧窝2解理断口实例解理断口实例3疲劳断口实例疲劳断口实例4环境介质断裂实例环境介质断裂实例一、失效一、失效 1失效的基本概念失效的基本概念 指机械或构件在使用过程中，由于尺寸、形状、指机械或构件在使用过程中，由于尺寸、形状、材料的性能或组织发生变化而引起的使其不能完好地材料的性能或组织发生变化而引起的使其不能完好地完成指定的功能或者丧失了原设计功能的现象。完成指定的功能或者丧失了原设计功能的现象。一般来说，失效通常有四种形式：一般来说，失效通常有四种形式：断裂失效、变形失效、腐蚀失效和磨损失效断裂失效、变形失效、腐蚀失效和磨损失效。模块五模块五 失效分析失效分析2失效的类型失效的类型 （1）断裂失效）断裂失效 指金属、或合金材料、或机械产品的一个具有指金属、或合金材料、或机械产品的一个具有有限面积的几何表面的分离过程。有限面积的几何表面的分离过程。断裂失效断裂失效螺栓的脆性断裂螺栓的脆性断裂（2）变形失效）变形失效 指机械构件在外力作用下，其形状和尺寸发生变指机械构件在外力作用下，其形状和尺寸发生变化的现象。化的现象。在室温下的变形失效主要有在室温下的变形失效主要有弹性变形失效弹性变形失效和和塑性塑性变形失效变形失效。高温下的变形失效主要有高温下的变形失效主要有蠕变失效蠕变失效和和高温松弛失高温松弛失效效。集集热热管蠕管蠕变变变变形及形及胀胀裂裂齿面塑性变形齿面塑性变形（3）磨损失效）磨损失效 指摩擦副间的接触表面由于发生相对运动，在指摩擦副间的接触表面由于发生相对运动，在接触应力作用下，表面发生损伤导致材料流失的过接触应力作用下，表面发生损伤导致材料流失的过程。程。齿面磨损齿面磨损（4）腐蚀失效）腐蚀失效 指金属或合金材料表面因发生化学或电化学反指金属或合金材料表面因发生化学或电化学反应而引起的损伤现象。应而引起的损伤现象。齿面点蚀齿面点蚀滚动轴承腐蚀失效滚动轴承腐蚀失效3失效分析内容失效分析内容 指分析研究机械构件失效过程中的特征或规律，指分析研究机械构件失效过程中的特征或规律，并从中找出失效的原因及预防措施的一门新的分析技并从中找出失效的原因及预防措施的一门新的分析技术，称为术，称为“失效分析失效分析”或或“失效分析学失效分析学”，还有人称，还有人称之为之为“事故分析事故分析”或或“故障分析故障分析”等。等。二、失效分析的目的二、失效分析的目的 1防止同类失效现象重复发生；防止同类失效现象重复发生；2失效分析是改进机械产品设计及制造工艺的失效分析是改进机械产品设计及制造工艺的依据；依据；3消除隐患，确保机械产品安全可靠；消除隐患，确保机械产品安全可靠；4失效分析可以提高机械产品的信誉。失效分析可以提高机械产品的信誉。三、失效分析方法三、失效分析方法1原始资料的收集原始资料的收集 （1）构件服役前的经历）构件服役前的经历 （2）构件的服役历史）构件的服役历史 （3）现场记录及残骸的收集）现场记录及残骸的收集2碎片或断口的选择与保存碎片或断口的选择与保存3断口分析技术断口分析技术 （1）断口的宏观观察）断口的宏观观察 （2）断口的微观观察）断口的微观观察4其他检验分析其他检验分析 （1）化学分析）化学分析 （2）金相检验）金相检验 （3）物相分析）物相分析 （4）断裂力学分析）断裂力学分析 （5）模拟试验）模拟试验5综合分析综合分析失效分析报告具体内容：失效分析报告具体内容：o（1 1）失效构件的描述。）失效构件的描述。o（2 2）失效时的服役条件。）失效时的服役条件。o（3 3）失效前的服役条件。）失效前的服役条件。o（4 4）构件制造及热处理过程。）构件制造及热处理过程。o（5 5）失效构件材料的冶金质量评定。）失效构件材料的冶金质量评定。o（6 6）各种物理、化学、力学试验。）各种物理、化学、力学试验。o（7 7）失效的主要原因及其影响因素。）失效的主要原因及其影响因素。o（8 8）预防措施及改进建议等。）预防措施及改进建议等。