失效分析课件总结版资料

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1、第一章1. 失效的含义，分类， 产品丧失规定的功能即为失效，分类为：按照失效发展的过程：早期失效，偶然失效；磨损失效1.（按照失效发生速度）突发性失效、渐进性失效、间歇性失效；2.(按失效整体性) 系统性失效、部分性失效;3. (按失效可修复性) 暂时性失效、永久性失效；4.（按失效相关性）独立失效和从属失效，或关联失效和非关联失效；5，按失效造成的后果：部分（退化）失效、完全（恶性）失效、危险性（严重）失效、灾难性（致命）失效。2.失效分析研究工作内容：（1）失效物理的研究：即从原子和分子的角度出发，来解释元件、材料失效的现象（2） 失效机理的研究：研究失效的物理、化学原因、失效过程及其影响

2、因素。（3）失效诊断的研究和失效预防工程技术方面的研究。失效机理研究是基础，失效分析工作是实践，它们是促进整个失效分析工作以及失效理论向前发展的两个相辅相承的方面。3.失效分析的内涵： 1，失效分析（分析和查明产品的失效原因、失效机理、判断失效模式，研究并提出预防再失效的对策等技术活动和管理活动。）2；明确失效对象(在失效系统中寻找并确认失效零件及其部位和失效过程)。3, 确定失效模式(失效模式是指失效的外在宏观表现形式和过程，可理解为失效的性质和类型。)4, 研究失效机理(失效机理是指失效的物理、化学变化本质，其微观过程可追溯到原子、分子尺度和结构的变化。他是对失效内在本质、必然性和规律性的

3、研究。失效模式与其有必然的联系)。5, 找出失效原因(失效原因是指酿成失效甚至事故的直接关键性因素。失效原因的查询和判断是建立在失效模式的确定和失效机理的分析基础上而得到科学结论。)6, 提出预防措施(更清楚地认识使用材料、提出更合理的技术规范、改进材料的选用和工艺技术)4.:失效过程的特点：过程的不可逆性，过程的有序性，过程的不稳定性，过程的累计性。失效原因的特点：必然性，双重性，实序性，普遍性。5产品失效业务分析的重点无疑是分析产品的早期失效事件、突发性失效事件以及致命的失效事件，因为这些失效事件的分析事关重大或关系到全局。失效业务分析的深度应依其分析的目的和要求不同而异。作为法律依据的失

4、效诊断主要的任务6.失效分析的注意事项：（1）深入进行调查研究既是失效分析的第一个步骤，且贯彻失效分析各个环节和整个失效分析工作的始终。调查研究要亲到现场、深入进行、决不要漏掉蛛丝马迹。调查研究要有提纲、口问手记、随时分析整理。调查研究是失效分析的重要原则和基础（2）认真制定失效分析程序，避免盲目性和片面性 失效分析程序是整个失效分折工作“纲领性”文件，它是整个失效分析成败的关键。“程序”的制定要建立在深入调查研究的基础上，要经过周密的思考，切不可草草从事；“程序”既要重点突出，避免盲目性，又要考虑到失效原因各种可能，克服片面性；“程序”使整个失效分析工作有章可循和有条不紊地进行。失效分析人员

5、既不能轻易更改“程序”，但也不能一成不变，应根据失效分析的进展和新的情况，作必要的调整。（3）充分注意失效分折的复杂性和综合性，避免技术上的局限性。失效分析涉及多种学科的知识和多种测试技术，因此，失效分析人员在专业知识上和经验上的局限性往往会影响失效分析结果的正确性。为此，不仅要在失效分析小组的组成人员上考虑各有关专业人员的结合，作为每个失效分析人员则要耐心地、虚心地听取不同角度的分析意见，要努力扩大自己的知识面。只有各个学科的知识、各种测试方法和技术、各类人员的结合和密切合作，才能找到合乎实际的失效原因和补救、预防治施。（4）尊重客观事实、坚持实事求是，排除人为的干扰 。失效是人们主观认识和

6、客观事物不一致的结果，失效后面有至今尚未认识的真理，因此失效分析一定要尊重客观事实。失效分析可能会牵连到某些人或单位的利益，这些人往往会利用自己的地位和影响来改变失效分析的进程和结论，因此失效分析工作者必须要有科学的求实精神，勇于坚持真理排除各种人为的干扰，这是失效分析能否得出正确结论的关键之一。第二章2.1.失效分析的思路及一般程序：总体思路是以调查、观察和试验获取的失效信息为分析的事实依据，以失效规律为理论依据，按一定的分析和推理方法，来判断失效事件的失效模式，查寻失效原因，提出预防措施和改进方法。（思想方法：整体观念原则，从现象到本质原则，动态原则，一分为二原则，纵横交会原则）（1）失效

7、对象：1当前失效件在机械失效现场调查获得的失效件 2，潜在失效件在役或返修中的与当前失效件相同型号的并履历相似的机件 3，过去失效件历史上曾经发生过的与当前失效件同一型号的失效件。（2）失效现象：1 失效现场调查收集到的各种有关失效的宏观表现及特征 2. 实验室分解检查观察和实验得到的各种宏观显性和隐形的失效表现及特征 3，失效的微观特征 ；模拟试验时出现的失效特征（3）失效环境：1 介质环境整机环境、局部环境、具体环境 2. 应力环境载荷的种类、大小、振动、噪声等 3，温度环境 其他环境，如湿度、辐射等 2.失效分析的一般程序：1，保护失效现场 2. 侦查现场收集资料 3，制定失效分析计划

8、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，评审失效分析报告 8.起草失效分析报告 9，,提出失效分析报告 10，进入反馈系统2.2 防止失效的思路：(1) 对具体服役条件下的零部件进行具体分析，从中找出主要的失效形式及主要失效抗力指标。(2) 运用材料强度学和断裂物理、化学、力学的研究成果，深入分析各种失效现象的本质，以主要失效抗力指标与材料成分、组织、状态的关系，提出改进措施。(3) 根据“不同服枝条件要求材料强度和塑性、韧性的合理配合”这一规律，分析研究失效零部件现行的选材、用材技术条件是否合理。(4) 采用局部复合强化，克服零部件上的薄弱环节，争取

9、达到材料的等强度设计。(5) 在进行失效分析和提出防止失效的措施时，还应做到几个结合：设计、材料、工艺相结合，即形状、尺寸、材料、成型加工和加强化工艺统一考虑；结构强度(力学计算、实验应力分析)与材料强度相结合，试体试验与实际零部件台架模拟试验相结合；宏观规律与微观机理结合，宏观断口和微观断口分析相结合，宏观、微观、亚微观组织分析相结合； 实验室规律性、试验研究与生产试验相结合。2. 2.6 失效分析技术方法概述：1.痕迹分析技术：对失效过程中表面或其他部位留下的痕迹特征进行分析、诊断鉴别，找出其变化的过程和形成的原因，为失效分析提供线索和证据2，,裂纹分析技术：通过对裂纹产生的部位及其材质、

10、裂纹的宏观及微观特征分析，判定裂纹起始位置及走向，探究裂纹产生的原因和机理，从而找到零件失效的原因。3，,断口分析技术：断裂件断口上的痕迹记录了载荷及外部环境对材料中裂纹萌生扩展的作用及行为，以及裂纹形成过程的各种影响因素。分析之可以找到断裂的原因及影响因素4，失效评估技术：把个体的失效事件转化成群体的失效概率事件进行分析，通过数理统计方法分析零件或零件集成系统的失效或安全的可能性概率2.5.1 材料失效的累计损伤致因论：1，材料累计损伤的本质组织结构的累计损伤：由小到大；由宏观到微观；有一定的规律材料累计损伤的特征显性的完整性破坏：1，形状和尺寸的变化，如：变形、溶胀、熔坑2，材料的连续性被

11、破坏，如裂纹、断裂、蚀坑、龟裂3，材料变质，如表面氧化、腐蚀、烧蚀材料累计损伤的判据损伤临界值：如：临界裂纹长度，临界腐蚀速度，最大磨损量。第三章3.1 金属构件中的常见缺陷：一、铸态组织缺陷 1. 缩孔与疏松（晶间疏松，枝间疏松）危害：主要使力学性能、密封性能、表面粗糙度受影响 ；消除：合理选择合金成分；合理的铸造工艺； 合理的锻轧工艺2.偏析（ 晶内偏析，晶间偏析，区域偏析，比重偏析）预防： 净化合金液 改善凝固条件 扩散退火处理 3. 气孔与白点（类型：侵入气孔、析出气孔和反应气孔；危害：降低强度、气密性、耐蚀性和耐热性；预防：合金液除气、合理的铸造工艺）白点：合金液中的氢在凝固时析出形

12、成气体氢，聚集于合金内，在纵向断口上呈现为表面光滑、银白色的圆形或椭圆形的斑点。易发钢种：含Cr、Ni、Mn的合金结构钢及低合金工具钢；消除：净化除气；提醒：含白点的钢材或其它材料不能使用！ 二、锻轧件缺陷 1. 内部组织缺陷 a. 粗大的魏氏组织（危害:：脆性增加，强度下降；提醒:：重要件不允许有魏氏组织!）b.网络状碳化物及带状组织（危害：使性能呈各向异性；提醒：常导致工、模具钢过早失效） c. 钢材表面脱碳 2. 钢材表面缺陷 a. 划痕 b. 表面裂纹 c. 分层 d. 折叠 e. 结疤 三、夹杂物对钢性能的影响：构件失效中，90%是疲劳失效(正常使用时)。1. 夹杂物的类型：a. 脆

13、性夹杂物；b. 塑性夹杂物；c. 半塑性变形的夹杂物 2. 夹杂物对钢性能的影响：主要是指对强度和韧性的影响。a. 夹杂物使钢产生微裂纹 b. 夹杂物易引起应力集中 c. 夹杂物降低钢的韧性 第四章： 痕迹分析技术4.1. 痕迹：环境作用于系统，在系统表面“表面”留下的标记。失效痕迹分析：对失效过程中留下的痕迹进行分析。分类：机械接触痕迹 腐蚀痕迹 电侵蚀痕迹 污染痕迹 分离物痕迹 热 侵蚀痕迹 加工痕迹 4.3 痕迹及痕迹分析:作用：为判断失效性质、破坏顺序和首个失效件提供重要的线索；为判断环境与失效件作用提供直接或间接地证据；为生产制造、安装调试、使用维修提供重要的线索；是表面科学的重要分

14、支，为研究和提高材料表面性能提供重要的方向指导。-通过一定的检验方法来研究痕迹的共性与特殊性、形成过程及机制、造出造成痕迹的来源，成为寻找失效原因的重要途径。4.4痕迹分析及的一般程序和方法:寻找、发现、显现-整机破坏顺序痕迹、零部件的外部痕迹、零部件之间的痕迹、污染物和分离物痕迹-从起始点开始，全面收集，要有耐心和经验，保持原始状态。 提取、固定、显现、记录、保存-采用摄影、复印、制模、静电提取、AC法等提取固定痕迹，用干湿法均可提取残留物-鉴定痕迹-对痕迹特征进行针对性检验-由简到繁，从宏观到微观，先定性后定量，依据形貌、成分、组织结构到性能的顺序.模拟再现试验-对于要求较高分分析过程，可

15、以在同类型产品上验证-综合分析-分析痕迹形成条件、过程以及影响因素，痕迹的性质和来源。进而分析痕迹与失效的关系，寻找失效的原因结论及建议-痕迹本身分析结论，推理性结论，与失效相关性结论第五章 裂纹分析技术5.1 裂纹分析思路：裂纹的宏观检验观察-产生裂纹部位分析-材质检验-裂纹的微观检验5.3 首断件的确定 首断件：在机电装备断裂时，往往会导致多个零件先后出现断裂,从这些零件中寻找首断件是失效分析的关键之一。确定的一般规则：1，在各种断裂件中，既有延性断裂，又有脆性断裂时，一般脆性断件断裂发生在前，延性断裂件断裂发生在后,2,在各种断裂件中，既有脆性断裂，又有疲劳断裂时，一般疲劳断件断裂发生在前，脆性断裂件断裂发生在后。3，当存在两个或两个以上疲劳断裂件时，低应力的疲劳断件断裂发生在前，而大应力疲劳断裂件断裂发生在后,4，当断裂件均为延性断裂时，则应根据各种零件的受力状态、结构特征、裂纹的走向、材质与性能等进行综合分析与评定，才能找出首断件。5.4 主裂纹的确定 主裂纹 ：经对失效机械件的残骸拼凑，经常会碰到在同已失效件上出现多条裂纹，从这些裂纹中必须找出首先开裂的部位主裂纹。