浅谈汽车金属零部件材料的失效及失效分析
Internal Combustion Engine&Parts
机敲缸；②由于气缸内进入异物，造成活塞和气缸盖产生直接撞击引起敲缸；③气门破损或气门弹簧折断，造成气门不能及时打开或落座不及时，当活塞位于上止点时与气阀相碰，废气倒流回稳压箱与压缩空气产生气流冲击后引起敲缸。
3故障处理
①清洗或更换喷油器，清洗完后在实验台上观察喷油器雾化质量确认是否有滴油现象，确保使用合格喷油器。
②检查喷油泵的弹簧是否出现损折或者由于弹力系统的压力缺乏，这应当及时地更换弹簧。卸下喷油器检查雾化的情况，如果有问题将喷油器进行清洗调校。
③燃烧敲缸：1）起机时发生敲缸，起机后随之消失，可以不予理睬；2）调整该缸喷油泵供油齿条至“0”刻线。3）检查喷油器，如供油量较大，喷射压力较高引起的敲缸则进行更换喷油器处理；4）柴油机高速运转时，敲缸声音严重，则为供油提前角不正确，可通过调整喷油泵安装垫片厚度来消除敲缸。
④机械敲缸：1）检查油水温度，柴油水温低于20℃时不能起机，低于40℃时不能加载；2）取出气缸内异物；3）修复更换气门或气门弹簧。
4结语
综上所述，内燃机柴油机在运行的过程中经常会遇到各种故障，针对柴油机的具体问题具体分析，实现问题的控制。笔者根据工作的实际经历和实践经验的总结，本文着重分析了内燃机车柴油机的一些常见故障，目的是为检修人员提供一些总结的规律，从而在故障判断和维持运用以及快速检修上提供一些有力帮助,以提高机车的运行效率，保障机车安全运行。
参考文献:
[1]吴敏.内燃机机车柴油机运行故障分析及对策研究[J].机械研究，2016（8）.
[2]王强.内燃机机车的柴油机设备故障及对策分析[J].工业工程研究，2017（8）.
[3]李青.内燃机柴油机的常见故障分析[J].科技导刊，2016（6）.
0引言
在工程实际应用中，失效分析是判断机器零件损坏原因、改进生产、装配工艺、提出设计更改建议的重要依据。材料失效问题普遍存在于各类材料中，它直接影响着产品的质量，特别是汽车上的一些关键件直接关系到产品的可靠性甚至是人员安全。为了提高产品的可靠性及使用寿命，国内外对金属结构件的失效现象进行了大量的分析和研究，日益完善了失效分析技术及相关机理。材料失效问题的判断和解决问题的能力对专业人员至关重要的。
1失效及失效分析概要
①零件失效：即零件失去其原有功能。包含三种情况：1）完全丧失功能；2）部分失去原有功能；3）能完成原有功能但无法保证安全性、可靠性。
②失效的来源主要有以下几方面：1）设计的问题；2）零部件材料的选用问题；3）加工制造装配过程中存在的问题；4）不合理的使用条件。
③失效分析原则：1）整体观念；2）立体性；3）从现象到本质；4）动态性；5）两分法；6）以信息异常论为总的指导原则。
④失效分析的程序：
1）接受任务，明确目的要求；
2）调查现场及收集背景资料；
3）失效件的观察、检测和试验；
4）确定失效原因并提出改进措施。
⑤失效分析常规检测技术：
1）选用原则：可信性、有效性、可能性、经济性；2）检测技术：化学成分分析、力学性能测试、金相检验、无损检测、残余应力检测、物化性能测试；
3）失效分析常用方法：
断口分析；裂纹分析；痕迹分析；模拟试验。
2失效的形式
失效的形式主要有：变形失效、腐蚀失效、磨损失效和断裂失效。
2.1变形失效
变形失效分为常温变形失效和高温变形失效。
常温变形失效分为：弹性变形失效和塑性的变形失效；
高温变形失效分为：蠕变失效和热松弛失效。
2.2腐蚀失效
零部件与表面介质发生反应从而造成的损坏称为腐蚀。腐蚀失效的显著特点是失效的形式多，失效的机理很复杂；按腐蚀历程分为：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀；按腐蚀条件分为：工业介质腐蚀、自然坏境腐蚀。腐蚀失效主要额点腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、均匀腐蚀、腐蚀疲劳，以下主要介绍一下点腐蚀和应力腐蚀。
2.2.1点腐蚀
在零部件表面出现个别孔、坑或密集斑点的腐蚀称为
浅谈汽车金属零部件材料的失效及失效分析
伍秀连
（比亚迪汽车工业有限公司，深圳518000）
摘要:本文从汽车金属零部件的材料失效的形式和失效分析进行阐述，并介绍材料的腐蚀失效、磨损失效、疲劳失效的特点及机理和破坏特点及断口分析断裂的原因。
关键词:材料失效；疲劳磨损；腐蚀断裂
点腐蚀。
①点腐蚀的发生条件：保护膜（钝化膜）的溶解或破坏；活性阴离子的存在，氯离子是常见的点蚀阴离子；
②点腐蚀的主要特征有：表面有肉眼宏观可见的腐蚀麻坑；如果用金相观测点蚀坑的剖面，形状主要呈现为蝶形、椭圆形、楔形；
③点腐蚀从其失效机理分析，因其并非突发，危害性不是很严重，但是腐蚀坑在应力作用下，会成为应力腐蚀或疲劳腐蚀的裂纹源；
④点腐蚀的预防：由于点腐蚀与材料本身及环境条件有着密切的关系，因此主要从这两方面来采取预防措施。
1）材料方面：可以选择耐点腐蚀性能好的材料、对材料进行合理的热处理、钝化处理或阳极氧化处理；
2）零部件使用的环境：可以降低环境的侵蚀性（比如酸度、温度、氧化剂和卤素离子的控制，特别是氯离子）、定期清洗，保持表面洁净、阴极保护的电化学保护等。
2.2.2应力腐蚀
零部件在应力和腐蚀介质的联合作用下，出现低应力（低于材料的强度）脆性开裂的现象，称为应力腐蚀失效。
2.3磨损失效
相互接触且作相对运动的零部件在机械等作用下，造成零部件表面材料的位移及分离，使表面形状、尺寸、组织及性能发生变化的过程称为磨损。磨损失效主要可以分为：微动磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、粘着磨损，主要讲述一下微动磨损和疲劳磨损。
2.3.1微动磨损
两个配合表面之间由微小振幅的相对振动引起的表面损伤，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，称为微动磨损。常发生在轴承、压配合、铆接等部位。
①磨损机理。一般认为微动磨损的机理是两接触表面在载荷作用下，微凸体之间发生粘着，在表面发生相对运动时粘结处发生断裂，微凸体脱落呈磨屑，由于相对运动，磨屑夹在两表面间，加剧了磨损。
②特征及判断。特征：钢铁微动磨损表面通常粘附一层红棕色粉末（α-Fe2O3）中心区可能因氧化不充分形成黑色的Fe3O4。磨损区在宏观上可观察到有凹坑，凹坑附近由于应力集中可能成为疲劳裂纹的萌生点。微动区域可发现大量的垂直与滑动方向的表面裂纹。
判断：是否存在可引起微动的振动源或交变应力、是否存在破坏的表面形貌、磨屑。
2.3.2疲劳磨损
当两个接触零部件相对滚动或滑动时，在接触区形成的循环应力超过零部件材料的疲劳强度的情况下，在零部件表面层将会引发裂纹并且逐渐扩展，最后使裂纹上的材料断裂剥落下来的磨损过程称为疲劳磨损。通常分为麻点剥落（点蚀）和片状剥落。
①麻点剥落：当表面受到很高接触应力时，产生疲劳开裂，疲劳裂纹通常从锐角方向向内扩展，最后会由于裂纹尖端处的弯曲应力使其折断，便形成剥落，其麻坑形状表现为三角形。麻点剥落有两种形式。
1）非扩展性麻点剥落又称初期麻点。由于开始时表面比较粗糙，有效接触面积小，局部接触应力很高，易产生麻
点，通常运行一段时间后，有效接触面积增大，实际应力下降，新的麻点不再产生旧的麻坑磨平。
2）扩展性麻点剥落又称破坏性麻点剥落。由于表面接触应力大，同时由于材料、润滑选用不合理时，初期麻点不断增加并扩大而发展成较大面积的凹坑。麻点剥落主要发生在硬度比较低的表面上。
②片状剥落又称浅层剥落。在滚动接触表面，由于受到滚动和滑动复合剪切应力，且最大剪切应力处于次表层，因此片状剥落的疲劳源往往处于次表面的缺陷处。
2.4断裂失效
断裂是金属零部件在应力作用下材料分离为互不相连的两个或两个以上部分的现象。断口分析是断裂失效分析的主要内容。
断裂的分类：
①按变形程度：韧性断裂、脆性断裂；
②按应力类型：正断、切断；
③按裂纹扩展途径：沿晶断裂、穿晶断裂、混晶断裂；
④按负荷性质：疲劳断裂、坏境断裂。
2.4.1断口分析
①断口的处理。
1）干燥大气中断裂的新鲜断口，应该放在干燥器内或真空保存，以便防止锈蚀，并且要注意防止手指污染断口和损伤断口表面。
2）在潮湿环境中断口，先用稀盐酸水溶液去除锈蚀氧化物，清水清洗，无水乙醇清洗后吹干。
3）腐蚀坏境中的断口，断口表面有腐蚀产物，去除前必先对产物的形貌、成分等进行详细分析后在去除，常用方法：化学法、电化学法、干剥法。化学法常用溶液为：20%（质量分数）Na（OH）水溶液加200g/L锌粉，在此溶液中将断口煮沸5分钟，清洗吹干。
②断口分析的任务。
断口分析主要有宏观分析和微观分析，宏观分析主要是分析断口形貌；微观分析包括微观形貌分析和断口产物分析。断口分析的具体任务：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及数量；4）确定断口的形成过程；5）确定断裂的微观机制；6）确定断口表面产物的性质。
2.4.2脆性断裂
脆性断裂是指断裂前几乎不发生显著的塑性变形；是一种危险的突发性事故。脆性断裂按裂纹扩展路径分为：穿晶脆性断裂和沿晶脆性断裂。
2.4.3疲劳断裂
机械零部件在循环交变应力的作用下引起的断裂称为疲劳断裂。在机械零部件的断裂失效中，70%以上都是疲劳断裂。
影响疲劳断裂的因素及改善途径主要有：
1）零部件的表面状态；2）缺口效应与应力集中；3）残余应力；4）材料的成分和组织；5）工作条件。
参考文献院
[1]康学勤，孙智.《失效分析》课程教学与实验环节的改革[J].教育教学论坛，2014（40）.
[2]蒲永峰.汽车工程材料[J].重庆大学出版社，2007（9）.
各类材料失效分析方法
各类材料失效分析方法 Via 常州精密钢管博客 失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。 失效分析流程 图1 失效分析流程 各种材料失效分析检测方法 1 PCB/PCBA失效分析 PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。
图2 PCB/PCBA 失效模爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。 常用手段· 无损检测： 外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 显微红外分析(FTIR) 俄歇电子能谱分析(AES) X射线光电子能谱分析(X PS) 二次离子质谱分析(TOF-SIMS)· 热分析：· 差示扫描量热法(DSC) 热机械分析(TMA) 热重分析(TGA) 动态热机械分析(DMA) 导热系数(稳态热流法、激光散射法) 电性能测试： · 击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移· 破坏性能测试： 染色及渗透检测
2 电子元器件失效分析 电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。 图3 电子元器件 失效模式 开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等 常用手段· 电测：连接性测试电参数测试功能测试 无损检测： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 制样技术： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 显微形貌分析： 光学显微分析技术 扫描电子显微镜二次电子像技术 表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 俄歇电子能谱分析(AES)
《材料失效分析》实验教案2014上.
课程教案 课程名称：材料失效分析实验 任课教师：刘先兰 所属院（部）：机械工程学院 教学班级： 2011级金属材料工程教学时间：2013—2014学年第二学期 湖南工学院
《材料失效分析》实验 实验课程编码： 学时：6 适用专业：金属材料工程 先修课程：材料科学基础、材料力学性能、金属塑性成型原理、现代材料检测技术等 考核方式： 一、实验课程的性质与任务 帮助学生进一步理解所学知识，加深对一般工程结构和机械零件失效分析的基础知识、基本方法和基本技能的掌握；能够利用所学的知识建立失效分析方法和思路（故障树）；熟悉判断失效零件裂纹源的方法；熟知各类断裂件的断口形貌及断裂机制，分析各种断裂类型、起裂点及断裂过程。 二、实验项目 实验一材料失效中的金相分析法实验（2学时） 实验二零件失效的宏观分析法（2学时） 实验三静载荷作用下的金属材料断裂失效断口分析（2学时） 三、实验报告要求 每个实验均应写实验报告。按统一格式，采用统一封面和报告纸。实验报告内容应包括实验名称、目的、内容和理论基础、实验设备（名称、规格及型号）及材料名称，实验步骤、实验结果、结果分析。 四、其它要求 实验中，注重知识、能力、素质的协调发展，突出学生的创新精神与创新能力的培养。 五、教材和参考资料 1教材： 《材料失效分析》，庄东汉主编.华东理工大学出版社. 2．参考资料： [1]《机械零件失效分析》，刘瑞堂编，哈尔滨工业大学出版社.. [2]《材料成形与失效》，王国凡主编，化学工业出版社. [3]《材料现代分析方法》，左演声主编，北京工业出版社. [4] 《断口学》，钟群鹏主编，高等教育出版社. [5] 《金属材料及其缺陷分析和失效分析100例》，候公伟主编，机械工业出版社.
材料失效分析
材料失效分析 ——金属的疲劳破坏 1.1材料失效简介 材料失效分析在工程上正得到日益广泛的应用和普遍的重视。失效分析对改进产品设计、选材等提供依据，并可防止或减少断裂事故的发生；可以提高机械产品的信誉，并能起到技术反馈作用，明显提高经济效益。大力开展失效分析研究，无论对工业、民生、科技发展，都具有极其重要的作用。 所谓失效——主要指机械构件由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而引起的机械构件不能完满地完成指定的功能。亦可称为故障或事故。一个机械零部件被认为是失效，应根据是否具有以下三个条件中的一个为判据： （1）零件完全破坏，不能工作； （2）严重损伤，继续工作不安全； （3）虽能暂时安全工作，但已不能满意完成指定任务。 上述情况的任何一种发生，都认为零件已经失效。 机械零部件最常见的失效形式有以下几种： 1.断裂失效：通常包括塑性（韧性）断裂失效；低应力脆性断裂失效；疲劳断裂失效； 蠕变断裂失效；应力腐蚀断裂失效。 2.表面损伤失效：通常包括磨损失效；腐蚀失效；表面疲劳失效 3.变形失效：包括塑性变形失效；弹性变形失效,同一种零件可有几种不同失效形式。一个零件失效，总是由一种形式起主导作用，很少以两种形式主导失效的。但它们可以组合为更复杂的失效形式，例如腐蚀磨损、腐蚀疲劳等。 2.1疲劳破坏 飞机、船舶、汽车、动力机械、工程机械 、冶金、石油等机械以及铁路桥梁等的主要零件和构件，大多在循环变化的载荷下工作，疲劳是其主要的失效形式。 金属疲劳是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。当材料和结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象，就叫做金属的疲劳破坏。 2.2疲劳断裂的特征 1、疲劳断裂应力1σ（周期载荷中的最大应力 max σ）远比静载荷下材料的抗拉强度 b σ低，甚至比屈服强度s σ也低得多。 2、不管是脆性材料或延性材料，其疲劳断裂在宏观上均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂，故疲劳断裂一般表现为低应力脆断。 3、疲劳破断是损伤的积累，积累到一定程度，即裂纹扩展到一定程度后才突然断裂。 断裂前要经过较长时间的应力循环次数N （＝104；105；106……）才断裂，所以疲劳断 裂是与时间有关的断裂。在恒应力或恒应变下，疲劳将由三个过程组成：裂纹的形成（形核）；裂纹扩展到临界尺寸；余下断面的不稳定断裂。在宏观上可清楚看到后二个过程。 4、材料抵抗疲劳载荷的抗力比一般静载荷要敏感得多。疲劳抗力不仅决定于材料本 身，而且敏感地决定于构件的形状，尺寸、表面状态、服役条件和所处环境等。
金属材料及零部件的失效分析
金属材料及零部件失效分析 随着科学技术和工业生产的迅速发展，人们对机械零部件的质量要求也越来越高。材料质量和零部件的精密度虽然得到很大的提高，但各行业中使用的机械零部件的早期失效仍时有发生。通过失效分析，找出失效原因，提出有效改进措施以防止类似失效事故的重复发生，从而保证工程的安全运行是必不可少的。 相关行业 汽车零部件、精密零部件、模具制造、铸锻焊、热处理、表面防护等金属相关行业。 常见失效模式 断裂：韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、液态金属脆化、氢脆 腐蚀：化学腐蚀、电化学腐蚀 磨损：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损、变形磨损 其他：功能性失效、物理性能降级等等 金属失效分析的意义
1. 减少和预防产品同类失效现象重复发生，减少经济损失，提高产品质量； 2. 为裁决事故责任，制定产品质量标准等提供可靠的科学技术依据。 失效分析常用手段 （1）断口分析： 分析断裂源、断口特征形貌，并分析这些特征与失效过程的相互关系。 解理断裂沿晶断裂 （2）金相组织分析 评估组织级别、工艺匹配程度、缺陷等级等等。
（3）成分分析： SEM/EDS； ICP-OES； XRF； 火花直读光谱。 （4）痕迹分析： 分析失效件与成型、使用、环境交互影响留下的细微痕迹。
（5）热学分析：评判材料在热环境使用的合理性。 （6）机械性能分析：评估力学强度、硬度、热性能等指标是否符合使用要求。（7）微区分析：分析表面形貌及微区成分，为失效机理推断提供定性定量依据。（8）极表面分析：对极表面腐蚀产物、微量异物进行定性定量分析。
材料断裂理论与失效分析知识点
作业：（8）航空发动机涡轮盘-叶片结构 ◆材料为镍基高温合金，为什么？ ◆服役环境的要素有哪些？ ◆有可能发生的失效类型是什么？ ◆如何设计实验确定失效的类型？ ◆改进的建议和措施 一．涡轮叶片的材料 涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，是一种特殊的零件，它的数量多，形状复杂，要求高，加工难度大，而且是故障多发的零件，一直以来各发动机厂的生产的关键。所以对涡轮叶片材料就有更高的要求。 涡轮叶片的材料一般选择镍基高温合金。镍基合金就是以镍为基础，加入其他的金属，比如钨、钴、钛、铁等金属，做成以镍为基础的合金。有的镍基高温合金含镍量达到70%左右，其次Cr含量也比较高。其性能主要有： 1.物理性能。具有较高的熔点和弹性模量；各温度下均有较低的热膨胀系数，且随温度变化不大；没有磁性。 2.耐腐蚀性。镍基合金由于含Cr，在氧化性的腐蚀环境中的耐腐蚀性优于纯镍。同时，由于Ni含量高，在还原性腐蚀环境下也能维持良好的耐腐蚀性能。还具有良好的耐应力腐蚀开裂性能，也能抵抗氨气和渗氮、渗碳气氛。 3.机械性能。镍基高温合金在零下、室温及高温时都具有很好的机械性能。 4.高温特性。高温下耐氧化性极佳，对氮、氢以及渗碳也具有极佳的耐受性。 5.热处理及加工、焊接性。高温镍基合金不能通过热处理进行失效硬化，但可以进行固溶热处理和退火处理等。高温镍基合金比较容易进行热加工，冷加工性能比奥氏体不锈钢好。焊接性能与标准奥氏体钢一样，可采用TIG焊接、MIG焊接以及手工电弧焊。 总的来说，镍基合金具有优良的热强热硬性能、热稳定性能及热疲劳性能，可以承受复杂应力，组织稳定，有害相少，高温时抗氧化热腐蚀性好，蠕变特性出色，能够在相当苛刻的高温环境下进行服役。所以涡轮叶片的材料选择高温镍基合金。 二.涡轮叶片的服役环境 涡轮处于燃烧室后面的一个高温部件，而涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，即涡轮叶片的服役环境特别的复杂与恶劣。总得来说，涡轮叶片服役环境的要素主要有： 1.不均匀的高温条件下工作。涡轮处于燃烧室后面的一个高温部件，涡轮工作叶片的工作温度大约在720℃～1120℃，其在工作时已达到红热状态，并且其温度场不均匀，随着飞行状态的变化而承受不同的温度，而且还存在高温氧化，这些都使得涡轮叶片的服役环境非常恶劣。 2.高转速条件下工作。涡轮发动机靠涡轮叶片快速旋转将燃气压缩排出，装化为机械能，为航天器提供动力。 3.高应力和复杂应力条件下工作。涡轮工作叶片承受很大的离心力及其弯矩，还要承受燃气施加的很高的弯曲载荷、热应力，还有振动应力和气动力等复杂的应力作用。 4.受到燃气高频脉动及燃气腐蚀的影响。涡轮工作叶片直接接触高温高压燃气，燃烧产生的燃气含有大量的Na，V，S等热腐蚀性元素，使得涡轮工作叶片的工作环境更为苛刻。 三．可能发生的失效类型 根据涡轮叶片的服役环境，可以推断出涡轮叶片的失效方式大概分为正常失效和非正常失效两种。 1.正常失效中的叶片损伤包括由磨损、掉块、内裂等构成的表观损伤和内部冶金组织损伤两类。其中，内部冶金组织损伤是指叶片在低于规定使用温度和应力的服役环境下发生的诸如γ＇相粗化，晶界及晶界碳化物形貌的变化，脆性相生成等显微组织的变化。导致的主要失效形式是蠕变失效，但同时还有高温腐蚀、热疲劳和低周疲劳及其交互作用等。蠕变损伤主要表现为蠕变孔洞和蠕变裂纹的产生。 大多数涡轮叶片的失效方式为正常失效方式，即蠕变失效、蠕变－疲劳交互作用导致的失效和腐蚀失效。 2.非正常失效是由于叶片设计不当、制备缺陷或人员操作不当引起的失效行为，主要表现为高周疲劳、超温服役引起的过热甚至过烧等失效形式。 总的来说，涡轮叶片可能的失效类型主要为：疲劳失效、蠕变失效和过载断裂等。 四．设计实验确定失效的类型 1.疲劳失效。金属零件再使用中发生的疲劳断裂具有突发性、高度局部性及对各种缺陷的敏感性等特点；引起疲劳断裂的应力一般很低，端口上经常可观察到特殊的、反映断裂各阶段宏观及微观过程的特殊花样。典型的疲劳端口的宏观形貌结构可分为疲劳核心、疲劳源区、疲劳裂纹的选择发展区、裂纹的快速扩展区及瞬时断裂区等五个区域。 2.蠕变失效。蠕变断裂是材料在恒定应力（应力水平低于材料的断裂强度）作用下应变时间逐渐增加，最后发生断裂。明显的塑性变形是蠕变断裂的主要特征，在端口附近产生许多裂纹，使断裂件的表面呈现龟裂现象。
金属构件失效分析精简版
第一章 1、失效分析：对装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析研究，从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施。 2、失效形式：(1)变形失效a弹性变形失效b塑性变形失效（2）断裂失效a韧性断裂失效b 脆性断裂失效c疲劳断裂失效（3）腐蚀失效a局部（点腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳）b全面（均匀、不均匀）（4）磨损失效 3、引起失效的原因：（1）设计不合理：结构或形状不合理，构件存在缺口、小圆弧转角、不同形状过渡区等高应力区（2）选材不当及材料缺陷（3）制造工艺不合理：工艺规范制定不合理（4）使用操作不当和维修不当 4、失效：金属装备及其构件在使用过程中，由于应力、时间、温度、环境介质和操作失误等因素的作用，失去其原有功能的现象时有发生。 5.自行车的失效形式：磨损；家用液化气瓶：变形；锅炉：断 第二章 1、铸态金属常见的组织缺陷：a缩孔：金属在冷凝过程中由于体积收缩而在铸锭或铸件心部形成管状或分散孔洞称为缩孔。细小的缩孔称为疏松。b偏析：金属在冷凝过程中由于某些因素的影响而形成的化学成分不均匀现象。c内裂纹d气泡和白点 2、金属锻造及轧制件缺陷：（1）内部组织缺陷a粗大的魏氏体组织b网络状碳化物及带状组织c钢材表层脱碳（2）钢材表面缺陷：折叠、划痕、结疤、表面裂纹、分层 3、钢中金属夹杂物种类：a脆性夹杂物b塑性夹杂物c半塑性变形的夹杂物 4、脆性夹杂物易成为疲劳断裂的裂纹源原因：对于变形率低的脆性夹杂物，在钢加工变形过程中，夹杂物与钢基体相比变形甚小，由于夹杂物与钢基体之间的变形性的显著差异，造成在夹杂物与钢基体的交界处产生应力集中，导致微裂纹产生或夹杂物本身开裂 5、a比b的危害大的原因：夹杂物的变形率V可在V≈０～１这个范围变化，若变形率低，钢经加工变形后，由于钢产生塑性变形，而夹杂物基本上不变形，便在夹杂物和钢基体的交界处产生应力集中，导致在钢与夹杂物的交界处产生微裂纹，这些微裂纹便成为零件在使用过程中引起疲劳破坏的隐患。 6、焊接裂纹的分类：ａ热裂纹：结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹b再热裂纹c冷裂纹：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹d:层状撕裂 7、氧化膜应满足以下条件才具有保护性：a除致密和完整以外，金属氧化物本身稳定、难溶、不挥发、不易与介质发生作用而被破坏；b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二玻璃脱落；c氧化膜有足够的强度和塑性，足以经受一定的应力、应变作用，具有足够强度和抗变形能力。 8、金属氧化膜的生长规律：直线规律、抛物线规律、对数规律、立方规律、反对数规律 9、腐蚀原电池的模型：锌在硫酸溶液中的溶解，同时有氢气自锌表面析出。阳极（氧化）阴极（还原）析氢、吸氧。 阳极：Zn---Zn2+ +2e阴极：2H+ +2e----H2 10、在除氧气的稀硫酸溶液中锌板遭受腐蚀而铜板不受腐蚀的原因：铜的标准电极电位为0.3419V，在除氧的稀硫酸溶液中，H+不能成为铜的氧化剂，铜不发生腐蚀；但当稀硫酸含氧时，铜电极的某些部位发生O2+4H++4e→2H2O，O2消耗电子，还原成H2O，这是O2为氧化剂，铜板受腐蚀。 11裂纹焊接的分类：ａ热裂纹：结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹b再热裂纹c冷裂纹：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹d:层状撕裂 12、为什么高强材料、大型装备及焊接工艺问世后，低应力脆断事故会不断地出现？传统
汽车零部件的失效模式及分析
汽车零部件的失效模式及 分析 专业： 班级学号： 姓名： 指导教师： 年月
摘要 汽车零件失效分析，是研究汽车零件丧失其规定功能的原因、特征和规律；研究其失效分析技术和预防技术，其目的在与分析零部件失效的原因，找出导致失效的责任，并提出改进和预防措施，从而提高汽车可靠性和使用寿命。
目录 第一章汽车零部件失效的概念及分类 (1) 一、失效的概念 (1) 二、失效的基本分类型 (1) 三、零件失效的基本原因 (2) 第二章汽车零部件磨损失效模式与失效机理 (3) 一、磨料磨损及其失效机理 (3) 二、粘着磨损及其失效机理 (4) 三、表面疲劳磨损及其失效机理 (5) 四、腐蚀磨损及其失效机理 (5) 五、微动磨损及其失效机理 (6) 第三章汽车零部件疲劳断裂失效及其机理 (8) 第四章汽车零部件腐蚀失效及其机理 (9) 第五章汽车零部件变形失效机理 (10) 参考文献 (11)
第一章汽车零部件失效的概念及分类 一、失效的概念 汽车零部件失去原设计所规定的功能称为失效。失效不仅是指完全丧失原定功能，而且功能降低和严重损伤或隐患、继续使用会失去可靠性及安全性的零部件。 机械设备发生失效事故，往往会造成不同程度的经济损失，而且还会危及人们的生命安全。汽车作为重要的交通运输工具，其可靠性和安全性越来越受到重视。因此，在汽车维修工程中开展失效分析工作，不仅可以提高汽车维修质量，而且可为汽车制造部门提供反馈信息，以便改进汽车设计和制造工艺。 二、失效的基本分类型 按失效模式和失效机理对是小进行分类是研究失效的重要内容之一。失效模式是失效件的宏观特征，而失效机理则是导致零部件失效的物理、化学或机械的变化原因，并依零件的种类、使用环境而异。 汽车零部件按失效模式分类可分为磨损、疲劳断裂、变形、腐蚀及老化等五类。 汽车零件失效分类 一个零件可能同时存在几种失效模式或失效机理。研究失效原因，找出主要失效模式，提出改进和预防措施，从而提高汽车零部件的可靠性和使用寿命。
工大金属材料失效分析(DOC)
3.刚的晶内偏析不可以通过热处理方法予以消除·······（×） 4.钢中氢含量偏高容易导致钢中出现气孔和白点·······（√） 5.魏氏组织会降低刚的强度，但是可以提高钢的韧性···（×） 6.钢中夹杂物会降低钢的塑性、韧性和疲劳强度·······（√） 7.钢的脱碳会降低钢的疲劳程度·····················（√） 8.焊缝延迟裂纹一般与焊缝中的含氢量有关···········（√） 9.焊缝淬火裂纹一般与焊缝中的马氏体有关···········（√） 10.磨损失效是金属构件失效的主要方式··············（×） 11.河流花样和舌状花样是脆性断口和典型微观形貌特征（√） 12.应力腐蚀开裂是应力和腐蚀共同作用的结果·······（√） 13.能谱成分分析技术可以用于钢中碳含量分析·······（×） 14.扫描电镜分析技术是建立在可见光反射原理基础之上的（×） 15.就金属断裂而言，正断可能是韧性的，而切断总是韧性的（√） 1、钢的晶内偏析可以通过何种热处理方法予以消除？ 扩散退火钢加热到上临界点(Ac3或Accm)以上的较高温度（一般为1050～1250℃），经过较长时间的充分保温，然后缓冷的热处理叫扩散退火，也叫均匀化退火。这种退火的目的是，借原子在高温下可以较快的扩散，减少或消除各种合金元素及非合金元素在钢中的显微偏析，使化学成分趋于均匀化，以达到改善钢的组织，提高钢的力学性能的目的。 2、钢中S、P杂质元素容易造成哪些性能缺陷？ S以Fes形态存在于钢中，Fes和Fe形成低共熔化合物，引起热脆。
P虽然可以提高钢的强度和硬度，但会引起塑性和冲击韧性的下降，使韧脆转变温度上升，引起冷脆。 3、钢中H元素容易造成哪些性能缺陷？ 钢中溶解的氢会导致氢脆，白点和氢致延迟断裂等缺陷 一是引起氢脆，即在低于钢材极限应力的作用下，经一定的时间后，突然断裂。二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷，即白点，白点使钢材的冲击韧性降低得很多。在钢材纵端面上呈光滑的银白的斑点，在酸洗后的端面上呈较多的发丝状裂纹，白点使钢材的延伸率显著下降，尤其是端面收缩率和冲击韧性降低得更多，有时可能接近于零值。因此具有白点的钢是不能用的，这类缺陷主要发生在合金钢中。 4、魏氏组织对钢有哪些危害作用？ （1）.在最终热处理会有增大变形的倾向；（2）.使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低，同时使脆性转折温度升高。魏氏组织不仅晶粒粗大,而且由于大量铁素体针片形成的脆弱面,使金属的韧性急剧下降,屈服强度当然也会降低。 5、钢中夹杂物会降低钢的哪些性能？ 钢中夹杂物包括C、Si、Mn、S、P、N、H、O等 C：随着钢中碳含量的增加，碳钢硬度上升，塑性和韧性降低。在亚共析范围内随着碳含量增加，抗拉强度不断提高。超过共析范围后，抗拉强度随碳含量的增加减缓，最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。另外，含碳量增加时碳钢的耐蚀性降低，同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工（冲压、垃拔）性能变坏。 Si：硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降，钢的面缩率和冲击韧性显著降低。 Mn：锰对碳钢的力学性能有良好的影响，它能提高钢热轧后的硬度和强度，原因是锰溶入铁素体中引起固溶强化。 S:产生热脆
金属--断裂与失效分析刘尚慈
金属断裂与失效分析（刘尚慈编） 第一章概述 失效：机械装备或机械零件丧失其规定功能的现象。 失效类型：表面损伤、断裂、变形、材质变化失效等。 第二章金属断裂失效分析的基本思路 §2—1 断裂失效分析的基本程序 一、现场调查 二、残骸分析 三、实验研究 （一）零件结构、制作工艺及受力状况的分析 （二）无损检测 （三）材质分析，包括成分、性能和微观组织结构分析 （四）断口分析 （五）断裂力学分析 以线弹性理学为基础，分析裂纹前沿附近的受力状态，以应力强度因子K作为应力场的主要参量。 K I＝ Yσ（πα）1/2 脆性断裂时，裂纹不发生失稳扩展的条件：K I＜K IC 对一定尺寸裂纹，其失稳的“临界应力”为：σc＝K IC / Y
（πα）1/2 应力不变，裂纹失稳的“临界裂纹尺寸”为：αc＝（K IC/Yσ）2/π 中低强度材料，当断裂前发生大范围屈服时，按弹塑性断裂力学提出的裂纹顶端张开位移[COD（δ）]作为材料的断裂韧性参量，当工作应力小于屈服极限时： δ＝（8σsα/πE）ln sec(πσ/2σs)不发生断裂的条件为：δ＜δC（临界张开位移） J积分判据：对一定材料在大范围屈服的情况下，裂纹尖端应力应变场强度由形变功差率J来描述。张开型裂纹不断裂的判据为： J＜J IC K IC——断裂韧性；K ISCC——应力腐蚀门槛值 （六）模拟试验 四、综合分析 分析报告的内涵：①失效零部件的描述；②失效零部件的服役条件；③失效前的使用记录；④零部件的制造及处理工艺；⑤零件的力学分析；⑥材料质量的评价；⑦失效的主要原因及其影响因素；⑧预防措施及改进建议等。
五、回访与促进建议的贯彻 §2—2 实效分析的基本思路 一、强度分析思路 二、断裂失效的统计分析 三、断裂失效分析的故障树技术 第三章金属的裂纹 §3—1 裂纹的形态与分类 裂纹：两侧凹凸不平，偶合自然。裂纹经变形后，局部磨钝是偶合特征不明显；在氧化或腐蚀环境下，裂缝的两侧耦合特征也可能降低。 发纹：钢中的夹杂物或带状偏析等在锻压或轧制过程中，沿锻轧方向延伸所形成的细小纹缕。发纹的两侧没有耦合特征，两侧及尾端常有较多夹杂物。 裂纹一般是以钢中的缺陷（发纹、划痕、折叠等）为源发展起来的。 一、按宏观形态分为： （1）网状裂纹（龟裂纹），属于表面裂纹。产生的原因，主要是材料表面的化学成分、金相组织、力学性能、应力状态等与
金属材料案例
案例分析 一、教学设计思路 金属材料是与我们的生活密切联系的教学内容，本课题围绕学生熟悉的生活用品开展学习，通过学生分组实验、讨论、归纳总结得出金属的一些共同的物理性质和各自的特性，通过阅读课文了解常见金属与合金的主要成分性能和用途，让学生体会到化学就在我们的生活中，增强学生发现生活、感受生活的意识，从而实现“教学生活化”的教学理念。教学过程围绕课程目标的三个维度（知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观），注意培养学生从化学视角观察生活的习惯，教会学会将化学知识应用于生活实践的方法，使他们能对化学有关的生活问题做出合理的解释，感受学习化学的乐趣，体会学习化学的价值。 二、教案 课题1 金属材料 教学目标 知识技能：使学生了解金属的物理性质，了解常见合金的成分性能和用途。 能力培养：通过情景设置，使学生具有较强的问题意识，能够发现和提出有探究价值的化学问题。通过学生动手实验，培养学生的实验能力和分析问题的能力。 科学品质：通过实验激发学生学习化学的兴趣，培养学生实事求是的科学态度。培养学生将化学知识应用于生活实践的意识，能够对与化学有关的社会问题和生活问题做出合理的解释。
科学方法：指导学生用实验的方法认识事物的性质，培养学生科学的认知方法。 美育渗透：从生活中的金属制品，感受其丰富多彩的形状、颜色美。重点 1、金属材料的物理性质 2、物质性质与用途的关系 难点 1、培养学生运用探究方法得出相关结论的能力 2、提高学生综合分析问题的能力 教学方法 采用实验探究法：按照问题—实验—观察—分析—结论的程序实行探究式讨论教学。 仪器、药品 铁片、铜片、铝片、干电池、小灯泡、导线、酒精灯、火柴、砂纸、黄铜、铜，与钛有关的资料和新型的合金的资料。 教师活动学生活动设计意图引导学生通过看录相、上网查资料等了解人类发现金属、认识金属、使用金属的历史，利用学生的生活背景，让学生说出日常生活中接触到的金属制品。在教师指导下观看录像、有目的的查阅资料，展示他们收集到的金属制品，如：铜钱、硬币、纪念章等。设置背景，让学生从生活走进化学，突出化学与社会的密切联系。让学生分组实验，实验过程中指导学生观察实验现象。学生分别取出铁丝、铜丝、铝丝。①观察它们的
汽车零部件失效分析
汽车零部件失效分析 摘要：随着汽车的不断普及和机械设备事故的频发，汽车的安全性和可靠性逐渐成为人们关注的焦点。论文通过研究汽车零部件失效的类型，丧失功能的原因、特征和规律，提出相应的改进和预防措施，为汽车制造部门提供便于改进制造工艺和汽车设计的反馈信息，进而提高汽车可靠性、使用寿命和维修质量。 关键词：汽车零部件；失效模式；磨损 1.汽车零部件失效的概述 1.1汽车零部件失效的概念 所谓失效是指汽车零部件失去原设计所规定的功能，导致汽车技术状况变差，包括完全丧失原定功能，功能降低和严重损伤等，如果继续使用将会失去安全性和可靠性。因为汽车零部件的技术状况会随着零部件的使用过程逐渐发生变化，因此通过分析汽车零部件的性能恶化过程，然后有针对性的采取改进措施，对于维持汽车的技术水平具有非常重要的作用。 1.2汽车零部件失效的分类 汽车零部件按失效模式分类可以分为：一是磨损，包括粘着磨损、表面疲劳磨损、磨料磨损、微动磨损、腐蚀磨损，如齿轮表面和滚动轴承便面的麻点、曲轴“抱轴”等。二是疲劳断裂，包括低应力高周疲劳、高应力低疲劳周疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳，如齿轮轮齿折断、曲轴断裂等。三是腐蚀，包括化学腐蚀、穴蚀、电化学腐蚀，如湿式汽缸套外壁麻点。四是变形，包括过量弹性变形、过量塑性变形和蠕变，如曲轴弯曲、基础件变形等。五是老化，如橡胶轮胎、塑料器件龟裂、变硬等。失效模式是研究汽车零部件失效的关键，同一个零件可能同时存在集中失效模式。 2.汽车零部件失效的原因 2.1设计制造方面的原因 汽车零部件的设计制造不合理是造车汽车零部件早期失效的主要原因之一。如汽车零部件的材料选择方面，我国GB5216标准规定的齿轮钢淬透性带宽为12HRC，而美国休斯通用公司为8HRC，日本小松为5HRC，远远不及国外汽车生产企业的标准要求。如汽车零部件的设计方面，轴的台阶处直角过渡、过小的圆角半径、尖锐的棱边等造成的应力集中处，都会成为汽车零部件破坏的成因。 2.2工作条件方面的原因 汽车零部件失效工作条件方面的原因主要包括：一是工作环境，由于汽车零
浅谈汽车金属零部件材料的失效及失效分析
Internal Combustion Engine&Parts 机敲缸；②由于气缸内进入异物，造成活塞和气缸盖产生直接撞击引起敲缸；③气门破损或气门弹簧折断，造成气门不能及时打开或落座不及时，当活塞位于上止点时与气阀相碰，废气倒流回稳压箱与压缩空气产生气流冲击后引起敲缸。 3故障处理 ①清洗或更换喷油器，清洗完后在实验台上观察喷油器雾化质量确认是否有滴油现象，确保使用合格喷油器。 ②检查喷油泵的弹簧是否出现损折或者由于弹力系统的压力缺乏，这应当及时地更换弹簧。卸下喷油器检查雾化的情况，如果有问题将喷油器进行清洗调校。 ③燃烧敲缸：1）起机时发生敲缸，起机后随之消失，可以不予理睬；2）调整该缸喷油泵供油齿条至“0”刻线。3）检查喷油器，如供油量较大，喷射压力较高引起的敲缸则进行更换喷油器处理；4）柴油机高速运转时，敲缸声音严重，则为供油提前角不正确，可通过调整喷油泵安装垫片厚度来消除敲缸。 ④机械敲缸：1）检查油水温度，柴油水温低于20℃时不能起机，低于40℃时不能加载；2）取出气缸内异物；3）修复更换气门或气门弹簧。 4结语 综上所述，内燃机柴油机在运行的过程中经常会遇到各种故障，针对柴油机的具体问题具体分析，实现问题的控制。笔者根据工作的实际经历和实践经验的总结，本文着重分析了内燃机车柴油机的一些常见故障，目的是为检修人员提供一些总结的规律，从而在故障判断和维持运用以及快速检修上提供一些有力帮助,以提高机车的运行效率，保障机车安全运行。 参考文献: [1]吴敏.内燃机机车柴油机运行故障分析及对策研究[J].机械研究，2016（8）. [2]王强.内燃机机车的柴油机设备故障及对策分析[J].工业工程研究，2017（8）. [3]李青.内燃机柴油机的常见故障分析[J].科技导刊，2016（6）. 0引言 在工程实际应用中，失效分析是判断机器零件损坏原因、改进生产、装配工艺、提出设计更改建议的重要依据。材料失效问题普遍存在于各类材料中，它直接影响着产品的质量，特别是汽车上的一些关键件直接关系到产品的可靠性甚至是人员安全。为了提高产品的可靠性及使用寿命，国内外对金属结构件的失效现象进行了大量的分析和研究，日益完善了失效分析技术及相关机理。材料失效问题的判断和解决问题的能力对专业人员至关重要的。 1失效及失效分析概要 ①零件失效：即零件失去其原有功能。包含三种情况：1）完全丧失功能；2）部分失去原有功能；3）能完成原有功能但无法保证安全性、可靠性。 ②失效的来源主要有以下几方面：1）设计的问题；2）零部件材料的选用问题；3）加工制造装配过程中存在的问题；4）不合理的使用条件。 ③失效分析原则：1）整体观念；2）立体性；3）从现象到本质；4）动态性；5）两分法；6）以信息异常论为总的指导原则。 ④失效分析的程序： 1）接受任务，明确目的要求； 2）调查现场及收集背景资料； 3）失效件的观察、检测和试验； 4）确定失效原因并提出改进措施。 ⑤失效分析常规检测技术： 1）选用原则：可信性、有效性、可能性、经济性；2）检测技术：化学成分分析、力学性能测试、金相检验、无损检测、残余应力检测、物化性能测试； 3）失效分析常用方法： 断口分析；裂纹分析；痕迹分析；模拟试验。 2失效的形式 失效的形式主要有：变形失效、腐蚀失效、磨损失效和断裂失效。 2.1变形失效 变形失效分为常温变形失效和高温变形失效。 常温变形失效分为：弹性变形失效和塑性的变形失效； 高温变形失效分为：蠕变失效和热松弛失效。 2.2腐蚀失效 零部件与表面介质发生反应从而造成的损坏称为腐蚀。腐蚀失效的显著特点是失效的形式多，失效的机理很复杂；按腐蚀历程分为：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀；按腐蚀条件分为：工业介质腐蚀、自然坏境腐蚀。腐蚀失效主要额点腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、均匀腐蚀、腐蚀疲劳，以下主要介绍一下点腐蚀和应力腐蚀。 2.2.1点腐蚀 在零部件表面出现个别孔、坑或密集斑点的腐蚀称为 浅谈汽车金属零部件材料的失效及失效分析 伍秀连 （比亚迪汽车工业有限公司，深圳518000） 摘要:本文从汽车金属零部件的材料失效的形式和失效分析进行阐述，并介绍材料的腐蚀失效、磨损失效、疲劳失效的特点及机理和破坏特点及断口分析断裂的原因。 关键词:材料失效；疲劳磨损；腐蚀断裂
影响汽车零件失效的原因
影响零件失效的原因 11211015 刘淋松零件失效即是指汽车零部件部分或完全丧失工作能力的现象。在汽车的行驶过程中，一旦重要零件失效后果可想而知，为了更深入的表达出其原因，我分四个层次来阐述影响零件失效的原因。 首先大体由于技术状况变化导致零件失效的原因有：磨损即零件表面由于相对运动而不断产生损耗的现象，导致配合松旷，产生异响；占75%。变形即尺寸和形状改变的现象，包括弯曲、扭转、挤压等，因载荷超过屈服极限所致。疲劳即长时间在高变载荷作用下，产生微裂纹而突然断裂。腐蚀即包括化学腐蚀和电化学腐蚀，零件表面无相对运动却不断产生损耗的现象。热损坏即包括烧焦、烧坏、烧穿和高温老化 第二个层次为汽车零件磨损失效分析；磨损失效是指因零件的磨损使其尺寸、形状误差超限的现象。最根本原因——摩擦。相对运动物体接触表面间产生运动阻力的现象。按表面润滑状况分为干摩擦、液体摩擦、边界摩擦、混合摩擦；干摩擦：摩擦表面无任何润滑介质，产生摩擦热引起接触点熔合，会消耗较多动力，并产生剧烈表面磨损。液体摩擦：摩擦表面间被一层具有一定压力、厚为1.5~2.0 md润滑油膜隔开，摩擦只发生在润滑油液体分子之间，摩擦力相当于分子间粘着力，磨损极小；如：曲轴轴承、增压器轴承等。边界摩擦：摩擦表面被边界膜（后度为数分子直径）隔开，可分为吸附膜和反应膜，前者是靠润滑油极性分子吸附在摩擦表面而形成，后者是油中添加剂与
摩擦表面反应生成。边界摩擦实质是吸附膜之间的相互滑动，摩擦介于干摩擦和液体摩擦之间；且边界膜有临界温度限制，超过则膜遭到破坏，转变为混合摩擦。混合摩擦：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦共存的摩擦状态，润滑油占多数则称为半液体摩擦，否则称为半干摩擦。一些摩擦场所，随工作条件的变化，摩擦种类也在变化。如：轴瓦、活塞环和缸壁等。 影响磨损的因素有很多如：材料性质：提高含碳量或加入合金元素，加工质量：降低几何形状误差,适当的表面粗糙度，工作条件：相对运动速度：过快，散热不良，升温，机油粘度降低，润滑不良，磨损加剧。单位压力：过高压力使油膜破坏，引起粘着磨损。工作温度：温度过高，油膜被破坏；温度过低，形成腐蚀性介质。均会导致磨损加剧。润滑质量：影响到形成油膜的质量，承压能力等。 而零件磨损规律分三个阶段：一磨合阶段，新零件摩擦表面具有一定的粗糙度，真实接触面较小，磨损加剧。时间里程较短，3000-5000公里。二稳定（正常）磨损阶段，摩擦副间歇达到最佳状态，表面磨合质量好，磨损缓慢、稳定。时间里程很长，20万公里左右。三激烈磨损阶段，磨损迅速，零件表面工作条件恶化，零件形状开始改变，间隙增大、噪声、振动加大。汽车的使用、维护与修理水平均影响零件磨损特性曲线的走向，从而影响到汽车的使用寿命。 第三个层次为零件变形失效分析。零件在使用中的变形通常有个三方面的原因，分别为残余应力、外载荷、温度。另外零件失效的影响更是不容忽视的，如汽缸体汽缸体变形后可能引起：汽缸轴线与曲
金属材料失效分析
失效分析 机电工程学院 何敏 U n R e g i s t e r e d
“失效分析”课程简介 对广大同学而言，失效和失效分析也许是一个陌生的概念。然而在我们的周围，大到各种机械零件，工程设备，运输机械，锅炉、压力容器等，小到生活、学习、娱乐场所的各类设施，我们手头的各种电子器件等等，不管你意识到没有，失效却总是在发生着。 失效——各类机电产品的机械零部件、微电子元件和仪器仪表等以及各种金属及其它材料形成的构件（工程上习惯地统称为零件，以下简称零件）都具有一定的功能，承担各种各样的工作任务，如承受载荷、传递能量、完成某种规定的动作等。当这些零件失去了它应有的功能时，则称该零件失效。失效给我们造成巨大的甚至是无法挽回的损失；而失效分析则可以有效地避免或减少这些损失。 U n R e g i s t e r e d
11 零件失效即失去其原有功能的含义包括三种情况： 失效failure “失效”与“事故” 要区分“失效”与“事故”，这是两个不同的概念。事故是一种 结果，其原因可能是失效引起的，也可能不是失效引起的。同样，失效可能导致事故的发生，但也不一定就导致事故。 （1）零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等而完全丧失其功能； （2）零件在外部环境作用下，部分的失去其原有功能，虽然能够工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸超差等； （3）零件虽然能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。如经过长期高温运行的压力容器及其管道，其内部组织已经发生变化，当达到一定的运行时间，继续使用就存在开裂的可能。 U n R e g i s t e r e d
失效分析方法大汇总
失效分析简介 失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。 失效分析流程 图1 失效分析流程 各种材料失效分析检测方法 1 PCB/PCBA失效分析
PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。 图2 PCB/PCBA 失效模式 爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。 常用手段 无损检测：外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像表面元素分析：扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）显微红外分析（FTIR）俄歇电子能谱分析（AES）X射线光电子能谱分析（XPS）二次离子质谱分析（TOF-SIMS）
热分析：差示扫描量热法（DSC）热机械分析（TMA）热重分析（TGA）动态热机械分析（DMA）导热系数（稳态热流法、激光散射法）电性能测试：击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移破坏性能测试：染色及渗透检测 2 电子元器件失效分析 电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。 图3 电子元器件 失效模式 开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等 常用手段 电测：连接性测试电参数测试功能测试无损检测：开封技术（机械开封、化学开封、激光开封）去钝化层技术（化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层）微区分析技术（FIB、CP）制样技术：开封技术（机械开封、化学开封、激光开封）去钝化层技术（化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层）微区分析技术（FIB、CP）显微形貌分析：光学显微分析技术扫描电子显微镜二次电子像技术表面元素分析：扫描电镜及能谱分析（SEM/EDS）俄歇电子能谱分析（AES）X射线光电子能谱分析（XPS）二次离子质谱分析（SIMS）无损分析技术：X射线透视技术三维透视技术反射式扫描声学显微技术（C-SAM）3 金属材料失效分析 随着社会的进步和科技的发展，金属制品在工业、农业、科技以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，因此金属材料的质量应更加值得关注。
材料磨损失效分析简述
材料磨损失效分析简述 摘要：综述了磨损失效的常见类型及该磨损失效的的影响因素，包括材料的磨损失效过程，指出了降低材料磨损失效的措施，为预防工程领域材料的磨损失效提供了方向。 关键词：磨损失效；类型；影响因素；过程；预防措施 The Review Of Wear Failure Analysis In Materials Abstract:The common types and its influencing factors was summarized. Including the process of wear failure of the measures of how to reduce wear failure was pointed directions how to preventing wear failure in engineering material field. Key words:wear, failure; classify; influencing factor;process; precautionary measures 引言 磨损失效是机械设备和零部件的三种主要失效形式———断裂、腐蚀和磨损失效形式之一。世界一次能源的三分之一、机电设备的70%—80%是由于各种形式的磨损而产生故障[1]。磨损不仅造成大量的材料浪费，而且可能直接导致灾难性后果。因此,研究磨损失效的原因,制定抗磨对策、减少磨损耗材、提高机械设备和零件的安全寿命是极为有必要的。 1 常见磨损失效类型及其影响因素 粘着磨损 当一对磨擦副的两个磨擦表面的显微凸起端部相互接触时，即使法向负载很小，但因为凸起端部实际接触的面积很小，所以接触应力很大。如果接触应力大到足以使凸起端部的材料发生塑性变形而且接触表面非常干净，彼此又具有很好的适应性，那么在磨擦界面上很可能形粘着点。当磨擦面发生相对滑动时，粘着占在剪应力作用下变形以致断裂，使材料从一个表面迁移到另一个表面。通常，金属的这种迁移是由较软的磨擦面迁移到较硬的磨擦面上。根据磨损试验后对磨擦面进行金相检验发现，迁移的金属往往呈颗粒状粘附在表面[2]。这是
金属断裂失效分析
根据失效分析的目的和要求，一般还要进行实验研究。其内容包括以下几个方面。 1、宏观检验 用肉眼或放大镜检验金属表面，纵横断面、断口上的各种组织和缺陷的方法叫做宏观检验。通过宏观检验能揭示金属的全貌，显示其组织的不均匀性和各种缺陷的形态、分布，对颜色、腐蚀、断裂裂纹的萌生位置及裂纹的走向等都能迅速而准确地识别出来。 进行断口的宏观分析。能得到断裂表面整体的概貌特征，并在一定程度上了解破坏的原因。可确定失效件断裂的裂纹萌生位置，裂纹的扩展方向，判别断裂的类型，构件所承受的应力类型，环境介质、温度对构件断裂的影响，变形程度及磨损情况。 常用的宏观检验方法有酸浸试验、塔形车削发纹试验以及硫印试验等。 (1)酸浸试验 酸浸试样制备时取样部位及数量按有关标准进行，并严防因温度升高而引起组织变化。切取试样用锯、剪、气割和砂轮切割等方式：当用气割试样时，必须将热影响区除去，以免影响检验结果。试样检验面可用车、刨、磨和金相砂纸磨制(02号砂纸)，使表面粗糙度不低于3.2，并用汽油、酒精、苯等清洗去油。酸浸试验方法有三种。第一种是热酸浸蚀试验法。主要用于表面缺陷、夹杂物、偏析区等被浸蚀剂有选择性地浸蚀，表现出可看得见的浸蚀特征。酸蚀试验效果决定于浸蚀剂成分；浸蚀的温度；浸蚀时间及浸蚀面的光洁度。第二种是冷酸浸蚀试验法。冷酸浸蚀试验法是检查钢的宏观组织和缺陷的一种简易方法。冷酸浸蚀是采用室温下的酸溶液浸蚀和擦蚀样面，以显示试样的缺陷。通常，对于不使用热酸浸蚀的钢材或工件（例如工件已加工好，不便切开，又不得损坏工件的表面粗糙度），以及有些组织缺陷用热酸不易显现，有些奥氏体不锈钢用热盐酸不易腐蚀时，均可用冷酸浸蚀法进行试验。第三种电解酸蚀法。电解酸蚀法，就是用15％~20％（容积比）工业盐酸水溶液电解试样表面的试验方法。这种方法的优点是，可以用较稀（15％~20％）的盐酸水溶液在室温下进行浸蚀，可以缩短腐蚀时间，大大地改善劳动条件和卫生环境。此外，因电解腐蚀后盐酸的性质改变不大，一般可循环使用，节约酸液，用电解法显示试样的宏观组织及缺陷比热酸浸蚀法更清晰。 （2）塔形试验 塔形试验是用以检验发纹不同深度的分布的一种特殊试验：由于检验的试样制成“塔”的形状即三级阶梯形，故通常称为塔形试验。塔形试验一般均分为三个阶梯。 试样加工的要求、基本与热酸浸试样相同。试样检验前，也要进行热酸浸，其酸浸液、酸浸规范基本上与热酸浸试验相同，只是一般浸蚀程度略轻，否则会对其后的检验和鉴别造成不利影响。酸浸后，在各个阶梯上会出现一些具有一定长度和一定深度的细小裂纹，即发纹。最后用肉眼或不大于10倍的放大镜进行检查和鉴别。发纹是沿轧制方向分布的，具有一定长度和深度的细小裂纹。一般由于该裂纹很窄，光线射不到底，故只能看到有深度的黑色线条。顺光时，个别较宽的发纹，可以看到灰暗色的底部。