金屬材料斷裂失效分析

失效分析一般根據(jù)失效模式和現(xiàn)象，通過分析和驗(yàn)證，模擬重現(xiàn)失效的現(xiàn)象，找出失效的原因，挖掘出失效的機(jī)理的活動(dòng)。在提高產(chǎn)品質(zhì)量，技術(shù)開發(fā)、改進(jìn)，產(chǎn)品修復(fù)及仲裁失效事故等方面具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。其方法分為有損分析，無損分析，物理分析，化學(xué)分析等。

斷口是斷裂過程最真實(shí)、完整的記錄，從宏觀到微觀的斷口分析可以揭示材料從裂紋形成到斷裂的各個(gè)進(jìn)程中主斷裂面的受力情況、介質(zhì)環(huán)境情況、材料制造情況、以及損傷過程等。本文將為您解析斷口分析在金屬材料失效分析中的應(yīng)用。

失效分析有什么用？
失效，指機(jī)械或機(jī)械零件在使用過程中或使用前的試驗(yàn)過程中由于形狀、尺寸、組織或性能發(fā)生變化而引起的構(gòu)件無法完整地完成指定的功能或喪失原設(shè)計(jì)功能的現(xiàn)象，而此時(shí)便需要失效分析來探明其背后的原因。

失效分析工作作為可靠性系統(tǒng)工程的重要組成部分，在對產(chǎn)品質(zhì)量可靠性要求日益提高的今天，其重要性越來越得到凸顯，特別是在產(chǎn)品或裝備全壽命周期中發(fā)揮重要作用。失效分析不僅僅能解決存在的失效問題，也可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或裝備的失效預(yù)防與預(yù)測。

斷口分析及其特征

斷口分析是失效分析工作中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是對金屬破斷后獲得的一對相互匹配的斷裂表面及其外觀形貌進(jìn)行的分析，屬于斷裂學(xué)科的組成部分。

在斷口分析中，掃描電鏡發(fā)揮著重要作用，它能以高分辨率、高變化倍數(shù)對樣品的粗糙表面進(jìn)行細(xì)致的觀察。以下使用微譜場發(fā)射掃描電鏡對不同類型的斷口特征進(jìn)行觀察：

1、韌性斷口

韌性斷裂是指構(gòu)件經(jīng)過大量變形后發(fā)生的斷裂。主要特征是發(fā)生了顯見的宏觀塑性變形，如桿件的過量伸長或彎曲、容器的過量鼓脹。斷口的尺寸（如直徑、厚度）原始尺寸也明顯變化。

韌性斷裂的斷口一般能尋見纖維區(qū)和剪唇區(qū)。斷口尺度較大時(shí)還出現(xiàn)放射形及人字形山脊?fàn)罨y。形成纖維區(qū)斷口的斷裂機(jī)制一般是“微孔聚合”，在電子顯微鏡中呈韌窩狀花樣。

2、脆性斷口

脆性斷裂是指構(gòu)件未經(jīng)明顯的變形而發(fā)生的斷裂。斷裂時(shí)材料幾乎沒有發(fā)生過塑性變形。如桿件脆斷時(shí)沒有明顯的伸長或彎曲，更無縮頸，容器破裂時(shí)沒有直徑的增大及壁厚的減薄。脆斷的構(gòu)件常形成碎片。材料的脆性是引起構(gòu)件脆斷的重要原因。

因構(gòu)件中存在嚴(yán)重缺陷（如裂紋）發(fā)生低應(yīng)力脆斷時(shí)也具有脆性斷裂的宏觀特征，但此時(shí)材料不一定很脆。因材料脆性而發(fā)生的脆斷斷口“呈結(jié)晶狀”，有金屬光澤，斷口與主應(yīng)力垂直，也即與構(gòu)件表面垂直，斷口平齊。

3、疲勞斷口

疲勞斷口宏觀一般有明顯的三個(gè)區(qū)：疲勞源區(qū)、疲勞擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)。

 

 

涉及測試：失效分析