失效分析ppt課件(2)-在線瀏覽
2025-03-06 17:17本頁(yè)面
【正文】 失效： 當(dāng)構(gòu)件所承受的實(shí)際應(yīng)力大于材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，將產(chǎn)生塑性變形，應(yīng)力進(jìn)一步增大，就會(huì)產(chǎn)生斷裂，稱為塑性斷裂失效。塑性斷口微觀形態(tài)主要為韌窩。韌窩為拉長(zhǎng)呈方向性，受剪切應(yīng)力或撕裂應(yīng)力作用，如杯錐狀斷口的錐部。n 塑性斷裂的原因 ：通常情況下塑性斷裂是由于外應(yīng)力超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度所致 (材料強(qiáng)度過(guò)低或超載 )。n 解理斷裂 解理斷裂是穿晶脆斷的一種常見(jiàn)的主要斷裂方式。鐵素體鋼的解理面為 {100}晶面。*斷裂時(shí)所受應(yīng)力較低，常低于材料的屈服強(qiáng)度及設(shè)計(jì)許用應(yīng)力*斷裂源總是發(fā)生在缺陷處 (尤其是焊接缺陷 )或幾何形狀突變的凹槽、缺口等處，也有裂紋源由疲勞損傷處引起*一旦發(fā)生開(kāi)裂，裂紋便以極高的速度擴(kuò)展，危害性很大。*構(gòu)件存在三向應(yīng)力集中部件，如構(gòu)件存在表面缺口、裂紋等缺陷、幾何形狀的突變。*有一定大小的應(yīng)力作用，包括殘余應(yīng)力，尤其是在沖擊應(yīng)力作用下易發(fā)生解理脆斷。*低溫條件下，當(dāng)溫度低于材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)時(shí)易發(fā)生解理脆斷n 準(zhǔn)解理斷裂*準(zhǔn)解理斷裂常在經(jīng)淬火及隨后回火的馬氏體組織中出現(xiàn)。斷口宏觀形貌具有細(xì)小的放射狀條紋或呈瓷狀，斷口微觀形態(tài)也有河流花樣，但其河流短而不連續(xù)，并能觀察到較多的撕裂嶺特征斷裂失效 脆性斷裂 沿晶脆性斷裂n 裂紋沿晶粒界面擴(kuò)展而造成金屬材料的脆斷稱為沿晶脆性斷裂 。n 晶界弱化的基本原因 材料本身或環(huán)境介質(zhì)或高溫的作用*雜質(zhì)元素在晶界偏聚造成沿晶脆斷 如 Ge、 Sn、 N、 P、As、 Sb、 Bi、 S、 Se、 Te等。*高溫下的沿晶斷裂。斷口微觀形貌呈冰糖狀。在機(jī)械構(gòu)件的斷裂失效中，疲勞斷裂所占的比例最高，達(dá) 70%以上。n 高周疲勞 循環(huán)次數(shù) N104~105的疲勞斷裂稱為高周疲勞 ,為低應(yīng)力高周疲勞斷裂。裂紋擴(kuò)展時(shí)疲勞應(yīng)力較高，裂紋擴(kuò)展速度較快，其斷口形貌較復(fù)雜；當(dāng)循環(huán)次數(shù) N103， 斷口上有粗大的輝紋；當(dāng)循環(huán)次數(shù) N103， 斷口觀察到一種 “輪胎花樣 ”；當(dāng)循環(huán)次數(shù) N102， 斷口上觀察到韌窩或準(zhǔn)解理。如發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門(mén)、熱模。n 接觸疲勞 接觸應(yīng)力作用引起疲勞破壞。宏觀有剝落特征，微觀有輝紋、準(zhǔn)解理等特征。n 腐蝕疲勞 腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力聯(lián)合作用下引起的疲勞破壞稱腐蝕疲勞。n 微振疲勞 由微振應(yīng)力作用下引起的疲勞破壞，如鉚釘、葉片、鋼絲繩等。高周疲勞的特征n 疲勞斷裂過(guò)程中，工作應(yīng)力多是在低于屈服應(yīng)力下進(jìn)行 ，零件不發(fā)生肉眼可見(jiàn)的宏觀塑性變形，對(duì)于常見(jiàn)的低應(yīng)力高周疲勞，在斷裂發(fā)生后，也未能觀察到宏觀塑性變形現(xiàn)象，所以一般將疲勞斷裂歸入脆性斷裂n 疲勞斷口具有獨(dú)特的斷口形貌，斷口由疲勞源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬時(shí)斷裂區(qū)三個(gè)部分組成 。裂紋擴(kuò)展區(qū)具有獨(dú)特的疲勞條紋，常以海灘狀條紋、貝紋線等術(shù)語(yǔ)描述其宏觀特征。瞬時(shí)斷裂區(qū)斷口形貌與材料性質(zhì)及斷裂時(shí)應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，塑性材料常為塑性斷裂，而脆性材料為脆性斷裂 n 材料強(qiáng)度不足引起的疲勞斷裂；n 零件結(jié)構(gòu)上有尖角、鍵槽、圓角等應(yīng)力集中區(qū)；n 疲勞斷口的宏觀特征韌窩準(zhǔn)解理沿晶解理疲勞輝紋腐蝕失效n 金屬與其表面接觸的介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而造成的損壞稱為腐蝕。n 腐蝕失效占金屬機(jī)械構(gòu)件失效事故的比例相當(dāng)高，僅次于疲勞斷裂。因此對(duì)腐蝕失效的研究和預(yù)防在失效分析中是非常重要的工作。腐蝕失效 均勻腐蝕失效n 均勻腐蝕失效 是最常見(jiàn)的一種腐蝕，又稱全面腐蝕失效。n 均勻腐蝕 耗費(fèi)掉大量金屬材料，但比其它腐蝕失效的危險(xiǎn)度小，比較容易進(jìn)行預(yù)測(cè)和防腐，當(dāng)金屬材料減薄至一定程度后就進(jìn)行更換， 不至于造成突然斷裂，對(duì)于均勻腐蝕常用腐蝕速率：毫米 /年 (mm/a)來(lái)表示。*在金屬表面涂覆耐蝕涂層或鍍層。*采用陰極保護(hù)。在機(jī)械構(gòu)件最多見(jiàn)的是在異金屬的管子接頭處，異金屬螺栓或鉚釘?shù)倪B接處，異金屬焊料的焊接處。n 電偶腐蝕的重要影響因素 大陰極與小陽(yáng)極，如一艘高級(jí)游艇用鋼制鉚釘鉚接蒙乃爾合金制作的殼體，在海水中使用僅幾周，鉚釘被腐蝕掉，船解體沉沒(méi) 。（ 2）避免使用大陰極、小陽(yáng)極。（ 4）表面采用涂層或鍍層，與腐蝕介質(zhì)隔離 n （ 2）避免使用大陰極、小陽(yáng)極。（ 4）表面采用涂層或鍍層，與腐蝕介質(zhì)隔離 腐蝕疲勞 ： 在具有腐蝕性的介質(zhì)中，金屬材料的疲勞極限（或疲勞強(qiáng)度）顯著降低。n 腐蝕疲勞開(kāi)裂的影響因素 ： 較應(yīng)力腐蝕更為復(fù)雜。n 腐蝕疲勞的斷口特征 ： 有腐蝕產(chǎn)物覆蓋，顏色呈棕黑色，常為多源，疲勞常起源于點(diǎn)腐蝕坑或零件結(jié)構(gòu)上的尖角、凹槽
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