失效分析

金属材料及零部件失效分析

1.简介

不同种类的金属材料和结构件,在载荷、温度、介质等力学及环境因素作用下,经常以磨损、腐蚀、断裂、变形等方式失效。

金属材料失效分析是对金属及制品如机械零件磨具、金属等产品,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。

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。

TBK检测能够运用有损分析,无损分析,物理分析,化学分析等失效分析方法以及先进的仪器对产品进行失效分析,分析失效原因,找出技术管理方面的薄弱环节,改进产品可靠性,提高产品质量。

 

2.常见失效类型

常见的材料失效类型主要有:断裂失效、腐蚀失效、疲劳失效、磨损失效、变形失效;

常见材料失效原因归纳:结构设计不合理、选材不当、冶金缺陷、成型工艺缺陷、热处理工艺不当、化学试剂腐蚀引起的失效等。

 

3.失效分析常用手段

失效分析

外观检测

金相分析(微观组织、冶金质量、成型工艺、热处理工艺分析)

断口分析(断口宏观形貌、断口微观结构、断裂形式、断裂机理、断裂原因分析)

成分分析(材质定性定量分析)

机械性能分析(抗拉强度、延伸率、硬度等)

 

金相分析:

金相分析是研究和评定金属材料内在质量、分析材料显微组织的一种常规检2验方法,通过对金属材料内部组织进行金相分析可以预测和判断金属的性能及冶金质量、成型工艺、热处理工艺是否优良。

金相分析

钢的低倍组织及缺陷分析

高温合金高、低倍组织分析

轴承钢显微组织分析

低碳钢游离渗碳体组织分析

钢制锻件金相组织

工具钢网状碳化物分析

低碳光珠光体组织分析

奥氏体组织

马氏体等级

球墨铸铁石墨球化等级

铸铁石墨形状

灰铸铁金相组织

平均晶粒度测定

非金属夹杂物显微评级

渗氮/脱碳层厚度

 

断口分析 断口分析
解理断裂 沿晶断裂

 

金相组织分析

 

金相分析 金相分析
(40Cr钢:回火S+部分T+条状及网状F,根据GB/T 13320评级为5.5级。并且受带状组织的影响,组织具有不均匀性。) (锌铝合金过时效:析出相增多,形状改变,颗粒聚集,并变得粗大)

 

断口分析:

断口分析技术是对金属构件的断口形貌进行宏观和微观分析研究的一种方法,通常断口分析借助光学显微镜、扫面电子显微镜或透射电镜来对金属材料断口进行观察分析,是研究材料失效原因的重要手段。

通过对材料断口的宏观形貌的微观结构分析,可以得出材料发生断裂失效的原因和断裂机理,断口分析对查找工件失效原因、提出失效预防措施和提高产品质量具有重要的意义。

成分分析:

金属材料化学成分的含量及形态决定着金属的性能和质量,冶金过程中不同元素、不同含量对金属材料性能的影响大不相同,准确分析金属材料的化学成分对于材料性能的鉴别具有重要作用。

金属材料化学成分分析可以分为仪器法和化学法,仪器法周期短、效率高,化学法对于高含量元素能够准确定性定量,但过程较复杂、耗时较长。常见的仪器分析方法主要有紫外可见分光光度法、原子吸收光谱法、X射线荧光光谱法、原子发射光谱分析、电感耦合等离子体发射光谱仪等。

 

材料分类

测试项目

测试方法

钢及合金材料

元素分析(碳、硅、锰、硫、磷、镍、铬、钼、钛、铁等)

牌号鉴定、表面元素分析、能谱分析

①电火花直读光谱分析;

②原子吸收光谱分析;

X射线荧光光谱分析(XRF);

④能谱分析(EDS);

⑤电感耦合等离子体原子发射光谱分析;(ICP-OES

⑥电位滴定法分析。

铝及铝合金

元素分析(镉、铍、铜、铁、镁、锂、锰、镍、硅、铝、锌等)

牌号鉴定

镁及镁合金

元素分析(铝、锡、锂、锰、铁、硅、铜、锌、镍、镁等)

牌号鉴定

锌及锌合金

元素分析(铝、镁、镍、铜、锰、铁、锡、镉、锌等)

牌号鉴定

黄铜/青铜

元素分析(锡、铅、铁、镍、锰、锌、铝、镁、铍、铜等)

牌号鉴定

 

金属失效分析的意义

1.失效分析可以减少和预防同类失效现象的发生,从而减少经济损失和提高产品质量。
2.为企业技术开发、技术改造提供信息,增加企业产品技术含量,从而获得更大的经济效益。
3.分析机械零件失效原因,为事故责任认定、侦破刑事犯罪案件、裁定赔偿责任、保险业务、修改产品质量标准等提供科学依据。

 

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