失效分析基本方法

失效分析基本方法第1頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月13.1失效分析的方法及程序相關性分析的思路及方法系統(tǒng)工程的分析思路及方法數(shù)理統(tǒng)計分析思路及方法

第2頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2相關性分析的思路及方法

一般用于具體零、部件及不太復雜的設備系統(tǒng)的失效分析中。1.按照失效件制造的全過程及使用條件的分析方法2.根據(jù)產(chǎn)品的失效形式及失效模式分析的思路及方法3.“四M”分析思路及方法

第3頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月31．按照失效件制造的全過程及使用條件的分析方法（1）審查設計如對使用條件估計不足進行的設計，標準選用不當，設計判據(jù)不足，高應力區(qū)有缺口，截面變化太陡，缺口或凹倒角半徑過小及表面加工質(zhì)量要求過低等均可能是致斷因素。（2）材料分析材料選用不正確，熱處理制度不合理，材料成分不合格，夾雜物超級，顯微組織不符合要求，材料各向異性嚴重，冶金缺陷等。（3）加工制造缺陷分析鑄、鍛、焊、熱處理缺陷，冷加工缺陷，酸銑、電鍍?nèi)毕?，碰傷，工序間銹蝕嚴重，裝配不當，異物混入及漏檢等。（4）使用及維護情況分析超載、超溫、超速，啟動、停車頻繁或過于突然，潤滑制度不正確，潤滑劑不合格，冷卻介質(zhì)中混有硬質(zhì)點，未按時維修保養(yǎng)，意外災害預防措施不完善等。第4頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月42.根據(jù)產(chǎn)品的失效形式及失效模式分析的思路及方法

較為常用的分析方法。一個具體的零件失效后，根據(jù)其表現(xiàn)形式（過量變形、表面損傷和斷裂）進一步分析失效模式，然后分析導致這種失效模式的內(nèi)部因素和外部因素，最后找出失效的原因。第5頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月53.“四M”分析思路及方法

所謂“四M”分析法，是指將Man（人）、Machine（機器設備）、Media（環(huán)境介質(zhì)）和Management（管理）作為一個統(tǒng)一的系統(tǒng)進行分析的方法。對于一個比較復雜的系統(tǒng)常采用此種方法。依此分別進行如下四方面的分析工作。

（1）操作人員情況的分析如工作態(tài)度不好、責任心不強、玩忽職守、主觀臆斷和違章作業(yè)等不安全行為以及缺乏經(jīng)驗、反應遲鈍和技術低劣等局限性。

（2）環(huán)境情況的分析主要指的是產(chǎn)品在使用狀態(tài)下所處的環(huán)境條件，如載荷狀態(tài)、大小、方向的變化。溫度，濕度，塵埃，是否存在腐蝕介質(zhì)等。

（3）設備情況的分析主要指的是材料的選擇，結(jié)構(gòu)設計，加工制信水平及安裝、運輸保護措施等。

（4）管理情況的分析如缺乏適當?shù)淖鳂I(yè)程序，保護措施不健全，輔助工作太差，使用的工具、設施不當，沒有按規(guī)定的作業(yè)程序操作，缺乏嚴格的維修保養(yǎng)制度等。

第6頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月6失效系統(tǒng)工程分析法

失效系統(tǒng)工程是把復雜的設備或系統(tǒng)和人的因素當作一個統(tǒng)一體，運用數(shù)學方法和計算機等現(xiàn)代化工具，來研究設備或系統(tǒng)失效的原因與結(jié)果之間的邏輯聯(lián)系，并計算出設備或系統(tǒng)失效與部件之間的定量關系。第7頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月7失效系統(tǒng)工程分析法主要類型：（1）故障樹分析法（簡稱FTA法）（2）特征—因素圖分析法（3）事件時序樹分析法（簡稱ETA法）（4）故障率預測法（5）失效模式及后果分析法（簡稱FMEA法）（6）模糊數(shù)學分析法第8頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月82．故障樹分析法基本概念

故障樹分析法是美國委記貝爾電話研究所于1961年首先提出來的。故障樹分析的概念來自數(shù)學圖論中樹的概念和計算機算法符號。在分析中把分析的設備叫做系統(tǒng)，把組成該設備的零件叫組元。零件的工作狀態(tài)用一些參數(shù)（壓力、溫度、流量）來描述。每種零件都處于兩種狀態(tài)（完好與失效）中的一種。因此，設備也處于兩種狀態(tài)中的一種：正常或失效。所謂故障樹分析就是分析各種事件（系統(tǒng)組元的狀態(tài)變化）之間的邏輯關系，分清正常事件和異常事件（失效事件），再找出失效原因。第9頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月9

故障樹分析法的特點

它可以查明與事故發(fā)生有關的所有原因；作為一種手段，利用樹形圖可把分析過程和結(jié)果表示出來，并可以很方便地計算出系統(tǒng)失效的概率。因而它是對一個復雜的設備系統(tǒng)進行失效分析的重要工具。第10頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月10工作程序確定不希望發(fā)生的事件（上端事件）；對設備的設計、制造、維修、使用等技術資料進行分析；采用手工或計算機合成故障樹；求出能使上端事件發(fā)生的必要且充分的最小數(shù)目的基本事件的集合；收集計算時必須的故障率數(shù)據(jù)；計算上端事件發(fā)生的概率；對基本事件的重要度作評價；分析計算結(jié)果，提出改進措施。第11頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月11所用符號

故障樹是一種邏輯圖，是根據(jù)一定的邏輯方式把一些特殊符號連接起來的樹形圖。通常在故障樹中出現(xiàn)的符號大體上可分為邏輯門符號、故障事件符號和其它符號三類。故障樹的合成

根據(jù)系統(tǒng)及其故障的已知數(shù)據(jù)和資料，繪制故障樹。在采用手工合成故障樹時，一邊反復提出問題一邊對樹進行展開。對各個門事件提出的問題是：該事件是由于單一組元的故障引起的，還是由另外什么組元的故障引起的？引起該事件的必要且充分故障是什么？將圖展開到基本事件（原因）或沒有必要再發(fā)展的事件為止。第12頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月11第13頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月11第14頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月12

如圖是一個冷卻劑的供應系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由恒速泵、熱交換器、控制閥、蓄水池及管道五個組元組成的。該系統(tǒng)的作用是對主要設備供應足夠的冷卻劑。因此，流到熱交換器的冷卻劑最少則為故障樹的上端事件。為分析其失效原田而繪制故障樹。例第15頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月13第16頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月14第17頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月15第18頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月15第19頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月15第20頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月15第21頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月15（三）數(shù)理統(tǒng)計分析思路及方法巴特雷圖相關性分析灰色關聯(lián)分析

第22頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月16失效分析的一般程序

機械零件失效的情況是千變?nèi)f化的，分析的目的和要求也不盡相同，因而很難規(guī)度一個統(tǒng)一的分析程序。一般說來，大體上包括：調(diào)查失效事件的現(xiàn)場，收集背景材料，深入研究分析，綜合歸納所有信息并提出初步結(jié)論，重現(xiàn)性試驗或證明試驗，確定失效原因并提出建議措施，寫出分析報告等內(nèi)容。

第23頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月17

失效分析的步驟

l、現(xiàn)場調(diào)查（1）保護現(xiàn)場（2）查明事故發(fā)生的時間、地點及失效過程（3）收集殘骸碎片，標出相對位置，保護好斷口。（4）選取進一步分析的試樣，。（5）詢問且擊者及其他有關人員能提供的有關情況。（6）寫出現(xiàn)場調(diào)查報告。第24頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月18收集背景材料（1）設備的自然情況（2）設備的運行記錄（3）設備的維修歷史情況（4）設備的失效歷史情況（5）設計圖紙及說明書，裝配程序說明書，使用維護說明書（6）材料選擇及其依據(jù)（7）設備主要零部件的生產(chǎn)流程（8）質(zhì)量檢驗報告及有關的規(guī)范和標準第25頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月19技術參量復驗

（1）材料的化學成分（2）材料的金相組織及硬度（3）常規(guī)力學性能（4）主要零部件的幾何參量及裝配間隙第26頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月204．深入分析研究

（1）失效產(chǎn)品的直觀檢查（變形。損傷情況，裂紋擴展，斷裂源）（2）斷口的宏觀分析及微觀形貌分析（多用掃描電鏡）（3）無損探傷檢查（渦流、著色、磁粉、同位素、X射線、超聲波等）（4）表面及界面成分分析（俄歇能譜）（5）局部或微區(qū)成分分析（輝光光譜、能譜、電子探針）（6）相結(jié)構(gòu)分析（X射線衍射法）（7）斷裂韌性檢查，強度、韌性及剛度校核第27頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月21

5綜合分析歸納，推理判斷提出初步結(jié)論根據(jù)失效現(xiàn)場獲得的信息、背景材料及各種實測數(shù)據(jù)，運用材料學、機械學、管理學及統(tǒng)計學等方面的知識，進行綜合歸納、推理判斷、分析后，初步確定失效模式并提出失效原因的初步意見和預防措施。6．重現(xiàn)性試驗或證明試驗重大事件7．撰寫失效分析報告失效分析報告與科學研究報告相比較，除了在應寫得條理清晰、簡明扼要、合乎邏輯方面相同外，二者在格式和側(cè)重點等許多方面都有所不同。失效分析側(cè)重于失效增況的調(diào)查、取證和驗證，在此基礎上通過綜合歸納得出結(jié)論、而不著重探討失效機理，這就有別于斷裂機理的研究報告。第28頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月22

機械產(chǎn)品的失效分析報告通常應包括的內(nèi)容（1）概述首先介紹失效事件的自然情況：事件發(fā)生的時間、地點，失效造成的經(jīng)濟損失及人員傷亡情況；受何部門或單位的委拓；分析的目的及要求；參加分析人員情況；起止時間等。（2）失效事件的調(diào)查結(jié)果簡明扼要地介紹失效部件的損壞情況。當時的環(huán)境條件及工況條件；當事人和目擊者對失效事件的看法，失效部件的服役史、制造史及有關的技術要求和標準。（3）分析結(jié)果為了尋找失效原因，采用何種方法和手段做了哪些分析工作、有何發(fā)現(xiàn)，按照認識的自然過程一步步地介紹清楚。對于斷裂件的分析，斷口的宏觀和微觀分析、材料的選擇及冶金質(zhì)量情況分析，力學性能及硬度的復檢、制造工藝及服役條件的評價等分析內(nèi)容通常是不可缺少的。（4）問題討論必要時，對分析工作中出現(xiàn)的異常情況、觀點上的分歧、失效機理的看法等問題進行進一步的分析討論。（5）結(jié)論與建議結(jié)論要準確，建議要具體、切實可行。寫明遺留的問題、尚需進一步觀察和驗證的問題等。第29頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月23

斷口分析斷口處理及斷口分析的任務斷口的宏觀分析斷口的微觀分析第30頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月24

1斷口處理及斷口分析的任務

斷口分析，是用肉眼、低倍放大鏡、實體顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針、俄歇電子能譜、離子探針質(zhì)譜等儀器設備，對斷口表面進行觀察及分析，以便找出斷裂的形貌特征、成分特點及相結(jié)構(gòu)等與致斷因素的內(nèi)在聯(lián)系。斷口分析包括宏觀分析和微觀分析兩個方面。宏觀分析主要用于分析斷口形貌。微觀分析，既包括微觀形貌分析又包括斷口產(chǎn)物分析（如產(chǎn)物的化學成分、相結(jié)構(gòu)及其分布等）。在對斷口進行分析以前必須妥善地保護好斷口并進行必要的處理。第31頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月253.2.1斷裂的基本分類

1.延性斷裂與脆性斷裂斷裂前如有宏觀塑性變形——延性斷裂斷裂前如無宏觀塑性變形——脆性斷裂

2.穿晶斷裂與沿晶斷裂裂紋擴展是穿過晶粒內(nèi)部的——穿晶斷裂裂紋擴展是沿著晶粒晶界的——沿晶斷裂穿晶斷裂可分：脆性斷裂——穿過晶粒，沿晶體的解理面裂開，無塑性變形延性斷裂——穿過晶粒，晶粒本身有明顯塑性變形第32頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月263.2.2斷口處理及斷口分析的任務

1斷口的處理（1）在干燥大氣中斷裂的新鮮斷口防止銹蝕，防止手指污染斷口及損傷斷口表面；（2）對于斷后被油污染的斷口，要進行仔細清洗。（3）在潮濕大氣中銹蝕的斷口。（4）在腐蝕環(huán)境中斷裂的斷口，在斷口表面通常覆蓋一層腐蝕產(chǎn)物，這層腐蝕產(chǎn)物對分析致斷原因往往非常重要。

腐蝕產(chǎn)物的去除方法有化學法、電化學法及干剝法等。

第33頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月27

2.斷口分析的任務（l）確定斷裂的宏觀性質(zhì)。塑性斷裂/脆住斷裂/疲勞斷裂等。（2）確定斷口的宏觀形貌。纖維狀斷口/結(jié)晶狀斷口；有無放射線花樣及有無剪切唇等；（3）查找裂紋源區(qū)的位置及數(shù)量。裂紋源區(qū)的所在位置是在表面、次表面還是在內(nèi)部，裂紋源區(qū)是單個還是多個，在存在多個裂草源區(qū)的情況下，它們產(chǎn)生的先后順序是怎樣的等；（4）確定斷口的形成過程。裂紋是從何處產(chǎn)生的，裂紋向何處擴展，擴展的速度如何等；（5）確定斷裂的微觀機制。解理型/準解理型/微孔型，沿晶型/穿晶型等；（6）確定斷口表面產(chǎn)物的性質(zhì)。斷口上有無腐蝕產(chǎn)物或其他產(chǎn)物，何種產(chǎn)物，該產(chǎn)物是否參與了斷裂過程等。第34頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月28

3.2.3斷口的宏觀分析方法第35頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月29

生產(chǎn)中的產(chǎn)品檢驗：利用斷口來檢查鑄鐵件的白口情況，用于確定鑄件的澆注工藝；用斷口法檢查滲碳件滲層的厚度，以便確定滲碳件的出爐時間；用斷口法檢查高頻淬火件的淬硬層厚度，以便確定合理的感應器設計及淬火工藝；用斷口法確定高速鋼的淬火質(zhì)量；用斷口法檢查鑄錠及鑄件的冶金質(zhì)量（如有無疏松、來雜、氣孔、折迭、分層、白點及氧化膜等）。第36頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月30

斷口的宏觀分析，能夠了解斷裂的全過程，因而有助于確定斷裂過程和構(gòu)件幾何結(jié)構(gòu)間的關系，并有助于確定斷裂過程和斷裂應力（正應力及切應力）間的關系。斷口的宏觀分析，可以直接確定斷裂的宏觀表現(xiàn)及其性質(zhì)，即宏觀脆斷還是韌斷，并可確定斷裂源區(qū)的位置、數(shù)量及裂紋擴展方向等。斷口的宏觀分析是斷裂件失效分析的基礎第37頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月311.最初斷裂件的判斷

分析對象是一個復雜的大型機組或是一組同類零件中的多個發(fā)生斷裂。（1）整機殘骸的失效分析整機殘骸的分析通常稱為殘骸的順序分析。即根據(jù)殘骸上的碰傷、劃痕及其破壞特征分析整機破壞的先后順序，由大部件到小部件，再到單個零件，進而對最初斷裂件的斷口作具體分析。（2）多個同類零件損壞的失效分析一組同類零件的幾個或全部發(fā)生損壞時，要判明事故原因需確定哪一個件先壞，這類分析也應采用順序分析法。在對多個同類零件的損壞情況下，要根據(jù)損壞件的變形及損傷的嚴重程度來確定最初破斷件。（3）同一個零件上相同部位的多處發(fā)生破斷時的分析在同一個零件上，在其幾何結(jié)構(gòu)及受力情況完全相同的幾個部位均出現(xiàn)損壞的情況。必須首先搞清楚是哪個部位首先損壞。第38頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月322.主斷面（主裂紋）的宏觀判斷最初斷裂件找到后，緊接著的任務就是確定該斷裂件的主斷面或主裂紋。所謂主斷面就是最先開裂的斷裂面。主斷面上的變形程度、形貌特點，特別是斷裂源區(qū)的分析，是整個斷裂事故分析中最重要的環(huán)節(jié)。

第39頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月33（1）利用碎片拼湊法確定主斷面

第40頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月34

（2）按照“T”型匯合法確定主斷面或主裂紋

第41頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月35

（3）按照裂紋的河流花樣確定主裂紋

第42頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月36

3.斷裂（裂紋）源區(qū)的宏觀判斷主斷面（主裂紋）確定后，斷裂分析的進一步工作是尋找裂紋源區(qū)。裂紋源區(qū)是斷裂破壞的宏觀開始部位。尋找裂紋源區(qū)不僅是斷裂宏觀分析中最核心的任務，而且是光學顯微分析和電子顯微分析的基礎。

第43頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月37

（1）利用斷口上的“三要素”特征確定裂紋源區(qū)

第44頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月38

（2）利用斷口上的“人”字紋特征確定裂紋源區(qū)

第45頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月39

（3）根據(jù)斷口上的放射花樣確定裂紋源區(qū)

第46頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月30

（4）根據(jù)斷口上的“貝紋”線確定裂紋源區(qū)

第47頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月31

（5）將斷開的零件的兩部分相匹配，則裂縫的最寬處為裂紋源（6）根據(jù)斷口上的色彩程度確定裂紋源區(qū)氧化色第48頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月32

4、宏觀斷口的表觀現(xiàn)象

與致斷原因初判

第49頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月33

（1）斷裂源區(qū)和零件幾何結(jié)構(gòu)間的關系斷裂源區(qū)可能發(fā)生在零件的表面、次表面或內(nèi)部。對于塑性材料的光滑試件（零件），在單向拉伸狀態(tài)下，斷裂源在截面的中心部位屬于正常情況。為防止零件出現(xiàn)此種斷裂，應提高材料的強度水平或加大零件的幾何尺寸。表面硬化件發(fā)生斷裂時，斷裂源可能發(fā)生在次表層，為防止此類零件的斷裂，應加大硬化層的深度或提高零件的心部硬度。除上述兩種情況外，斷裂源區(qū)一般發(fā)生在零件的表面。零件的尖角、凸臺、缺口、刮傷及較深的加工刀痕等應力集中處。為防止此類破壞顯然應從減小應力集中方面入手。第50頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月34

（2）斷裂源區(qū)與零件最大應力截面位置的關系斷裂源區(qū)的位置一般應與最大應力所在平面相對應。如果不一致則表明零件的幾何結(jié)構(gòu)存在某種缺陷或工作載荷發(fā)生了變化，但更為常見的情況是材料的組織狀態(tài)不正常（如材料的各向異性現(xiàn)象嚴重）或存在著較嚴重的缺陷（如鑄造缺陷、焊接裂紋、鍛造折迭）等情況。例如，承受單向扭轉(zhuǎn)工作載荷的軸件，其斷口的宏觀形貌，按其與最大應力之關系可能有以下幾種情況：

第51頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月35

（a）斷口表面與最大正應力所在平面相對應，即斷口與軸線呈45螺旋狀。此種類型的斷裂為宏觀脆性斷裂，通常是由材料的脆性過大或韌塑性不足引起的。通過改變零件的熱處理工藝，適當提高回火溫度則有助于減少零件的此類斷裂。（b）斷口的表面與最大切應力所在平面相對應，即斷口平面與軸線垂直或平行。此種類型的斷裂為宏觀韌性的斷裂，通常是由材料的強度或硬度不足引起的。適當降低零件的回火溫度，則有助于零件使用性能的改善。上述兩種情況均表示材料的組織均勻性未出現(xiàn)太大問題。在此種情況下，如果調(diào)整熱處理工藝難以避免上述兩種斷裂，則應提高材料的強韌性級別或者適當加大零件的幾何尺寸。（c）斷口表面與軸線的夾角遠小于45

，即斷口表面既不和最大正應力所在平面相對應也不和最大切應力所在平面相對應。換句話說，該斷裂面是在較小的應力條件下形成的。由此可以推知，材料的各向異性現(xiàn)象比較嚴重，橫向性能比較差。通常是由材料中的塑性夾雜物比較多及鍛造流線沿軸向分布顯著等因素引起的。第52頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月36

第53頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月37

（3）斷裂是從一個部位產(chǎn)生的還是從幾個部位產(chǎn)生的，是從局部部位產(chǎn)生的還是從很大范圍內(nèi)產(chǎn)生的。通常的情況是，應力數(shù)值較小或應力狀態(tài)較柔時易從一處產(chǎn)生，應力數(shù)值較大或應力狀態(tài)較硬時易從多處產(chǎn)生；由材料中的缺陷及局部應力集中引起的斷裂，裂紋多從局部產(chǎn)生；存在大尺寸的幾何結(jié)構(gòu)缺陷引起的應力集中時，裂紋易從大范圍內(nèi)產(chǎn)生。第54頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月38

承受旋轉(zhuǎn)彎曲的軸件可能產(chǎn)生以下幾種類型的斷裂：（a）裂紋源于表面一處或兩處（基本對稱，但稍有偏轉(zhuǎn)）這是最為常見的斷裂形式。其產(chǎn)生原因是由于表面拉應力最大及表面存在一定的加工缺陷或材料缺陷所致。在無明顯缺陷存在的情況下，正常的斷裂（由材料性質(zhì)及軸件的幾何尺寸和載荷性質(zhì)來決定）也呈此種斷裂形式；（b）裂紋源于次表面某處。次表面的拉應力小于表面，其所以成為起裂點，必然存在有較大的缺陷；（c）裂紋源于整個表面向內(nèi)擴展導致的斷裂。其斷裂原因一般是由于軸件存在有變截面且其應力集中現(xiàn)象嚴重所致，如此處為直角過渡的情況。第55頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月39

（4）斷口表面的粗糙度斷口表面的粗糙度在很大程度上可以反映斷裂的微觀機制并有助于斷裂性質(zhì)及致斷原因的判斷。如粗糙的纖維狀多為微孔聚集型的斷裂機制，且孔坑粗大，塑變現(xiàn)象嚴重；瓷狀斷口多為準解理或脆性的微孔斷裂，塑變現(xiàn)象極小，孔坑小、淺、數(shù)量極多；粗、細晶粒狀為沿晶斷裂；鏡面反光現(xiàn)象明顯的結(jié)晶狀斷口為解理斷裂；表面較平整多為穿晶斷裂，凹凸不平多為沿晶斷裂等。

第56頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月40

（5）斷口的邊緣情況觀察斷口的邊緣有無臺階、毛刺、剪切唇和宏觀塑性變形等，將有助于分析裂紋源區(qū)的位置、裂紋擴展方向及斷裂的性質(zhì)等問題。因為隨著裂紋的擴展，零件的有效面積不斷減小，使實際載荷不斷增加。對于塑性材料來說，隨著裂紋的擴展，裂紋兩側(cè)的塑性變形不斷加大，依此即可確定裂紋的擴展方向。例如，一裂紋順著一排鉚釘孔擴展，最先擴展的裂紋孔基本不變形是圓形的，而后的裂紋孔將依次加大變形成為非圓形的孔，裂紋的擴展方向則是由圓孔指向非圓孔。在斷口的表面沒有其它特殊花樣存在的情況下，利用斷口邊緣的情況往往是判斷裂紋源區(qū)及裂紋擴展方向的唯一的和可靠的方法。第57頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月41

（6）斷口上的冶金缺陷注意觀察斷口上有無夾雜、分層、粗大晶粒、疏松、縮孔等缺陷。有時依此可以直接確定斷裂原因。第58頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月42

3.2.4斷口的微觀分析

斷裂件的斷口經(jīng)宏觀分析之后，對斷裂的性質(zhì)、類型及致斷原因等問題已有所了解。但對于許多斷裂問題，特別是在特殊環(huán)境條件下發(fā)生的斷裂，僅限于宏觀分析還是不夠的。其原因是，一方面是由于斷口的某些產(chǎn)物需要搞清楚才能確定斷裂原因，另一方面宏觀斷口形貌尚不能完全揭示出斷裂的微觀機制及其它細節(jié)。因此，為了進一步搞清楚這些問題、尚需對斷口作微觀分析。其內(nèi)容主要包括斷口的產(chǎn)物分析及形貌分析兩個方面。第59頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月43

1.斷口微觀分析的內(nèi)容

（1）斷口的產(chǎn)物分析斷口產(chǎn)物的分析又可分為成分分析和相結(jié)構(gòu)分析兩個方面。成分的確定可采用化學分析、光譜分析、帶有能譜的掃描電鏡、電子探針及俄歇能譜儀等手段進行。產(chǎn)物的相結(jié)構(gòu)分析常用X射線衍射儀、德拜粉末相機X射線衍射、透射式電子顯微鏡選區(qū)衍射及高分辨率衍射等方法。（2）斷口的微觀形貌分析目前用于斷口微觀形貌分析的工具，主要是電子顯微鏡，即透射電鏡及掃描電鏡。

第60頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月44

2、解理斷裂（1）解理斷裂的特點

解理斷裂是正應力作用下金屬的原子鍵遭到破壞而產(chǎn)生的一種穿晶斷裂。其斷裂的特點是，解理初裂紋起源于晶界、亞晶界或相界面并嚴格沿著金屬的結(jié)晶學平面擴展，其斷裂單元為一個晶粒尺寸。

金屬晶系解理面-Fe體心立方{100}W面心立方{100}Mg密排六方{0001}Zn密排六方{0001}Ti密排六方{0001}Te六方{1010}Bi菱形{111}Sb菱形{111}第61頁，課件