3金属构件常见失效形式及其判断

金属件的失效形式探究金属件的失效形式指的是金属在使用中发生的各种不良变化或灾难性的事故，导致金属件无法继续正常工作。

了解金属件的失效形式，可以帮助我们更好地预防和处理这些问题，确保金属件的安全可靠运行。

金属件的失效形式主要可分为三类：一是塑性变形失效，二是疲劳失效，三是腐蚀失效。

塑性变形失效主要是指金属件在受到较大的载荷作用下，发生了塑性变形，导致失效。

塑性变形失效的特点是金属件无法恢复原状，丧失了原有的强度和刚度。

常见的塑性变形失效形式有断裂、弯曲、扭曲等。

这种失效形式多发生在经常受到冲击、挤压、扭转等载荷作用的金属件上，比如车辆底盘、机械结构等。

疲劳失效是金属件在长期受到交变载荷作用下，逐渐发生裂纹并扩展，最终导致断裂。

疲劳失效的特点是在金属表面形成一系列的裂纹，这些裂纹的扩展会削弱金属件的强度和刚度，最终导致断裂。

疲劳失效多发生在机械零件、桥梁、船舶等长期受到振动和冲击载荷作用的金属件上。

腐蚀失效是金属在氧气、水蒸气、酸碱等外界介质作用下，发生了化学反应，导致金属表面腐蚀的失效形式。

腐蚀失效的特点是金属表面出现氧化、锈蚀等现象，严重时会导致金属的断裂。

腐蚀失效多发生在金属结构、化工容器、船舶等长期暴露在潮湿或腐蚀性介质中的金属件上。

除了上述三种主要的失效形式，金属件还可能发生断裂失效、热疲劳失效、蠕变失效等其他不同形式的失效。

断裂失效是指金属件在受到冲击、剧烈振动或高速运动等外力作用下突然断裂。

热疲劳失效是指金属件在高温环境下，由于长时间受热和冷却的循环作用，发生裂纹和破坏。

蠕变失效是指金属件在高温和持续受力的条件下，逐渐产生塑性变形和形变，最终导致失效。

为了预防金属件的失效，我们可以采取一系列的措施。

要对金属件进行定期检查和维护，及时发现和处理潜在问题。

要正确选择金属材料和制造工艺，确保金属件具备足够的强度和耐久性。

要合理设计和布置金属结构，避免局部应力集中和疲劳破坏。

要控制金属件的工作环境，减少腐蚀和热疲劳等因素的影响。

金属材料失效分析（五）：腐蚀失效金属材料常见失效形式及其判断金属材料在各种工程应用中的失效模式主要由断裂、腐蚀、磨损和变形等。

腐蚀失效腐蚀是材料表面与服役环境发生物理或化学的反应，使材料发生损坏或变质的现象，构件发生的腐蚀使其不能发挥正常的功能则称为腐蚀失效。

腐蚀有多种形式，有均匀遍及构件表面的均匀腐蚀和只在局部地方出现的局部腐蚀，局部腐蚀又分为点腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等。

全面腐蚀和局部腐蚀的主要区别各类腐蚀失效在化工事故中所占比例工程中常见的金属腐蚀失效破坏类型的特征及产生的条件电偶腐蚀异种金属相接触，又都处于同一或相连通的电解质溶液中，由于不同金属之间存在实际（腐蚀）电位差而使电位较低（较负）的金属加速腐蚀，称为电偶腐蚀（或接触腐蚀）。

组成电偶腐蚀的两种金属由于电偶效应，使电位较正的金属由于阴极钝化使腐蚀速率减小得到保护，电位较负的金属由于阳极极化使腐蚀速率增加。

电偶腐蚀特征：腐蚀主要发生在两个不同金属或金属与非金属导体接触边线附近，远离边缘区域，腐蚀程度较轻。

缝隙腐蚀金属表面上由于存在异物或结构上的原因而形成缝隙，使缝内溶液中的物质迁移困难所引起的缝隙内金属的腐蚀，称为缝隙腐蚀。

缝隙腐蚀多数情况是宏观电池腐蚀。

缝隙腐蚀的起因是氧浓度差电池的作用，而闭塞电池引起的酸化自催化作用是造成缝隙腐蚀加速腐蚀的根本原因。

工程上，造成缝隙腐蚀的条件很多：铆接、法兰盘连接面、螺栓连接、金属表面沉积物、腐蚀产物等都会形成缝隙。

缝隙腐蚀的特征：•腐蚀发生在缝隙内，缝外金属受到保护；•构成缝隙腐蚀的缝隙宽度在0.025~0.1mm之间；•构成缝隙的材料无特殊性，金属或非金属缝隙都对金属产生缝隙腐蚀；•几乎所有腐蚀介质都会引起金属缝隙腐蚀，以充气含氯化物活性阴离子溶液最容易；•几乎所有金属或合金都会产生缝隙腐蚀，以钝态金属较为严重。

点蚀金属材料在某些环境介质中，大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但在个别的点或微小区域内，出现蚀孔或麻点，且随着时间的推移，蚀孔不断向纵深方向发展，形成小孔状腐蚀坑，称为点腐蚀。

金属件的失效形式探究金属件是工程中常见的材料，在工程领域有着广泛的应用。

由于金属件长期在恶劣环境下运行或受到外力作用，会导致金属件发生失效。

金属件的失效形式多种多样，探究金属件的失效形式对于预防失效具有重要的意义。

本文将从金属件的蠕变、疲劳、腐蚀和应力腐蚀等方面对金属件的失效形式进行探究。

一、金属件的蠕变失效1. 蠕变的定义和特点蠕变是指金属在高温和大应力的环境中发生的材料塑性形变，它是金属材料在工作温度下所受到的应力和时间的综合作用所导致的一种常见的失效形式。

2. 蠕变的形成原因金属在高温条件下会发生蠕变，主要是由于金属材料结晶点间的原子扩散，造成金属材料的形变。

高温下金属结构中的晶点容易滑移，使金属材料发生塑性变形，从而引起蠕变。

3. 蠕变的表现形式金属材料在蠕变作用下，表现出形变速度较慢、残余应变大、温度高和应力较低等特点。

蠕变失效常表现为金属件出现变形、裂纹和损坏现象。

疲劳失效是指金属材料在受到交变应力作用下，经历了反复的拉伸和压缩过程，导致金属材料出现裂纹和损伤的一种失效形式。

疲劳失效常常是由于金属材料在交变应力作用下，金属内部微观缺陷起始了裂纹，随着应力的变化，裂纹不断扩展最终导致金属材料的失效。

金属材料在疲劳失效下，往往表现出裂纹的扩展、塑性变形和最后的断裂现象。

这种失败形式常常发生在金属件反复受力的工作环境下。

腐蚀是指金属材料在化学和电化学环境中，受到电化学反应或针对金属钝化层的破坏，导致金属表面局部失去原有的金属性质的一种失效形式。

腐蚀失效的主要形成原因是金属材料受到了化学物质的侵蚀，造成金属表面的腐蚀和腐蚀产物的沉积，导致金属表面的腐蚀加速。

应力腐蚀是指金属材料在受到应力和腐蚀剂的共同作用下发生的一种失效形式，其破坏形式是应力腐蚀裂纹。

金属材料在应力腐蚀作用下，往往表现出局部腐蚀和腐蚀产物的沉积，导致金属表面的腐蚀加速，并最终导致金属材料的裂纹和破坏。

第三章金属构件常见失效形式及其金属构件在使用过程中常常会发生各种失效，导致工件不能正常工作或失去使用价值。

常见的金属构件失效形式包括疲劳失效、蠕变失效、腐蚀失效、磨损失效和断裂失效等。

下面将对这些失效形式进行详细介绍。

疲劳失效是金属构件在经过多次循环加载下，由于应力集中、存在缺陷或工作环境存在震动等因素造成的失效。

这种失效形式往往是逐渐积累的，表现为构件出现裂纹，并逐渐扩展至断裂。

疲劳失效可以发生在各种工件上，如弯曲构件、轴类构件等。

为了防止疲劳失效，可以通过增加构件的强度、改变工作环境或提高构件的表面光洁度来减少应力集中。

蠕变失效是金属在高温和持续加载下的失效，主要表现为构件的材料发生塑性变形，导致尺寸增大、变形失效或破坏。

蠕变失效常见于高温合金构件、锅炉管道等工作在高温环境下的设备。

为了防止蠕变失效，可以通过提高材料的抗蠕变能力、降低工作温度或减少加载应力等措施来防止。

腐蚀失效是金属在化学环境中和电化学作用的影响下逐渐腐蚀产生的失效。

腐蚀失效可以表现为构件的表面出现腐蚀坑、腐蚀皮膜等，导致金属的强度和刚度降低，最终导致构件失效。

腐蚀失效在大气中、水中、酸碱溶液中等多种环境下都会发生。

为了防止腐蚀失效，可以通过材料的表面处理、涂层保护、选择抗腐蚀材料等措施来减少腐蚀的发生。

磨损失效是金属构件在与其他构件摩擦和磨擦过程中逐渐损耗，最终导致表面的粗糙度增加、尺寸的减小和形状的改变。

磨损失效常见于轴承、齿轮、刀具等工作在高速、高负荷和高温环境下的设备。

为了防止磨损失效，可以通过润滑剂的使用、提高表面硬度、减少工作条件下的振动和冲击等措施来减少磨损。

断裂失效是金属构件在受到应力超限或存在明显缺陷的情况下，由于应力集中、承受能力不足等原因导致的突然破裂。

断裂失效常见于焊接接头、薄壁结构等，造成的后果往往是灾难性的。

为了防止断裂失效，可以通过增加构件的强度、改善焊接质量、增加材料的韧性等措施来提高构件的承载能力。

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。

金属失效分析同科研究所主要测试项目有：机械性能测试，金相测试及失效失效分析，化学成分测试，镀层测试.尺寸测试，腐蚀测试，无损测试，汽车配件测试，焊缝测试等一系列物理化学测试。

主要的测试标准有：美标，ISO国际标准，国标，欧标，德标及日标等标准容大公司专业从事金属方面的测试，拥有优秀的工程师队伍及精密仪器。

金属材料元素分析系统、红外碳硫分析仪、碳硫联测分析仪、微机高速分析仪、电脑多元素分析仪、三元素分析仪、有色金属分析仪、金相图象分析仪、炉前快速碳硅分析仪等金属物理测试仪器。

可做各国标准的金属牌号判定及元素分析。

一、失效分析1、变形实效常温变形：弹性变形：外力去除后课恢复;塑性变形：外力去除后不可恢复高温变形：蠕变和应力松弛2、应力松弛变形失效在高温和压力作用下，随时间延长，若变形总保持不变，因Creep而逐渐上升的塑性变形将逐步代替原来的弹性变形，从而使零件内应力降低的现象。

松弛和蠕变是一个问题的两个方面。

二、主要分析项目：化学分析、涂料污染、腐蚀分析、断口分析、宏观分析、物理测试、表面污染、金属构件常见的失效形式有变形失效、断裂失效、磨损失效及腐蚀等。

在失效分析中，化学成分分析是必不可少的。

它能为失效分析提供有用的信息。

如由于选材错误所造成的失效，只需要用化学成分分析就能得到结果。

利用X射线和荧光分析、能谱分析、俄歇分析、电子探针、离子探针、激光探针等方法，对金属的表面或内部的成分进行分析和研究。

在进行化学我分分析时，宏观化学成分分析最常用，对于特殊情况，可采用微区化学成分分析。

X射线分析技术是失效分析的有效技术之一。

粉末照相法能识别基体金属腐蚀产物，耐火材料和矿物中的各种相。

用X射线衍射和荧光分析能对化学成分作定性和定量分析，能测定基体和析出的相以及它们间的取向、电化学萃取的第二相粒子、表面沉淀和腐蚀产物的成分和结构。

X射线衍射法还能对材料的晶格参数、晶体缺陷、残余内应力进行测量。

然而，由于它不是像显微镜那样直观可见的观察?也无法把形貌观察与晶体结构分析微观同位地结合起来，其分析样品的最小区域仅在毫米数量级?不能进行微米及纳米级的微区选择分析。