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![材料失效分析及案例[整理]](https://img.taocdn.com/s1/m/5d80637ea88271fe910ef12d2af90242a895abf0.png)
材料失效分析与预防及案例分析一、失效零件由于某种原因，导致其尺寸、形状、或材料的组织与性能发生变化而不能完满地完成指定的功能。
二、失效危害性1、失效导致机械不能正常工作，降低生产效率，降低产品质量，误工误事。
2、失效导致机械不能工作，停工停产，造成重大经济损失。
3、失效导致机毁人亡三、失效分析失效分析:判断零件失效性质、分析零件失效原因、研究零件失效的预防措施的技术工作。
四、失效分析内容1、判断失效性质：畸变失效、断裂失效、磨损失效、腐蚀失效。
2、分析失效原因：设计、材料、加工、装配、使用、维护。
3、研究失效的预防措施：修改设计、更换材料、改进加工、合理装配、正确使用、及时维护。
五、失效分析技术金相分析技术，断口分析技术，力学性能测试技术，理化分析测试技术，晶体结构分析技术，无损检测技术，应力分析技术。
六、失效案例汽车离合器壳体开裂失效分析1、粗视分析离合器壳体由铝合金铸造而成。
一个壳体破断为两部分，一个壳体一侧的裂纹长220mm, 另一侧有一条15mm长的裂纹。
裂纹的起始位置均在壳体侧面下方的交界处。
壳体侧面的内表面呈135°和90°夹角, 无明显的过渡园角。
裂纹扩展方向与该处所受拉应力的方向垂直。
2、现场调研离合器安装情况：离合器左边与发动机相联, 右边与变速器相联。
离合器壳体受到较大弯矩作用。
发动机工作时, 壳体受到强烈振动。
壳体下部受到瞬时大的拉应力作用, 在应力集中处容易产生裂纹造成开裂或破断。
3、立体显微镜下观察断裂面有放射状撕裂棱。
断面上有许多闪光的小点, 同时发现有园形、椭园形的空洞。
最大的一个椭园形孔洞尺寸为0.6mm×1.2mm。
这些空洞的内表面呈熔融金属凝固态, 为铸造缺陷气孔。
4、显微分析观察裂纹形态及扩展方向。
裂纹端部位于壳体两侧面内表面相交处, 裂纹上及其附近有大大小小的气孔, 裂纹垂直于壳体边缘扩展。
金相显微组织由白色的a固溶体+灰色的条状及小块状的Si晶体+黑色细针状Al-Si-Fe化合物组成。
失效分析知识点第一章概论1.失效的定义：当这些零件失去其应有的功能时，则称该零件失效。
2.失效三种情况：（1）.零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等从而完全丧失其功能；（2）.零件在外部环境作用下，部分的失去其原有功能，虽然能工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸超差等；（3）.零件能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。
3. 失效分析定义：对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技术活动。
也就是研究失效的特征和规律，从而找出失效的模式和原因。
4. 失效分析过程：事前分析（预防失效事件的发生）、事中分析（防止运行中设备发生故障）、事后分析（找出某个系统或零件失效的原因）。
5. 失效分析的意义：（1）.失效分析的社会经济效益：失效将造成巨大的经济损失；质量低劣、寿命短导致重大经济损失；提高设备运行和使用的安全性。
（2）.失效分析有助于提高管理水平和促进产品质量提高；（3）.失效分析有助于分清责任和保护用户（生产者）利益；（4）.失效分析是修订产品技术规范及标准的依据；（5）.失效分析对材料科学与工程的促进作用：材料强度与断裂；材料开发与工程应用。
第二章失效分析基础知识一.机械零件失效形式与来源：1.按照失效的外部形态分类：（1）过量变形失效：扭曲、拉长等。
原因：在一定载荷下发生过量变形，零件失去应有功能不能正常使用。
（2）断裂失效：一次加载断裂（静载荷）：由于载荷或应力超过当时材料的承载能力而引起；环境介质引起的断裂：环境介质和应力共同作用引起的低应力脆断；疲劳断裂（交变载荷）：由于周期作用力引起的低应力破坏。
（3）表面损伤失效：磨损：由于两物体接触表面在接触应力下有相对运动，造成材料流失所引起的一种失效形式；腐蚀: 环境气氛的化学和电化学作用引起。
（4）.注：断裂的其他分类断裂时变形量大小：脆性断裂、延性断裂；裂纹走向与晶相组织的关系：穿晶断裂、沿晶断裂；2.失效的来源：（1）.设计的问题：高应力部位存在沟槽、机械缺口及圆角半径过小等；应力计算错误；设计判据不正确。
材料失效分析讲义失效分析是人们认识事物本质和发展规律的逆向思维和探索，是变失效为安全的基本环节和关键，是人们深化对客观事物的认识源头和途径。
基本内容在失效分析中，通常首先将失效分类。
从技术角度可按失效机制、失效零件类型、引起失效的工艺环节等分类。
从质量管理和可靠性工程角度可按产品使用过程分类。
失效率曲线通常称浴盆曲线，它描述了失效率与使用时间的关系。
早期失效率高的原因是产品中存在不合格的部件；晚期失效率高的原因是产品部件经长期使用后进入失效期。
机械产品中的磨合、电子元器件的老化筛选等就是根据这种失效规律而制定的保证可靠性的措施。
失效按其工程含义分为暂失效和永久失效、突然失效和渐变失效，按经济观点分为正常损耗失效、本质缺陷失效、误用失效和超负荷失效。
产品的种类和状态繁多，失效的形式也千差万别。
因此对失效分析难以规定统一的模式。
失效分析可分为整机失效分析和零部件残骸失效分析，也可按产品发展阶段、失效场合、分析目的进行失效分析。
失效分析的工作程序通常分为明确要求，调查研究，分析失效机制和提出对策等阶段。
失效分析的核心是失效机制的分析和揭示。
失效机制是导致零件、元器件和材料失效的物理或化学过程。
此过程的诱发因素有内部的和外部的。
在研究失效机制时，通常先从外部诱发因素和失效表现形式入手，进而再研究较隐蔽的内在因素。
在研究批量性失效规律时，常用数理统计方法，构成表示失效机制、失效方式或失效部位与失效频度、失效百分比或失效经济损失之间关系的排列图或帕雷托图，以找出必须首先解决的主要失效机制、方位和部位。
任一产品或系统的构成都是有层次的，失效原因也具有层次性，如系统－单机－部件（组件）－零件（元件）－材料。
上一层次的失效原因即是下一层次的失效现象。
越是低层次的失效现象，就越是本质的失效原因。
故障树分析法自60年代以来迅速发展的系统可靠性分析方法,这种方法用树状图对系统进行演绎分析,从所定义的“不希望事件”开始,在给定的边界条件下,按系统失效的规律，分析到系统的硬件故障、人为差错、环境影响等。
材料失效分析——金属的疲劳破坏1.1材料失效简介材料失效分析在工程上正得到日益广泛的应用和普遍的重视。
失效分析对改进产品设计、选材等提供依据，并可防止或减少断裂事故的发生；可以提高机械产品的信誉，并能起到技术反馈作用，明显提高经济效益。
大力开展失效分析研究，无论对工业、民生、科技发展，都具有极其重要的作用。
所谓失效——主要指机械构件由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而引起的机械构件不能完满地完成指定的功能。
亦可称为故障或事故。
一个机械零部件被认为是失效，应根据是否具有以下三个条件中的一个为判据：（1）零件完全破坏，不能工作；（2）严重损伤，继续工作不安全；（3）虽能暂时安全工作，但已不能满意完成指定任务。
上述情况的任何一种发生，都认为零件已经失效。
机械零部件最常见的失效形式有以下几种： 1.断裂失效：通常包括塑性（韧性）断裂失效；低应力脆性断裂失效；疲劳断裂失效； 蠕变断裂失效；应力腐蚀断裂失效。
2.表面损伤失效：通常包括磨损失效；腐蚀失效；表面疲劳失效 3.变形失效：包括塑性变形失效；弹性变形失效,同一种零件可有几种不同失效形式。
一个零件失效，总是由一种形式起主导作用，很少以两种形式主导失效的。
但它们可以组合为更复杂的失效形式，例如腐蚀磨损、腐蚀疲劳等。
2.1疲劳破坏飞机、船舶、汽车、动力机械、工程机械 、冶金、石油等机械以及铁路桥梁等的主要零件和构件，大多在循环变化的载荷下工作，疲劳是其主要的失效形式。
金属疲劳是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。
当材料和结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象，就叫做金属的疲劳破坏。
2.2疲劳断裂的特征 1、疲劳断裂应力1σ（周期载荷中的最大应力 max σ）远比静载荷下材料的抗拉强度b σ低，甚至比屈服强度s σ也低得多。
工程材料与结构的失效及失效分析工程材料与结构的失效及失效分析工程材料与结构的失效是指工程材料和结构在长时间使用、经历负载后发生破坏或不能令人满意地完成固有功能的现象。
这种破坏或失效可能会对人们的生命和财产安全造成威胁，因此对其进行有关的失效分析是非常必要的。
本文将对工程材料与结构的失效及失效分析进行探讨。
一、失效的分类失效可以分为不同类型，下面介绍几种常见的失效类型。
1. 疲劳失效疲劳失效是指在材料或结构的交替载荷下，由于应力集中、腐蚀、裂纹等因素，导致材料或结构发生变形、破裂或脆化等破坏形态。
2. 弹性失效在材料或结构的载荷作用下，应力超过弹性极限时，就会进入到塑性区，此时材料或结构呈现出不可逆的形变和变形，进而导致弹性失效。
3. 表面失效材料或结构的表面处理不当，或表面的损坏与磨损会导致表面失效，表现为表面的开裂、剥落、疲劳等。
4. 互穿失效当机械设备由多个部件组成时，各个部件之间的加工量和质量会影响最终的整体性能。
互穿累加就是在各个部件的相互影响下，加商所得的其整体性能的一种方法。
二、失效与失效分析材料与结构的失效是一个长期逐渐积累的过程。
在某一特定点下，材料或结构可能会突然发生破坏，但其实在此之前已经有一系列的现象在系统内发生。
因此，失效分析是极其困难和复杂的，它需要综合考虑多种因素，正确认识失效后的破坏机理和它们的组合作用。
失效分析可以帮助确定导致失效的原因和机理，并提出相应的对策进行预防和纠正。
下面介绍几种常见的失效分析方法。
1. 图像学分析图像学分析是通过微观结构的观察来研究材料的失效过程。
图像学分析方法包括电子显微镜、X射线衍射、化学分析等。
2. 材料力学分析材料力学分析是在材料强度理论的基础上，结合材料性质和材料结构进行的失效分析方法。
根据失效机理，计算材料或结构的强度、应变、应力等参数，并分析材料的破坏。
3. 材料化学分析材料化学分析是通过化学分析和测试，了解材料在不同环境下所作用的环境因素产生的化学作用，分析材料的化学性质、结构和表面处理的原因。
材料失效分析复习题第一章一、名词解释1失效：当这些零件失去了它应有的功能时，则称该零件失效。
2 失效分析：通常是指对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技术活动二问答题：1零件失效即失去其原有功能的含义包括哪些种情况？2 失效分析与生产现场所进行的废品分析的区别？第二章一名词解释1 应力集中2 有效应力集中系数3 缺口敏感性4 残余应力二问答题1 应力集中对失效的影响及降低应力集中的措施。
2 残余应力的来源及对失效的影响，消除或调整残余应力的措施第三章一名词解释：断口的宏观分析解理断裂二问答题1寻找主断面的方法？：（1）T型法：在同一个零件上，后产生的裂纹不可能穿越原有裂纹而扩展。
例如T字形的横向裂纹A为先于B的主裂纹，B为二次裂纹；2）分叉法：通常裂纹分叉方向即裂纹的扩展方向，其反向为裂纹源的位置，即分叉裂纹为二次裂纹，汇合裂纹为主裂纹；（3）：氧化法氧化法是利用金属或合金材料在环境介质中会发生氧化或腐蚀，并随着时间的增长而严重的现象判断裂纹扩展方向的方法氧化或腐蚀比较严重的部位，是主裂纹的部位。
裂纹源在主裂纹的表面处；（4）拼凑法：金属构件如果已破坏成几个碎片，则应将这些碎片按零件原来的形状拼合起来，然后观察其密合程度密合最差的端面为最先开裂的断面，即主断面。
2寻找裂纹源的方法有哪些？寻找的方法有三种：第一种根据断口全貌寻找，又称裂纹分析法。
将断口碎片大致折合起来，但不要使断面相碰，根据下列特点来确定裂纹源位置：①裂纹源方向总是与裂纹分叉方向相反②如果一条裂纹与另一条裂纹垂直相交成丁字形，则裂纹源在横着的一条裂纹上③在结构件的碎片中，变形、缩颈、弯曲或其他塑性变形最小的部位，最可能包含裂纹源④在碎片拼合起来后，碎片之间配合不好，间隙最大的地方为裂纹源；第二种根据断口宏观特征寻找裂纹源可根据：①放射花样的放射中心指向裂纹源②人字纹顶点指向裂纹源③纤维区中心为裂纹源点④从剪切唇的对侧寻找裂纹源⑤在构件表面缺口处寻找裂纹源⑥疲劳断裂的源点在同心圆处⑦应力腐蚀裂纹源在表面腐蚀产物集中处，氢脆断裂裂纹源在表层下面。
1、什么是失效？最常见的失效形式有哪几种？机械构件由于组织与性能发生变化而引起不能完成指定功能时，称之为失效。
最常见的失效形式有机械力破坏、腐蚀性破坏、高温破坏。
2、什么是失效分析？失效分析有何意义？失效分析是指分析研究构件的断裂，表面损伤及变形等失效现象的特征及规律的一门技术。
意义：失效分析对改进产品设计，选材等提供依据，并防止或减少断裂事故发生；通过失效分析还可以预测可靠性；可以提高机械产品的信誉，并能起到技术反馈作用。
3、材料失效分析的基本原理是什么？首先经由鉴定何物及何种情况下破坏，其次推断如何破坏，最后判定为何破坏。
4、材料失效分析基本步骤是什么？a、外观检视、勘验及调查；b、断口观察；c、断口成分分析；d、其他相关检测e、推断破坏机制；判定破坏肇因。
5、什么是断裂？什么是断口？常用断口分析方法有哪些？金属的完全破裂称为断裂。
断裂后的自然表面称为断口。
断口分析方法：断口光学显微镜分析；断口的电子显微镜分析；离子探针分析。
1.破坏成分分析有那几种？破坏成分分析有什么意义？答：a：表面分析（分析深度小于5nm）；次表面分析（分析深度小于1000nm）；本体成分分析（材料内部化学成分）。
b：意义：在断口形貌观察分析无法确定失效原因的情况下需借助破坏成分分析技术以确定材料破坏的真正机制。
其中本体成分分析是为了确定材料选用是否有误而进行的。
2. 表面成分分析仪器有哪几种？举一例说明其工作原理。
答：a：俄歇光谱器，光电子化学分析仪，二次离子质谱仪，离子散射光谱仪，激光拉曼光谱仪。
b：俄歇光谱仪（AES）利用入射电子束把原子最低层电子打出，当上层电子降下来增补此空缺时，释放的能量可再激发另一高能阶电子放出，即俄歇电子，俄想电子的动能与以上所提供能阶有关，而能阶又是各种不同元素辨识的指标，因此由能量分析可判定原来的成分元素经过标准样品校准后可作定量分析，利用外加离子溅射可同时做成分深度分析。
3.次表面成分分析仪器有哪几种？举一例说明其工作原理。
金属材料的失效分析及预防措施金属材料广泛应用于各行各业的生产制造中，无论是建筑、汽车、航空、电子等领域，都有它的身影。
然而，在长期使用过程中，金属材料的失效问题也逐渐凸显出来。
本文将从失效分类、失效原因及预防措施等方面进行阐述。
一、失效分类金属材料的失效可分为三种类型，即塑性失效、疲劳失效、腐蚀失效。
塑性失效是指金属材料在受到极限载荷时失去了所需的强度和韧性。
塑性失效的表现形式是材料出现塑性变形和局部断裂，导致材料无法承载更大的荷载。
疲劳失效是由于材料长期受到重复载荷而引起的损坏现象，表现形式是材料出现微小的疲劳裂纹，逐渐扩展至材料疲劳断裂。
疲劳失效是金属材料使用寿命最主要的影响因素。
腐蚀失效是指金属材料在各种腐蚀介质中被破坏的现象，腐蚀失效不仅可以削弱材料的机械性能，还会严重影响材料的外观质量和安全性。
二、失效原因1. 缺陷金属材料中的缺陷主要包括气孔、夹杂、裂纹等，这些缺陷会极大地影响金属材料的机械性能，尤其是抗拉强度和韧性。
缺陷的产生一般由于生产过程中制造不当，产品加工时的人为因素或金属材料的裂纹扩展等情况导致。
2. 微观结构金属材料的微观结构是影响金属材料力学性能和疲劳性能的关键因素。
包括晶粒大小、晶界、孪晶、位错等等。
严重的晶界变异、加工硬化和冷处理等诸多因素都会引起失效。
3. 环境因素金属材料在各种环境介质中失效的机制不同。
一般来说，金属材料在高温、潮湿、腐蚀和氧化介质中失效更为明显。
高温介质下，金属材料的力学性能、结构和化学性质都发生了变化，包括晶体生长、晶粒长大、孪晶形成等。
潮湿介质下，金属材料很容易发生腐蚀失效。
三、预防措施1. 提高金属材料的强度和韧性针对塑性失效和疲劳失效，我们应该采取措施提高材料的强度和韧性。
具体包括选择高质量的原材料、严格掌握生产制造过程，领先的材料设计和成型技术，科学的表面处理和热处理等。
2. 减少金属材料中的缺陷针对金属材料中存在的缺陷，我们可以采取一系列措施，如选择有良好制造工艺和管理制度的优秀供应商，提高产品生产工艺，采用超声波探伤、磁粉探伤等无损检测技术。
一、名词解释1.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，这种丧失其规定功能的现象称为失效。
2.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，称为失效分析。
3.疲劳断裂：金属材料在受到交变应力或重复循环应力时，往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳断裂，是金属零件或构件在交变应力或重复循环应力长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂现象。
4.腐蚀疲劳：是材料在循环应力和腐蚀介质的共同作用下产生的一种失效形式。
5.弯曲疲劳：金属零件在交变的弯曲应力作用下发生的疲劳称为弯曲疲劳。
6.疲劳：材料、零件和构件在循环加载下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹，或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。
7.冲蚀磨损：是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时，表面出现破坏的一类磨损现象。
其定义可以描述为固体表面同含有固体粒子的流体接触做相对运动，其表面材料所发生的损耗。
8.粘着磨损相对运动物体的真实接触面积上发生固相粘着，使材料从一个表面转移到另一表面的现象，称为粘着磨损。
9.磨损：当相互接触的零件表面有相对运动时，表面材料的粒子由于机械的、物理的和化学的作用而脱离母体，使零件的形状、尺寸或者重量发生变化的过程称为磨损。
10.磨损失效：机械零件因磨损导致尺寸减小和表面状态改变并最终丧失其功能的现象称为磨损失效。
11.蠕变：蠕变是金属零件在应力和高温的长期作用下，产生永久变形的失效现象。
12.屈服失效：由过量塑性变形引起的失效称为屈服失效。
13.塑性变形失效：金属构件产生的塑性变形量超过允许的数值称为塑性变形失效。
14.断裂：零件在外力作用下发生开裂或折断称为断裂。
15.解理断裂：金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称这种断裂为解理断裂。
16.氢脆断裂：氢在材料中扩散、聚集，在应力作用下引起的脆性破坏，称为氢脆断裂。
17.折叠：锻件一部分表面金属折入锻件内部，使金属形成重叠层缺陷，称为折叠，是金属在锻轧过程中，变形流动金属与已氧化的金属汇合在一起而形成的。
18.工艺裂纹：零件在各种加工过程中产生的裂纹，往往是零件的断裂源，有铸造裂纹、锻轧裂纹、焊接裂纹、白点、热处理裂纹、磨削裂纹和皱裂、皱褶等。
19. 粘着磨损：是指滑动摩擦时摩擦副接触面局部发生金属粘着，在随后相对滑动中粘着处被破坏，有金属屑粒从零件表面被拉拽下来或零件表面被擦伤的一种磨损形式。
20. 过载断裂失效：当工作载荷超过金属构件危险载面所能承受的极限载荷时,构件发生的断裂称为过载断裂。
21.弯曲疲劳：金属零件在交变的弯曲应力作用下发生的疲劳破坏称为弯曲疲劳断裂。
22.缝隙腐蚀：是指在腐蚀介质中的金属表面上，在缝隙和其他隐蔽的区域内发生的局部腐蚀。
22.金属腐蚀：金属在周围介质作用下由化学变化、电化学变化、或物理溶解而产生的破坏。
23.化学腐蚀：金属表面与周围介质直接发生纯化学作用而引起的破坏。
如金属在非电解质溶液中及金属在高温时氧化引起的腐蚀等。
电化学腐蚀：金属表面与离子导电的介质发生电化学反应而产生的破坏。
如金属在各种酸、碱、盐类溶液中，在大气、海水和土壤等介质中所发生的腐蚀。
24.钝化：金属在某些介质中失去化学活性。
25.化学钝化：金属与钝化剂的自然作用而产生的钝化现象。
26.电极反应：在电极系统中，伴随着两个非同类导体之间的电荷转移而在两相界面上发生的化学反应，称为电极反应。
二、填空题1.失效类型：初期失效、随机失效、耗损失效。
另：（1）按材料损伤机理分类：变形、断裂、磨损、腐蚀。
（2）按机械失效的时间特征分类：早期失效、突发失效。
（3）按机械失效的后果分类：部分失效、完全失效、轻度失效、危险性（严重）失效、灾难性（致命）失效。
（4）完全丧失其规定的功能、部分丧失其规定的功能、严重损伤。
2.零件的失效类型：过量变形失效、断裂失效、表面损伤失效。
其中，变形失效：过量弹性变形失效、过量塑性变形失效。
断裂失效：脆性断裂失效、塑性断裂失效、环境介质引起的断裂（应力腐蚀、氢脆断裂）、疲劳断裂（低周疲劳、高周疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳）、冲击断裂、蠕变持久断裂。
表面损伤失效：磨损失效（氧化磨损、黏着磨损、腐蚀磨损、磨粒磨损、接触疲劳、微动损伤）、腐蚀失效（均匀腐蚀、局部腐蚀、电化学腐蚀、空蚀或气蚀）。
3.机械力引起的失效类型（不太确定）：整体断裂、过大的残余变形、表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效。
或：机械变形、机械引起的断裂、低周和高周疲劳。
或：弹性变形失效、塑性变形失效、蠕变变形失效。
4.磨损类型：氧化磨损、咬合磨损（第一类粘着磨损）、热磨损（第二类粘着磨损）、磨粒磨损、表面疲劳磨损（即接触疲劳）、腐蚀磨损、微动损伤（咬蚀）。
5.氢脆类型：白点、氢蚀、氢化物致脆、氢致延滞断裂。
6.氢蚀类型：氢鼓包、氢脆、氢蚀。
7.断口类型，宏观：静拉伸断口、冲击断口、疲劳断口、应力腐蚀断口。
另：疲劳断口按其载荷类型可分为：弯曲疲劳断口、轴向疲劳断口、扭转疲劳断口、复合疲劳断口。
微观：解理断口、准解理断口、延性断口、沿晶断口、疲劳断口、应力腐蚀断口、氢脆微观断口。
8.韧窝类型：正交韧窝、剪切韧窝、撕裂韧窝。
另：等轴型、剪切长形、撕裂长形。
9.裂纹起源：零件的应力集中处、材料缺陷（裂纹）处。
另：由零件应力集中引起的裂纹一般起源于：较深的刀痕，刮伤、圆角和台阶等处。
由材料缺陷引起的裂纹一般起源于：材料的折叠、拉痕、偏析等缺陷处。
10.断口特征，宏观：纤维状、结晶状、贝壳状、放射状、人字纹状、剪切唇状等。
微观：韧窝状、河流状、海滩状、岩石状（冰糖状）、泥块状等。
11.局部腐蚀类型：点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、空穴腐蚀、选择腐蚀、应力腐蚀。
另有：斑点腐蚀、脓疮腐蚀、穿晶腐蚀。
12.断口三区：纤维区、放射区、剪切唇。
13.疲劳三区：疲劳核心（源）区、疲劳裂纹扩展区、瞬时断裂区。
三、简答题1.失效的基本类型及其原因的宏观分析。
答：（1）过量变形失效，原因：由于在一定载荷条件下发生过量变形，零件失去应有功能，不能正常使用。
（2）断裂失效：①一次加载断裂，原因：由于载荷或应力强度超过当时材料的承载能力而引起。
②环境介质引起的断裂，原因：由于环境介质、应力共同作用引起的低应力脆断。
③疲劳断裂，原因：由于周期（交变）作用力引起的低应力破坏。
（3）表面损伤失效：①磨损，原因：由于两物体接触表面在接触应力下，由相对运动造成材料流失所引起的一种失效形式。
②腐蚀，原因：环境气氛的化学和电化学作用引起。
2.失效分析的目的、概念、意义、任务及步骤（流程）。
答：目的：产品或装备失效分析的目的不仅在于失效性质的判定和失效原因的明确，而更重要的还在于为积极预防重复失效找到有效的途径，避免同类失效的再次发生，达到改进产品质量、延长使用寿命、提高服役安全性和可靠性的目的。
概念：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，这种丧失其规定功能的现象称为失效。
意义：（1）失效分析的社会经济效益①失效将造成巨大的经济损失②质量低劣、寿命短导致重大经济损失③提高设备运行和使用的安全性（2）失效分析有助于提高管理水平和促进产品质量得到提高（3）失效分析有助于分清责任和保护用户（生产者）利益（4）失效分析是修订产品技术规范及标准的依据（5）失效分析对材料科学与工程的促进作用①材料强度与断裂，强度与断裂学科的产生与发展都是与失效分析紧密相连的②材料开发与工程应用，把失效分析所得到的信息反馈给冶金工业，就能促进现有材料的改进和新材料的研制任务：不断降低产品或装备的失效率，提高可靠性，防止重大失效事故的发生，促进经济高效、持续、稳定发展。
步骤：（1）调查失效事件的现场（2）收集背景材料（3）技术参量复验（4）深入分析研究（5）综合分析归纳、推理判断、提出初步结论（6）重现性试验或证明试验，确定失效原因并提出建议措施（7）撰写失效分析报告3.失效分析中的基本检测手段（技术）以及非破坏性检测方法。
答：化学成分分析：化学分析法、光谱分析[原子发射光谱分析（AES）、原子吸收光谱分析（AAS）、X射线荧光光谱分析（XFS）、X射线光电子能谱分析（XPS）]、微区化学成分分析[电子探针X射线显微分析、俄歇电子能谱分析]。
组织结构分析：光学显微分析（OM）、扫描电镜分析（SEM）、透射电镜分析（TEM）、X射线衍射分析（XRD）。
力学性能测试：拉伸试验、冲击试验、硬度试验、磨损试验、疲劳试验、断裂试验。
能谱分析（EDS）：①点分析：定性或半定量，显微结构的成分分析②线分析：元素在不同相或区域内的分布③定性分析非破坏性检测方法：渗透检测法、涡流检测法、磁粉探伤法、射线透视法、超声波探伤法、声发射检测。
4.应力集中产生的原因、减少及预防的方法及其（工程）意义。
答：原因：（1）截面的急剧变化（2）受集中力作用（3）材料本身的不连续性（4）构件中由于装配、焊接、冷加工、磨削等而产生的裂纹（5）构件在制造或装配过程中，由于强拉伸、冷加工、热处理、焊接等而引起的残余应力（6）构件在加工或运输中的意外碰伤和刮痕降低应力集中的措施：（1）从强化材料方面降低应力集中的影响①表面热处理强化②薄壳淬火③喷丸强化④滚压强化（2）从设计方面降低应力集中系数①变截面部位的过渡②根据零件的受力方向和位置选择适当的开孔部位③在应力集中区附近的低应力部位增开缺口和圆孔意义：零件中应力集中现象几乎是不可避免的，而应力集中又往往是零件破坏，尤其是断裂时裂纹源的起始点。
大量的失效分析表明，加工中的刀痕、焊接时的缺陷、危险截面部位的非金属夹杂物、圆弧过渡的不光滑等，往往成为零件失效的直接促发因素，因此减少及预防应力集中的产生，对于防止零件失效、降低零件失效率及提高安全性具有重要意义。
5.应力腐蚀与氢脆的断口宏观特征及微观特征。
（区别）答案一：应力腐蚀断口，宏观特征：（1）断口的宏观形态一般为脆性断裂，断口截面基本上垂直于拉应力方向。
断口上有断裂源区、裂纹扩展区和最后断裂区。
（2）应力腐蚀裂纹源于表面，并呈不连续状，裂纹具有分叉较多、尾部较尖锐（呈树枝状）的特征。
微观特征：如为穿晶破断，常显现准解理破坏特征，并且在其裂缝进展方向可见到许多羽毛状结构；如为沿晶破断，断裂面可见到晶粒状光滑表面；如为氢脆机制破断，大都是沿晶断裂，但光滑晶粒表面上会有许多小洞或鱼刺状类似眼角皱纹结构。
氢脆断口，宏观特征：低熔点宏观断口齐平，为脆性的结晶状，表面洁净呈亮灰色；实际构件的氢脆断裂又往往与机械断裂同时出现，因此断口上常常包括这两种断裂的特征。
