失效分析作业

失效分析(高起专)阶段性作业1一、单选题1. _____是机械零件失效最常见也是危害最大的一种形式。

(4分)(A) 过量变形(B) 断裂(C) 磨损(D) 腐蚀参考答案：B2. 失效分析工作者通常从_____的角度出发，将机械零件的断裂失效分为过载断裂失效、疲劳断裂失效、材料脆性断裂失效、环境诱发断裂失效以及混合断裂失效等类型。

(4分)参考答案：C(A) 断裂时变形量的大小(B) 裂纹走向与金相组织的关系(C) 致断原因(D) 加工工艺或产品类别3. _____，属于正常失效。

生产者一般不承担责任。

(4分)(A) 产品缺陷失效(B) 误用失效(C) 受用性失效(D) 耗损失效参考答案：D4. _____ 是形成焊接残余应力的主要原因。

(4分)(A) 直接应力(B) 间接应力(C) 组织应力(D) 以上答案都不正确参考答案：A5. _____产生可归于收购间形状和铸造技术等影响的结构应力以及由于组织和成分不同产生的组织应力。

(4分)参考答案：C(A) 热处理残余应力(B) 表面化学热处理引起的残余应力(C) 铸造残余应力(D) 切削加工残余应力6. 受_____的典型零件是各式各样的薄壁压力容器。

(4分)(A) 单向拉应力(B) 平面拉应力(C) 弯曲应力(D) 扭转应力参考答案：B7. 在交变应力作用下，金属材料发生损伤的现象称为_____。

(4分)(A) 磨损(B) 疲劳(C) 腐蚀(D) 断裂参考答案：B8. 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_______。

(4分)(A) 过载断裂(B) 材料致脆断裂(C) 环境致脆断裂(D) 混合断裂参考答案：A二、填空题1. 失效的诱发因素包括力学因素、___(1)___ 及时间（非独立因素）三个方面。

(4分)3. 据调查统计，在失效的原因中，___(3)___ 方面的问题占56%以上。

这是一个重要方面，在失效分析和设计制造中都必须引起足够重视。

测试报告报告编号：绍质测2015-013测试对象委托单位 诸暨市裕荣弹簧有限公司绍兴市质量技术监督检测院1、 本 报告无 本 单 位 “测 试专用 章 ”无效 。

效Jh 2017T5A21H t Si£I 宵 术 fi|g«X弹簧2、复制本报告未重新加盖本单位“测试专用章”无效。

3、本报告无测试人员、签发人员签字无效。

4、本报告涂改无效。

5、对测试报告有异议，应于收到本报告起十五日内向我院申请复验。

通讯资料地址：绍兴市袍江新区世纪东街17 号邮政编码：312071电话：8传真：0投诉电话：2网址：绍兴市质量技术监督检测院测试报告一.情况说明诸暨市裕荣弹簧有限公司（以下简称裕荣）生产的弹簧，在使用8年后的一次检修过程中发现断裂。

为分析该弹簧断裂的原因，裕荣委托我院对该弹簧进行失效分析，分析其断裂原因。

二.测试过程（一）、失效分析对象描述及作业时间：1、失效分析对象：此次失效分析样品如图1、2所示，图1为裕荣提供的失效弹簧件, 图2为裕荣提供的失效弹簧件的断裂失效断面。

）H n 13 14 15 16 17 18 19 -八图1.失效弹簧件图2.断裂失效断面2、作业时间：2015年2月25日〜2016年3月15日（二）、测试依据:GB/T 1222-2007《弹簧钢》，GB/T 224-2009《钢的脱碳层深度测定法》，GB/T 1239.2-2009《卷圆柱螺旋弹簧技术条件第2部分：压缩弹簧》等。

（三）、测试方法：1、化学成分分析：按照标准GB/T 1222-2007《弹簧钢》的进行检验、判定；2、断口扫描电镜分析：使用扫描电镜观察断口形貌，判断断裂种类；3、金相分析：通过对金相试样显微分析判断断口处与母材处金相组织；4、弹簧尺寸测量：使用游标卡尺对弹簧丝直径，弹簧内径，外径和节径测量。

三、测试结果（一）、化学成分分析裕荣公司提供弹簧失效工件的化学成分分析结果列于表1。

从表1可知，断口附近材料的化学成分符合GB/T 1222-2007《弹簧钢》对牌号60Si2 MnA弹簧钢材料的要求，说明材料性能未发生弱化。

视窗×loading...第二阶段在线作业单选题 (共9道题)展开收起1.（2.5分）带缺口圆棒拉伸试样断口的外周A、放射区B、剪切唇C、纤维区D、裂纹源我的答案：C 此题得分：2.5分2.（2.5分）板状拉伸试样随着板厚的减小，（）逐渐减小并可能消失A、纤维区B、放射区C、剪切唇D、裂纹源我的答案：C 此题得分：2.5分3.（2.5分）构件发生韧性断裂时，断口不平齐，与主应力成A、45°B、30°C、60°D、90°我的答案：A 此题得分：2.5分4.（2.5分）两个零件表面由于存在尘埃、金属屑或积炭等坚硬的磨粒时造成的磨损A、冲蚀磨损B、粘着磨损C、腐蚀磨损D、磨料磨损我的答案：D 此题得分：2.5分5.（2.5分）构件发生脆性断裂时，断口平齐，与主应力呈（）A、45°B、30°C、60°D、90°我的答案：D 此题得分：2.5分6.（2.5分）金属构件发生塑性变形失效的原因主要A、超温B、过载C、材料变质D、材料断裂我的答案：B 此题得分：2.5分7.（2.5分）为了避免电偶腐蚀的发生，两接触构件之间应避免（）面积比的存在A、大阳极—小阴极B、大阴极—小阳极C、大阳极—大阴极D、小阳极—小阴极我的答案：B 此题得分：2.5分8.（2.5分）疲劳的断口的宏观特征是具有A、解理花样B、疲劳辉纹C、韧窝D、贝壳花样我的答案：D 此题得分：2.5分9.（2.5分）在疲劳断口中，疲劳区中磨得最亮的地方是A、疲劳源B、疲劳裂纹扩展区C、瞬断区D、剪切唇区我的答案：A 此题得分：2.5分多选题 (共12道题)展开收起10.（2.5分）构件按照产品失效形态对失效进行分类包括A、过量变形失效B、断裂失效C、表面损伤D、塑性变形我的答案：ABC 此题得分：2.5分11.（2.5分）疲劳断口的微观形貌特征A、河流花样。

船用钢焊接接头失效分析1背景船舶上的一些设备经常用到奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢，由于成分和性能有较大差别，焊接不同种类的不锈钢时，可能造成接头力学性能下降并引发裂纹、泄漏等缺陷而失效。

2焊接接头形成条件及分析方法用1Crl7Ni2和1Crl8Ni9Ti不锈钢，采用氩弧焊(TIG)不填丝方法在二者端头处焊接形成密封的端接接头，接头形式如图1所示。

两种母材间配合间隙很小，伸出端头平齐无坡口，焊前低温预热(70℃)，焊接速度约100～120 mm／min。

用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察并记录焊接接头各区域的组织形态，用SEM的能谱仪(EDS)测定焊缝、母材的典型成分，使用HX一1000型显微硬度计测定焊接接头的显微硬度分布，载荷200g，保荷时间10s。

图1异种不锈钢端接接头3焊接接头组织分析与硬度分布图2给出了母材及焊缝的典型金相组织形貌。

可见，1Crl8Ni9Ti母材为奥氏体加少量铁素体组织，1Crl7Ni2母材为大量马氏体加少量铁素体组织，焊缝为枝晶状大量奥氏体加少量铁素体组织，但受1Crl7Ni2影响，焊缝的铁素体比1Crl8Ni9Ti母材多。

图3c右上角为铁素体区域的局部放大。

图2（a）1Crl8Ni9Ti母材（b)1Crl7Ni2母材(c)焊缝金属经硬度测定可知，1Crl8Ni9Ti母材硬度为180～230 HV，焊缝硬度为200～330 HV。

由于1Crl7Ni2母材为调质状态(油淬+高温回火)，其显微硬度为300～350 HV(马氏体+少量铁素体混合组织)。

lCrl8Ni9Ti一侧HAZ硬度处于母材与焊缝硬度之间。

4焊接接头失效原因分析及改进措施由于接头形式的限制，实际接头尺寸的制约，两种母材膨胀系数不同，导致了1Crl7Ni2母材一侧的HAZ局部区域硬度升高，脆性增大；HAZ硬度增高区域处于端接接头中上部；接头疲劳容易产生裂纹，最终发生脆断泄露。

按照实际焊接接头尺寸及形状和焊接条件，制成模拟试件后将其折断进行断口分析。

失效分析作业
1．金属构件失效定义
2．失效分析定义
3．失效分析的目的及意义
4．金属构件的失效形式
5．铸态金属常见的组织缺陷有哪些？组织形貌？对力学性能的影响？
6．金属锻造及轧制件缺陷有哪些？
7．钢铁热处理产生的组织缺陷有哪些？
8．钢中的非金属夹杂物分为几类？那一种夹杂物容易成为疲劳断裂的裂纹源？
9．焊接裂纹分为几类？
10．金属材料常见的有哪些断裂类型？各种断裂类型有何特征？11．韧性断裂的宏观断口分为哪三个区域？三个区域有何特点？12．裂纹扩展的三种基本类型
13．钢铁为什么在高温会产生氧化腐蚀？
14．应力腐蚀开裂及预防措施
15．韧窝的分类
16．疲劳断裂过程包括？
17．金属弹性变形的特点
18．磨料磨损
19．腐蚀的类型分类？
20．点腐蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀，电偶腐蚀及预防措施
21．腐蚀疲劳及特点
22．蠕变
23．产生韧性断裂的影响因素及防止措施？
24．变形失效的形式及特点（弹性、塑性、断裂）
25．失效件的保护、取样及试样清洗、保存应注意什么？。

1.目的：1.1 确定与产品相关的过程潜在失效模式和潜在制造或装配过程失效的机理/起 因，评价失效对客户的潜在影响，找出失效条件的过程控制变量和能够避 免或减少这些潜在失效发生的措施。

2.适用范围：2.1 凡公司用于汽车零组件的所有新产品/客户有书面要求的非汽车产品/过程 或修改过的产品/过程或环境发生变更的原有产品/过程的样品试制和批量生 产均适用之。

3.权责：3.1 工程部：过程失效模式及后果分析《PFMEA》制定。

3.2 多方论证小组：过程失效模式及后果分析《PFMEA》的审查及评估。

3.3 管理者代表：过程失效模式及后果分析《PFMEA》的核准。

4.名词解释：4.1 《PFMEA》：指Process Failure Mode Effects Analysis(过程失效模式及后果分析）的英文简称。

4.2 失 效:在规定条件下（环境、操作、时间），不能完成既定功能或产品 参数值不能维持在规定的上下限之间，以及在工作范围内导致零 组件的破裂卡死等损坏现象。

4.3 严重度(S):指潜在失效模式对客户的影响后果的严重程度的评价指标。

4.4 频 度(O):指具体的失效起因/机理发生的频率。

4.5 探测度(D):指在零部件离开制造工序或装配之前，利用现行过程控制方 法找出失效起因/机理过程缺陷或后序发生的失效模式的可 能性的评价指标。

4.6 风险优先数(RPN):指严重度数(S)和频度数(O)及探测度数(D)三项数A 生效日期2010.07.01EPS-03-E-031页次2/10江苏伟信电子有限公司文件编号过程失效模式及后果分析作业规范版本（次）4.7 客 户:一般是指“最终使用者”但也可以是后续的或下一制造装配工序， 以及服务工作。

5.作业内容：5.1 作业流程：无。

5.2 作业说明：见页次3～10。

6.参考文件：6.1 《产品品质先期策划程序》6.2 《品质系统文件管制程序》6.3 《品质记录管理程序》7.记录表单：7.1 《PFMEA过程流程图/风险评定表》7.2 《PFMEA》3/10生效日期过程失效模式及后果分析作业规范版本（次）江苏伟信电子有限公司页次A 2010.07.015.2 作业说明：5.2.1 工程部生技课依《产品品质先期策划程序》在试生产完成后、生产工装 准备之前，在过程可行性分析阶段或之间进行过程失效模式及后果分析 《PFMEA》，经多方论证小组审查后，最后呈管理者代表核准。

严频探潜在潜在重分潜在失效度现行探测测R 失效模式失效后果度类起因/机理过程控制度PSO DN冰柜温度过高锡膏焊接性能不好4冰柜温控系统坏2对冰箱温度进行每日点检324冰柜温度过低锡膏焊接性能不好4冰柜温控系统坏2对冰箱温度进行每日点检324真空封装机气压过高影响封装效果4气压过高2每日对真空封装机进行点检/空压机日常点检216真空封装机温度过高包装破损4设置不当3每日对真空封装机进行点检336真空封装机温度过低封装不严4设置不当3每日对真空封装机进行点检336真空封装机时间过长包装破损4设置不当3每日对真空封装机进行点检336真空封装机时间过短封装不严4设置不当3每日对真空封装机进行点检336ESD 装置/设备失效元器件静电击穿7ESD 设施安装保护实施不规范2每日对各ESD点进行点检570潮湿敏感器件受潮影响后续生产41、工作环境湿度过大4将MSD置于恒温恒湿的干燥箱内；对环境温湿度定期点检/监控34851、由于核对送货单时未核对出3收料员在接收原材料时，核对送货单与外箱标识、实物的物料编码、及采购订单确认一致后方可收料23052、由于外箱标识与送货单一致，但内装实物与单据不一致2对原包装最小包装5%的比例进行抽检55031、原包装本身就少料。

4对原包装最小包装5%的比例进行抽检560责任及目标完成日期建议措施措施结果DS O 现行预防过程控制无法使用影响生产送货单数量与实物不符物料购买/暂存送货单物料编码与实物不符文件版本A修订SMT过程失效模式分析（PFMEA）零部件名称电机控制器文件编号编制RPN 采取的措施核心小组顾客批准日期零部件号过程功能要求第1页,共36页FORM NO: SST-PFMEA-001等文件出错用错料第3页,共36页FORM NO: SST-PFMEA-00131、烘烤人员不清楚温度标准4培训《MSD管制办法》33632、MSD的标识不清晰2将《SMT MSD干燥记录表》记录清楚21233、未生产而长时间放置3长时间放置的MSD实行真空包装21831、烘烤人员不清楚厚度/间距标准4培训《PCB、IC烘烤作业指导书》33632、烘烤人员因“烤箱空间”不够而随意加厚、加密4严格执行《PCB、IC烘烤作业指导书》33631、烘烤人员不清楚裸露时间标准4培训《PCB、IC烘烤作业指导书》33632、烘烤人员未执行“先出先消耗”的原则3执行“先出先消耗”原则21841、空调性能下降5及时反馈空调维修员48042、空调性能下降,该区管理员未及时点检5将裸露MSD置于恒温恒湿的干燥箱内；对环境温湿度定期点检/监控24041、冰箱冷藏性能下降3及时反馈冰箱维修员33642、锡膏管理员不清楚标准3培训标准：锡膏存储温度在0～10℃22443、锡膏管理员未及时监控4点检(1次/2小时)控制在0～10℃23241、锡膏管理员不清楚标准3培训标准：锡膏存储温度在0～10℃22442、锡膏管理员未及时监控4点检(1次/2小时)控制在0～10℃23241、锡膏进料后的有效期短4检验出厂的瓶身标签:有效期≥6月34842、未执行“先进先出”3标识清晰，执行“先进先出”，严格控制锡膏存储期在6个月内22441、锡膏管理员不清楚标准4培训标准:室温下锡膏回温时间≥4H 23242、管理员控制的起止回温时间不清晰4利用《锡膏使用标识卡》严格记录/管控34843、因"急"而超前使用4“急”则须提前解冻34841、锡膏管理员不清楚标准4培训标准:室温下锡膏回温时间≥4H 23242、回温的起止时间标识不清楚4利用《锡膏使用标识卡》严格记录/管控34843、停产时,未将已解冻品及时回冻4《锡膏使用标识卡》标识清晰,工作环境中未开封放置不能超过24小时232烧录器电压不稳定程序拷贝时出错,影响功能5220V输入电压不稳定2每日对其进行点检44051、硬件、软件运行有误2每日对其画面显示状况进行确认33052、作业员违规操作3按照“PI-150”作业,禁止多余操作345拷贝电脑运行不正常程序拷贝时出错,影响功能锡膏活性下降，导致印刷性能下降锡膏回温解冻时间过长锡膏存储期限过长PCB、IC等返潮，影响焊接品质开封/烘烤后裸露时间过长PCB、IC等返潮，影响焊接品质该区环境湿度过大锡膏活性下降锡膏存储温度过低PCB、IC等湿度仍过大，影响焊接品质锡膏存储温度过高缩短锡膏存储周期，影响焊接品质摆放厚度过厚、间距过小PCB、IC等反潮，影响焊接品质MSD于干燥箱内的时间过长备/领出锡膏变质，影响焊接品质锡膏吸水引起锡珠\气泡\炸锡锡膏回温解冻时间过短第5页,共36页FORM NO: SST-PFMEA-00131、拷贝槽的拷贝脚弹性不够3每日对拷贝脚的完好性进行点检32732、IC的放置不到位3保证作业员将IC脚充分接触到拷贝槽的底部32733、IC脚氧化2发现时,及时反馈IQC63651、软件确认书或效验和或备录忘或ECN/BOM等文件出3对每个工单的首次软件拷贝的IC要求物料房拉长进行首件确认46052、用错软件5对每个工单的首次软件拷贝的IC要求物料房拉长进行首件确认37553、用错IC5对每个工单的首次软件拷贝的IC要求物料房拉长进行首件确认，并使用BOM/ECN核对所拷贝IC实物的正确性37551、作业员不能识别辅料型号/用途3对作业员培训《辅料型号、使用对照表》34552、作业员疏忽3领辅料时,实行两人确认345ESD设施失效静电敏感器件被击穿,功能丢失7ESD设施的安装或保护或实施不规范2每日对各ESD点进行点检57031、作业指导书未制作4及时制作33632、丢失/未悬挂4每日对各工位作业指导书进行点检33631、作业员不能识别Feeder类型2对作业员培训各类机器、Feeder类型的识别方法31832、作业员未掌握物料类型与Feeder类型的匹配方法2对作业员培训各Feeder类型与物料类型匹配的方法31833、作业员疏忽3上料/换料后,对所上Feeder与物料的匹配情况进行两人核对、确认32751、站位表的制作出错31、站位表制作后,实行两人确认2、站位表在上线使用之前，技术员必须用BOM核对站位表是否正确，交助工签名后方可使用34552、拿错站位表4拉长依据客户、机型、程序名领取站位表,与技术员实行两人确认36051、站位表出错3拉长依据客户、机型、程序名领取站位表,与技术员实行两人确认345拷贝槽与IC 的接触不良作业指导书不全不按标准/流程作业,流出不良程序不能拷入,影响功能生产辅料发错用错辅料拷错程序,影响功能/换错物料软件确认书,效验和,备录忘ECN,BOM未核对物料上线物料抛损、影响贴片质量Feeder(类型)使用出错错料站 位 表出错第6页,共36页FORM NO: SST-PFMEA-001清晰第8页,共36页FORM NO: SST-PFMEA-001出。

失效分析实验报告小结引言失效分析是一种对材料、构件或设备在使用过程中发生失效的原因进行研究的技术方法。

通过详细分析失效的现象、特征以及失效的原因，可以为改进材料的性能和提高构件或设备的可靠性提供有效的依据。

本次实验旨在通过对金属薄板的失效分析，深入了解失效现象及其原因，为进一步改进材料的使用和设计提供指导。

实施过程1. 实验材料准备本次实验使用了不同材质的金属薄板作为实验样品，其中包括不锈钢、铝合金和碳钢等。

样品经过打磨和清洗后，保证表面的平整和无污染。

2. 失效模拟实验为了模拟失效情况，我们对样品进行了多个实验，包括静态负载、热循环和冲击加载等。

通过不同的实验条件和加载方式，我们可以模拟出不同的失效情况，并进行准确的分析。

3. 失效分析失效分析是实验的重点，通过对被失效样品进行显微镜观察、扫描电子显微镜分析以及力学性能测试等手段，我们对失效的样品进行了全面的分析。

结果与讨论经过实验和分析，我们得出了以下结论：1. 不同材质的金属薄板在失效时出现了不同的现象和特征。

不锈钢样品出现了明显的腐蚀和裂纹，铝合金样品则主要出现了疲劳断裂现象，而碳钢样品则表现出明显的临界应力失效。

2. 实验中发现，金属薄板在高温环境下容易发生热疲劳失效，而低温下则容易出现脆断裂。

这一点对于材料的设计和使用具有重要的指导意义。

3. 扫描电子显微镜分析结果显示，失效样品的断口表面呈现出不同的形态。

根据断口形貌，可以确定失效的类型，如拉伸断裂、剪切断裂、疲劳断裂等。

4. 失效的原因主要有外力加载、疲劳、应力集中和材料本身的缺陷等。

其中，应力集中是导致失效的主要原因之一，更好的设计和工艺可以减少应力集中，提高材料的使用寿命。

总结与展望通过本次实验，我们深入了解了失效分析的方法和步骤，并成功应用在金属薄板的研究中。

我们通过实验发现了不同材质金属薄板失效的规律和原因，并为改进材料的使用和设计提供了参考。

然而，本次实验还存在一些不足之处。

1目的过程潜在失效模式及后果分析，简称PFMEA.是一种信赖度分析的工具，可以描述为一组系统化的活动，是对确定产品/过程必须做哪些事情才能使顾客满意这一过程的补充。

其目的是：（a）并评价产品/过程中的潜在失效以及该失效的后果；（b)确定能够消除或减少潜在失效发生机会的措施;(c）将全部过程形成文件.2 范围：适用于公司用于汽车零组件的所有新产品/过程的样品试制和批量生产。

适用于过程设计的风险性及后果的分析；适用于过程重复，周期性永不间断的改进分析.3 术语和定义：1）PFMEA：指Process Failure Mode and Effects Analysis(过程失效模式及后果分析）的英文简称。

由负责制造/装配的工程师/小组主要采用的一种分析技术,用以最大限度地保证各种潜在的失效模式及其相关的起因/机理已得到充分的考虑和论述。

2）失效：在规定条件下（环境、操作、时间），不能完成既定功能或产品参数值和不能维持在规定的上下限之间，以及在工作范围内导致零组件的破裂卡死等损坏现象。

3）严重度(S）：指一给定失效模式最严重的影响后果的级别,是单一的PFMEA 范围内的相对定级结果。

严重度数值的降低只有通过设计更改或重新设计才能够实现。

4)频度（O）:指某一特定的起因/机理发生的可能发生，描述出现的可能性的级别数具有相对意义，但不是绝对的。

5）探测度(D）：指在零部件离开制造工序或装配之前，利用第二种现行过程控制方法找出失效起因/机理过程缺陷或后序发生的失效模式的可能性的评价指标；或者用第三种过程控制方法找出后序发生的失效模式的可能性的评价指标。

6)风险优先数（RPN)：指严重度数（S）和频度数（O）及不易探测度数（D）三项数字之乘积。

7）顾客：一般指“最终使用者”，但也可以是随后或下游的制造或装配工序,维修工序或政府法规。

4职责4.1技术装备部负责过程潜在失效模式及后果分析，并填写相应分析表格。

4.2各部门按APQP要求参与过程FMEA活动。