断裂失效分析

检测项目

断裂失效分析

测试范围

各种金属制品原材料、零部件和焊缝

断裂失效类型

断裂失效类型有如下几种：①解理断裂失效;②韧窝破断失效;③准解理断裂失效;④疲劳断裂失效;⑤蠕变断裂失效;⑥应力腐蚀断裂失效;⑦沿晶断裂失效;⑧液态或固态金属脆性断裂失效;⑨氢脆断裂失效;⑩滑移分离失效等。

试验类型

脆性断裂失效分析

工程构件在很少或不出现宏观塑性变形(一般按光滑拉伸试样的ψ<5%)情况下发生的断裂称作脆性断裂,因其断裂应力低于材料的屈服强度,故又称作低应力断裂。由于脆性断裂大都没有事先预兆,具有突发性,对工程构件与设备以及人身安全常常造成极其严重的后果。因此,脆性断裂是人们力图予以避免的一种断裂失效模式。尽管各国工程界对脆性断裂的分析与预防研究极为重视,从工程构件的设计、用材、制造到使用维护的全过程中,采取了种种措施,然而,由于脆性断裂的复杂性,至今由脆性断裂失效导致的灾难性事故仍时有发生。

形式金属构件脆性断裂失效分析的表现形式主要有:(1)由材料性质改变而引起的脆性断裂,如兰脆、回火脆、过热与过烧致脆、不锈钢的 475℃脆和σ相脆性等。(2)由环境温度与介质引起的脆性断裂,如冷脆、氢脆、应力腐蚀致脆、液体金属致脆以及辐照致脆等。(3)由加载速率与缺口效应引起的脆性断裂,如高速致脆、应力集中与三应力状态致脆等。

疲劳断裂失效分析

按断裂前宏观塑性变形的大小分类,疲劳断裂属脆性断裂范畴。但由于疲劳断裂出现的比例高,危害性大,且是在交变载荷作用下出现的断裂,因此国内外工程界均将其单独作为一种断裂形式加以重点分析研究。

疲劳断裂的特点(1)多数工程构件承受的应力呈周期性变化称为循环交变应力。如活塞式发动机的曲轴、传动齿轮、涡轮发动机的主轴、涡轮盘与叶片、飞机螺旋桨以及各种轴承等。这些零件的失效,据统计 60%～80%是属于疲劳断裂失效。(2)疲劳破坏表现为突然断裂,断裂前无明显变形。不用特殊探伤设备,无法检测损伤痕迹。除定期检查外,很难防范偶发性事故。(3)造成疲劳破坏的循环交变应力一般低于材料的屈服极限,有的甚至低于弹性极限。(4)零件的疲劳断裂失效与材料的性能、质量、零件的形状、尺寸、表面状态、使用条件、外界环境等众多因素有关。(5)很大一部分工程构件承受弯曲或扭转载荷,其应力分布是表面最大,故表面状况(如切口、刀痕、粗糙度、氧化、腐蚀及脱碳等)对疲劳抗力有极大影响。