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分析和研究零部件在使用过程中各种形式的失效现象的特点和规律，找出失效的主要原因和预防失效的措施。
失败有四种形式：
(1)变形破坏。 a 弹性变形破坏，b 塑性变形破坏
(2)断裂失效。 a 延性断裂失效，b 脆性断裂失效，c 疲劳断裂失效
(3)腐蚀失效。 a局部（点蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳）、b整体（均匀、不均匀）
(4)磨损失效。
根据失效分析的目的和要求，一般进行实验研究。 本文主要进行以下几个方面的实验研究。
1、宏观检查
用肉眼或放大镜检查金属表面的各种组织和缺陷、纵横断面、断口等的方法称为宏观检查。 宏观检查可以揭示金属的全貌，显示其结构的不均匀性以及各种缺陷的形状和分布。 可快速、准确地识别颜色、腐蚀情况、断裂裂纹萌生位置和裂纹方向。 对断裂表面进行宏观分析。 可以获得断裂面的整体概况，并在一定程度上了解损伤原因。 它可以确定失效零件断裂的裂纹位置、裂纹扩展方向、识别断裂类型、构件所承受的应力类型、环境介质和温度对构件断裂的影响、断裂程度等。变形和磨损。
(1)酸浸试验
制备酸浸样品时，取样地点和数量应按照相关标准进行，并严格采取预防措施，防止因温度升高引起组织变化。 试样的切割采用锯、剪、气割和砂轮切割； 采用气割切割试样时，必须去除热影响区，以免影响试验结果。 试样的试验表面可用车、刨、磨和金相砂纸（02号砂纸）打磨，使表面粗糙度不低于3.2，并用汽油、酒精、苯等清洗、除油。
酸浸试验方法共有三种。
第一种是热酸蚀刻试验方法。
主要用于通过蚀刻剂选择性地蚀刻表面缺陷、夹杂物、偏析区域等，呈现可见的蚀刻特征。 酸蚀试验的效果取决于蚀刻剂的成分、蚀刻温度、蚀刻时间和蚀刻表面的光滑程度。
第二种是冷酸蚀试验方法。
冷酸蚀试验方法是检查钢的低倍组织和缺陷的简便方法。 冷酸蚀刻是利用室温下的酸溶液对样品表面进行蚀刻和磨损，以显露出样品中的缺陷。 一般对于钢材或不采用热酸浸蚀的工件（例如工件已经加工过，不方便切割，且不得破坏工件表面粗糙度），有些结构缺陷不易可见用热酸，某些奥氏体不锈钢用热盐酸不易腐蚀时，可采用冷酸浸蚀法进行检测。
第三种电解酸蚀刻法。
电解酸蚀法是采用15%～20%（体积比）的工业盐酸水溶液对样品表面进行电解的测试方法。 该方法的优点是可以在室温下用相对稀（15%~20%）的盐酸水溶液进行蚀刻，可以缩短腐蚀时间，大大改善劳动条件和卫生环境。 另外，由于电解腐蚀后盐酸的性质变化不大，一般可以回收利用，节省酸液。 电解比热酸蚀刻能更清晰地显示样品的宏观结构和缺陷。
(2)塔测试
塔式测试是一种用于测试不同深度发纹分布情况的特殊测试：由于将测试样品制成“塔”形，即三级阶梯形状，所以通常称为塔式测试。
塔测试一般分为三个步骤。 样品处理要求与热酸浸样品基本相同。 在检验样品之前，还必须进行热酸浸。 酸浸液及酸浸规格与热酸浸试验基本相同，只是腐蚀程度一般稍轻，否则会对后续检查鉴定造成损害。 负面影响。 酸浸后，每个台阶上都会出现一些有一定长度和深度的细小裂纹，即发纹。 最后用肉眼或不大于10倍的放大镜进行检查鉴定。 发纹是沿轧制方向分布的、有一定长度和深度的细小裂纹。 一般因为裂缝很窄，光线无法到达底部，所以只能看到深黑色的线条。 面对光线时，你可以看到一些较宽发际线的深色底部。
(3) 硫印试验
硫在钢中以硫化物（FeS、MnS）的形式存在。 硫化铁与铁的共晶温度为989℃。 它以网状分布在晶界中。 热压力加工时容易产生“热脆”。 直接影响钢材的质量。 硫印的目的是显示钢中硫的分布和偏析程度。 硫磺印花是利用稀硫酸与钢中的硫发生反应，生成硫化氢气体。 然后硫化氢与打印纸乳剂层中的溴化银相互作用，在打印纸上形成棕色硫化银沉淀。 根据硫化银褐斑的数量、大小、颜色深浅和分布均匀程度来评定碳钢和中低合金钢的质量。
宏观检验的方法很多钢材塔形发纹磁粉检验方法，每种方法都有各自的特点和适用范围。
酸浸试验最适合松动、离析、流纹、裂纹等； 塔形发纹测试一般用于特殊用途的材料或高档优质材料，测试各部位发纹的数量和分布情况； 硫印试验用于测量钢锭或钢铁产品上硫的分布情况。 它还可以间接推测和估计其他元素的分布概况和趋势。 各种方法在使用上各有侧重，可以单独使用，也可以同时使用，相互补充，以达到准确检测的目的。
2. 显微镜检查
宏观观察可以获得很多信息，但要了解更多的细节和情况，就需要微观观察。
通过断裂表面的微观分析，除了进一步明确断裂路径、断裂性质、环境介质和温度对断裂的影响外，还可以进一步确定断裂原因及其断裂机理等。细节。 对断裂进行显微分析时，可采用光学显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、俄歇电子能谱仪、离子探针、X射线衍射仪等仪器进行研究。
3、金相检验
金相检验是一种常规的实验分析方法。 在失效分析中可以提供被检材料的大致类型和组织状态。 从检测到的扩散结构中，我们可以推断或确认被检材料在制造过程中所经历的过程，以及这些过程的执行是否正常。 它还可以提供发生事故时失效部件是否发生塑性变形以及失效部件是否发生塑性变形的信息。 使用过程中无意造成的热处理效应等。反映失效零件在工作条件下的腐蚀（可粗略定性和半定量腐蚀程度）、磨损、氧化和严重的表面加工硬化及其程度可以初步确定。 从失效部位存在的裂纹中，通过光学金相，可以大致看出裂纹发生、扩展分布的特征，以及裂纹两侧的显微组织，从而判断裂纹的性质，从而提供失效部件裂纹的原因； 夹杂物的类型、含量和分布； 相的类型、大小和分布。
4、无损检测
在测量破损件的性能时，需要从破损件上取样，这是一种破坏性试验。 为了了解原部件的缺陷和裂纹分布情况，首先应进行无损检测。
无损检测包括检测表面裂纹的着色检测、磁粉检测、检测内部缺陷和裂纹分布的超声波检测、X射线检测、涡流检测等方法。
超声波探测深度可达数米。 特别适用于检查零件内部的裂纹、气孔、夹渣、砂眼、松动、未焊透等。 它可以准确测量缺陷的位置、大小和形状。 但不能用于奥氏体钢铸件和焊缝等粗晶材料以及形状复杂或表面粗糙的工件的检验。 近年来，超声波被广泛用于检验金属材料的质量，并逐渐成为金属材料预检或形式检验的手段。
涡流检测可以检测表面或皮下以及所有导电材料的缺陷。 可实现自动记录和高速检查，适合连续监测，但难以确定缺陷类型。 X射线探伤可以检测材料的内部变化和体积缺陷，如气孔、夹渣、缩孔、疏松等，并可以提供永久的照相记录。 然而，射线照相方法不能用于检测锻件和型材中的缺陷。
磁粉探伤适用于检测铁磁性材料和工件中的缺陷，如锻件、焊缝、型材、铸件等，并确定缺陷的位置、大小和形状，但很难确定缺陷的深度。 该方法不适用于检测非铁磁材料的缺陷，如奥氏体钢、铜、铝等。
渗透检测的应用范围较广，可用于检测所有金属材料和致密非金属材料的缺陷。 它可以确定缺陷的位置、大小和形状，但不能确定缺陷的深度。 该方法不能用于检测松散多孔材料的缺陷。
5.化学成分分析
在失效分析中钢材塔形发纹磁粉检验方法，化学成分分析至关重要。 它可以为故障分析提供有用的信息。 如果是由于材料选择不正确造成的失效，则只能通过化学成分分析才能得出结果。
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表面或内部成分进行分析研究。 在进行化学分析时，最常用的是宏观化学成分分析。 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。 粉末摄影可以识别贱金属、耐火材料和矿物中各相的腐蚀产物。 X射线衍射和荧光分析可对化学成分进行定性和定量分析，可以测定基体和析出相的组成和结构以及它们之间的取向，电化学萃取的第二相颗粒、表面析出和腐蚀产物。 X射线衍射法还可以测量材料的晶格参数、晶体缺陷和残余内应力。 但由于它不是像显微镜那样直观的观察，也不能将微观上的形貌观察和晶体结构分析结合起来，所以分析的样品最小面积只有毫米量级，而且微米级和纳米级的微区选择无法执行。 分析。
下表比较了常用实验分析方法的性能和用途。
6.机械性能测量
部件的失效分析通常需要确定材料硬度和机械性能。 由于硬度测量简单易行，因此它往往是失效分析最有用的手段之一。 可用于估算金属材料的抗拉强度，估算热处理是否符合质量要求，检测过热、脱碳、渗碳、渗氮和加工硬化引起的软化、硬化等影响。
机械性能测量通常需要金属拉伸试验和冲击试验以便于比较。 有时需要进行一些略高于或低于使用温度的机械性能测量，以判断零件在使用过程中是否出现超温情况。 此外，还需要考虑特殊性能测量，如疲劳测试、应力腐蚀测试、韧脆转变温度测量、断裂韧性测量等。
在钢材的初步检查中，简单的弯曲试验就可以查明材料是延性的还是脆性的。 硬度测量可指示钢的抗拉强度。 然而，铸铁和大多数有色金属材料无法通过弯曲和硬度测量来评估，而只能通过拉伸来测量。 这是因为他们还没有建立硬度和抗拉强度之间的对应关系。 一般铝、铜等有色金属及其合金具有较大的塑性，单纯的弯曲不能反映脆性或塑性的程度。 比较说明书数据时，应注意试样方位与材料加工方向之间的关系。 一般情况下，横向试件的抗拉强度小于纵向试件的抗拉强度。
一般来说，因抗拉强度不足而造成损坏的例子很少。 因此，力学性能测试的主要目的是复核和确定并消除对力学性能造成损坏的担忧。
7 断裂力学分析
将断裂力学测量应用于失效分析的目的是通过断裂韧性的测试和分析，确定构件安全使用时所能容纳的裂纹尺寸，并确定含有裂纹的构件的寿命。 前者决定了构件成品材料的断裂韧性是否合理。 如果不合理，就要设法提高构件的断裂韧性，避免同样的故障再次发生； 后者是为了确定存在裂纹的部件可以使用多久而不产生误解。 因而被判处提前退休。 断裂力学根据韧性开口的实际情况考虑缺口效应和裂纹扩展速率。
目前常用的评价断裂韧性的方法有：平面应变断裂韧性（K1c）试验、动态撕裂试验（DT）、J积分断裂准则（J1c）、裂纹张开位移（COD）试验和动态断裂韧性（K1d）试验。
结尾
