工大金属材料失效分析(DOC)

3.刚的晶内偏析不可以通过热处理方法予以消除·······（×）4.钢中氢含量偏高容易导致钢中出现气孔和白点·······（√）5.魏氏组织会降低刚的强度，但是可以提高钢的韧性···（×）6.钢中夹杂物会降低钢的塑性、韧性和疲劳强度·······（√）7.钢的脱碳会降低钢的疲劳程度·····················（√）8.焊缝延迟裂纹一般与焊缝中的含氢量有关···········（√）9.焊缝淬火裂纹一般与焊缝中的马氏体有关···········（√）10.磨损失效是金属构件失效的主要方式··············（×）11.河流花样和舌状花样是脆性断口和典型微观形貌特征（√）12.应力腐蚀开裂是应力和腐蚀共同作用的结果·······（√）13.能谱成分分析技术可以用于钢中碳含量分析·······（×）14.扫描电镜分析技术是建立在可见光反射原理基础之上的（×）15.就金属断裂而言，正断可能是韧性的，而切断总是韧性的（√）1、钢的晶内偏析可以通过何种热处理方法予以消除？扩散退火钢加热到上临界点(Ac3或Accm)以上的较高温度（一般为1050～1250℃），经过较长时间的充分保温，然后缓冷的热处理叫扩散退火，也叫均匀化退火。

这种退火的目的是，借原子在高温下可以较快的扩散，减少或消除各种合金元素及非合金元素在钢中的显微偏析，使化学成分趋于均匀化，以达到改善钢的组织，提高钢的力学性能的目的。

2、钢中S、P杂质元素容易造成哪些性能缺陷？S以Fes形态存在于钢中，Fes和Fe形成低共熔化合物，引起热脆。

P虽然可以提高钢的强度和硬度，但会引起塑性和冲击韧性的下降，使韧脆转变温度上升，引起冷脆。

3、钢中H元素容易造成哪些性能缺陷？钢中溶解的氢会导致氢脆，白点和氢致延迟断裂等缺陷一是引起氢脆，即在低于钢材极限应力的作用下，经一定的时间后，突然断裂。

二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷，即白点，白点使钢材的冲击韧性降低得很多。

在钢材纵端面上呈光滑的银白的斑点，在酸洗后的端面上呈较多的发丝状裂纹，白点使钢材的延伸率显著下降，尤其是端面收缩率和冲击韧性降低得更多，有时可能接近于零值。

因此具有白点的钢是不能用的，这类缺陷主要发生在合金钢中。

4、魏氏组织对钢有哪些危害作用？（1）.在最终热处理会有增大变形的倾向；（2）.使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低，同时使脆性转折温度升高。

魏氏组织不仅晶粒粗大,而且由于大量铁素体针片形成的脆弱面,使金属的韧性急剧下降,屈服强度当然也会降低。

5、钢中夹杂物会降低钢的哪些性能？钢中夹杂物包括C、Si、Mn、S、P、N、H、O等C：随着钢中碳含量的增加，碳钢硬度上升，塑性和韧性降低。

在亚共析范围内随着碳含量增加，抗拉强度不断提高。

超过共析范围后，抗拉强度随碳含量的增加减缓，最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。

另外，含碳量增加时碳钢的耐蚀性降低，同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工（冲压、垃拔）性能变坏。

Si：硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降，钢的面缩率和冲击韧性显著降低。

Mn：锰对碳钢的力学性能有良好的影响，它能提高钢热轧后的硬度和强度，原因是锰溶入铁素体中引起固溶强化。

S:产生热脆P:磷能提高钢的强度，但使塑性和韧性降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧上升，即提高钢的冷脆性N:氮引起碳钢的淬火时效和形变时效，从而对碳钢的性能发生显著的影响。

由于氮的时效作用，钢的硬度、强度固然提高，但是塑性和韧性降低，特别是在形变时效的情况下，塑性和韧性的降低比较显著。

H:一是引起氢脆,二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷——白点。

白点使钢材的延伸率显著下降，尤其是端面收缩率和冲击韧性降低得更多O：氧在钢中的溶解度很低，几乎全部以氧化物夹杂形式存在于钢中，这些夹杂物破坏了钢的基体的连续性，在静载荷和动载荷的情况下往往成为裂纹的起点。

6、脱碳层会降低钢的哪些性能？脱碳层会使得淬火硬度下降，工件表面硬度降低，零件的强度和疲劳性能下降，磨损抗力减弱。

7、焊接裂纹的种类及其形成原因？（1）冷裂纹：氢致延迟断裂。

（2）热裂纹：合金凝固是在一定的温度区间内进行的，这是热裂纹产生的基本原因。

焊缝中的许多杂质的凝固温度都低于焊缝金属的凝固温度，这样首先凝固的焊缝金属把低熔点的杂质推挤到凝固结晶的晶粒边界，形成了一层液体薄膜，又因为焊接时熔池的冷却速度很大，焊缝金属在冷却的过程中发生收缩，使焊缝金属内部产生拉应力，拉应力把凝固的焊缝金属沿晶粒边界拉开，又没有足够的液体金属补充时，就会形成微小的裂纹，随着温度的继续下降，拉应力增大，裂纹不断扩大，这就是凝固裂纹。

8、材料失效的三种方式？①腐蚀：金属材料与周围环境作用发生物理溶解、化学作用、电化学作用使金属材料遭到损坏。

②磨损：相互接触并相互运动的物体，由于机械、物理和化学作用，造成物体表面材料的位移及分离，使表面形状、尺寸、组织及性能发生变化。

③变形与断裂：金属材料在外力的作用下，形状和尺寸发生变化，严重情况下发生断裂9、材料失效的四种原因？（1）疲劳断裂（2）静态断裂（3）应力腐蚀开裂（4）延滞裂纹设计不当、选材不当、加工不当、操作不当设计问题;材料选择上的缺点;加工制造及装配中存在的问题;不合理的服役条件。

10、耐热钢组织劣化的两种方式？氧化失效和高温蠕变失效（1）因位错的滑移和攀移形成的发达的亚结构（2）位错密度下降，第二相碳化物粗化11、韧性断口的微观形貌特征是什么？宏观形貌：纤维区：暗灰色，凹凸不平；放射区：灰色，有放射性纹理；剪切唇：光亮灰色，平滑微观断口形貌：正断：微孔聚集形断裂的韧度花样；切断：纯剪切的蛇形花样12、脆性断口的微观形貌特征是什么？解理断口，有河流花样。

沿晶断裂，有冰糖状①解理断口，在扫描电镜下可看到河流纹样②沿晶断口，在扫描电镜下可看到冰糖状断口13、能谱分析方法（EDS）不能分析哪些元素？Na原子序数小于等于12的元素无法分析，对N，O，F元素的分析也不准确。

14、缩孔和缩松的形成原因？②液态金属在凝固的过程中固相收缩速率小于液相收缩速率和凝固收缩速率之和。

③铸件结构方面的原因由于铸件断面过厚，造成补缩不良形成缩孔。

铸件壁厚不均匀，在壁厚部分热节处产生缩孔或缩松。

④熔炼方面的原因液体金属的含气量太高，导致在铸件冷却过程中以气泡形式析出，阻止邻近的液体金属向该处流动进行补缩，产生缩孔或缩松。

⑤工艺设计的原因浇注系统设计不合理、冒口设计不合理等15、失效分析的程序？1、接受任务并明确要求。

2调查现场、了解背景资料、现场取样。

3失效件的观察、分析、实验。

4确定失效原因的机理，提出改进方案。

（1）现场调研；（2）宏观分析；（3）成分分析（材料、腐蚀产物、微区成分分析）；（4）金相分析；（5）断口分析；（6）力学性能分析16、疲劳断裂的三个阶段以及影响疲劳断裂的因素？三个阶段：疲劳裂纹的萌生（产生不均匀塑性变形，微裂纹），裂纹亚稳扩展（产生。

向扩展和正想扩展），最后失稳扩展。

最终断裂(剩余的接触面不足已承受负荷二瞬间断裂)影响因素：（1）表面状态（表面缺口应力集中，表面粗糙度，表面脱碳、氧化等缺陷）。

（2）残余应力及表面强化的影响（残余压应力提高疲劳强度，表面强化如喷丸、表面淬火等有会产生有利的残余压应力）。

应力幅值、平均应力大小和循环次数是影响金属疲劳的三个主要因素。

17、锻造金属内部组织缺陷和表面缺陷？表面缺陷：氧化，脱碳，过热，过烧，表面裂纹。

开裂、脱碳组织缺陷：晶粒粗大，不均匀，冷硬现象内部组织缺陷：过热过烧、带状组织，锻造流线18、高温蠕变断裂的三个阶段和两个指标？三个阶段：减速蠕变阶段，恒速蠕变阶段，加速蠕变阶段两个指标：蠕变极限，持久强度二、热强性指标和抗氧化能力19、成分分析、微观组织分析和断口分析的常用方法？成分分析：化学分析法（最准确），光谱法，能谱法（微区成分分析）微观组织分析：普通光学显微镜（OM），扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM）断口分析：扫描电子电镜（SEM）成分分析常用方法：EDS，微观组织分析SEM 断口分析EDS成分分析方法分为化学分析和仪器分析。

化学分析是以化学反应为基础的分析方法；仪器分析是以物理或物理化学性质为基础的分析方法，常用的化学分析方法主要有：①重量分析法②滴定分析法③比色法④电导法；光谱分析法，是根据物质的光谱制定物质组分的仪器分析方法，主要有发射光谱分析，原子吸收光谱分析，X射线荧光光谱分析微观组织分析方法：金相法，用光学显微镜和电子显微镜观察组织相、组织组成物质和缺陷的数量、大小分布情况、拍照微观断口分析方法：借助金相显微镜对断口进行高放大倍数的观察，包括断口表面的直接观察及断口剖面的观察，找出裂纹产生的原因和机理20、无损探伤检测方法有哪几种？（1）渗透探伤：适合于敞口裂纹（洗净，喷红色着色剂，洗净，喷白色显影剂）（2）磁粉探伤：适用于表层裂纹（3）射线探伤：（硬X-ray）,直观，对气孔敏感，对垂直裂纹敏感，对平行裂纹不敏感（4）超声波探伤：不够直观，对垂直裂纹很敏感，对平行裂纹不敏感21、铸态金属中常见的组织缺陷？缩孔、疏松：造成体积收缩、一般容易形成裂纹源、是力学性能下降。

偏析：是组织连续性下降，脆性增大。

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称为偏析。

气泡和白点：气泡减少金属铸件的有效截面，铸锭表面存在着气泡时在热锻加热时它们可能被氧化，以致在随后的锻压过程中不能焊合而形成细纹或裂缝。