作者：张文献

一、失效定义

        一个零件或部件不能履行设计赋予它规定的功能，称该零件或部件失效。它包括以下三个内容：

a.完全不能工作；

b.可以工作，但不能令人满意地完成预期的功能；

c.受到严重损伤不能可靠而安全的连续使用，必须拆下来进行修理或更换。

        另外，失效又分为正常失效和非正常失效，达到设计寿命的为正常失效，反之为非正常失效，后者才是通常失效分析工作的主要对象。

二、失效的来源

造成失效的来源主要有以下方面：

——设计

——选材

——材料缺陷

——制造工艺（冷加工、热加工、表面处理等等）

——贮存、运输（碰撞、锈蚀…）

——装配（如螺栓拧紧力矩…）

——服役条件（环境温度、受力状态、腐蚀环境、相关件的影响等）

因此，失效来源不能单归咎于生产制造者，还包括流通环节和使用者的一些问题。

三、分析方法

        进行失效分析时，要做的工作包括（根据分析工作的难易来取舍）：

（1） 收集背景资料：失效件的设计图纸、要求；失效件的制造历史；失效件的服役情况、环境、受力情况…。

（2） 失效件的现场状态：运行记录、询问现场人员、拍照。

（3） 化学成分分析：鉴别材料的选择是否正确。

（4） 无损探伤：磁粉、超声波、着色、涡流、X 射线、γ射线、工业 CT…。

（5） 断口分析：保存好失效件的断口，不要受到损伤，不要将两个断口去吻对，断口上的附着物不要忙于清除。断口的清洗要小心谨慎。

（6） 金相检验：包括低倍与高倍。

（7） 断口电镜分析：扫描电镜，透射电镜，俄歇谱仪，能谱分析等。

（8） 力学性能测试：硬度，抗拉强度等。

（9） 断裂模拟试验：对一些吃不准的破坏形式，根据受力条件、环境进

行模拟重现。

（10） 分析、结论。

        金属中含有的非成分和性能所要求的非金属相，非金属夹杂破坏了螺栓的连续性，导致工件的强度降低。

1.1非金属夹杂产生原因

        在炼钢过程中，少量炉渣、耐火料材及冶炼中反应产物进入钢液而形成的。

1.2失效模式及风险

        钢中的非金属夹杂物割裂了螺栓材料的连续性，剥落后就成为凹坑或裂纹，在冷镦成形时极易形成裂缝，热处理时易造成应力集中，产生淬火裂纹。

1.3案例分析

M14*1.5的组合螺栓，性能等级为10.9级，使用的材料为SCM435，表面处理为涂覆，装配时断裂一件。

1.3.1宏观断口分析

         断裂螺栓外观形貌如图1-1所示，螺栓断裂位置在螺栓头杆结合处，螺栓未见变形，磕碰伤等痕迹。螺栓断口宏观形貌如图2-2所示，断口平齐，无塑性变形。

 

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