第四章 失效分析的基本理论与技术-第一课-痕迹和断口.pdfVIP

第四章

失效分析的基本理论与技术

内容提要

本章主要讨论失效分析的基本技能——痕迹分析、断口分析和

裂纹分析。

痕迹分析：是失效分析学科中的重要组成，是研究痕迹的形成机制、

变化过程和检验方法，为事故和机械失效分析提供线索和证据的一门

科学。重在痕。

l断口分析：是一种古老的、具有生命力的技术，它在冶金、热加工及

断裂失效分析中得到了广泛的应用。本章从断口分析的重要性、依据

及其有关的分析方法（包括断口的宏观分析方法和微观分析方法）等

方面阐述了断口分析的基本要领。着重分析和比较了各种断口分析方

法的要点，优缺点和应用范围。重点在断。

l裂纹分析：不仅是断口分析的一种重要的补充，而且有时还具有独特

的作用。本章主要从裂纹的分析思路和裂纹萌生和扩展的始末特征，

分析裂纹的性质和形成原因。着重从裂纹的起始位置、宏观外形、走

向、周围情况和末端情况等方面分析和比较了各种工艺裂纹和使用裂

纹的基本特征和判断依据。重点在纹。

4.1痕迹分析

1.痕迹痕分析概述

2.痕迹和痕迹分析的概念

3.痕迹分析的程序

4.痕迹分析的分类和鉴定

4.1.1痕迹分析概述

痕迹分析技术是失效分析中常用的一种分析方法

和技术。

通过痕迹分析，不仅可对事故和失效的发生、发

展过程做出判断，而且可为事故和失效分析结论

结构可靠的佐证和依据。

痕迹标记包括表面形貌（花样）、成分（或材料

迁移）、颜色、表层组织、性能、残余应力及表

面污染状态等。

4.1.2痕迹及痕迹分析的概念

广义地说，痕迹是指环境作用于系统，在系统表面留下

的标记。在机械零部件失效中，系统是指失效的构件或

零件，而环境是指外来的力学、化学、热学、电学等因

素。因此，对机械零部件失效，痕迹可定义为力学、化

学、热学、电学等环境因素单独地或协同地作用于机械

部件，并在其表面或表层留下的损伤性标记。

在失效分析范畴，痕迹的具体含义是指：痕迹的形貌（

或称花样）；痕迹区、污染物及反应产物的化学成分；

痕迹颜色的分类、色度、分布和反光灯；痕迹区材料的

组织和结构；痕迹的表面性能；痕迹区的残余应力；从

痕迹区散发出来的各种气味；痕迹区的电荷分布和磁性

等。

痕迹分析就是对失效件的上述特征的变化进行鉴别，并

找出其变化原因，为失效分析提供线索和依据的技术活

动。

4.1.3痕迹分析的基本程序

一般情况下，痕迹分析应按如下的程序进行。

（1）发现和显现痕迹

这是痕迹分析的前提和基础。应从现场为起点，先收集能反应整体破坏顺

序的痕迹，后收集具体零部件外部的痕迹，再收集零部件之间的痕迹，最

后收集污染物和分离物。

（2）提取、固定、显现、清洗、记录和保存痕迹。

其方法有复印、制模法、静电法和AC纸粘附法等。痕迹的记录可以用文字

、示意图和照片存储。

（3）痕迹鉴定

对具体的痕迹特征进行针对性检验，从而确认痕迹的性质、产生的时间和

条件。鉴定时，应该由表及里、由简而繁、先宏观后微观、先定性后定量

，按照先形貌、再组织、再性能的顺序进行。

（4）模拟再现痕迹

必要时，可在产品上进行。拆取同型号、已使用的产品的相应痕迹加以对

比。

（5）综合分析

痕迹分析需要综合考虑形成痕迹的过程、条件和影响因素，痕迹的可变性

及与零部件工作、失效的关系等。以便最终确认痕迹的性质和产生原因。

4.1.4痕迹的形成、分类和鉴定

1、痕迹的形成、分类

形成痕迹包含三个基本要素：

Ø造痕物

即痕迹的制造者，是直接作用于机械表面的物体或

介质。

Ø留痕物

即造痕物作用的对象，一般指机械零部件的表面。

造痕物和留痕物是相对的，，有时在两个匹配的接

触面都会留下痕迹。

Ø造痕物和留痕物发生接触或非正常使用。

4.1.4痕迹的形成、分类和鉴定

图中给出了痕迹的形成原理。

当造痕物和留痕物发生相互接触和作用时，痕迹就会形成。

对机械痕迹而言，这种作用就是力，而且一般为压应力。

根据痕迹形成的机理和条件的不同，可将机械失效中的痕迹

分为：

u机械接触痕迹

u腐蚀痕迹

u污染痕迹

u分离物痕迹

u热损伤痕迹

u电损伤痕迹

u与裂纹相关的痕迹

2、痕迹的鉴定

2.1机械损伤痕迹