材料失效分析
材料失效分析
关于散装无铅焊料的脆性到塑形断裂的
转变温度的研究
姓名：肖升宇专业：材料科学与工程学号：0926000333 摘要
断裂韧性的散装锡，锡铜无铅焊料，锡银和测量功能温度通过一个摆锤冲击试验（冲击试验）。韧脆断裂转变他们发现，即急剧变化，断裂韧性，相比没有转变为共晶锡铅。过渡温度高纯锡，Sn-0.5%铜和Sn-0.5%铜（镍）合金在- 125℃含有Aｇ的焊料显示过渡在较高温度：在范围78到45–°–°C最高转变温度45℃–°测定锡- 5%银，这是球以上的只有30–°角的增加的银内容变化的相变温度较高的值，这可能与高SnAg3颗粒体积分数的焊料的量。这些结果被认为是非常重要的选择最好的无铅焊料组合物。
简介
由2006年七月份。铅的使用电子在欧洲将被禁止，以及无铅焊料应取代锡铅焊料，常用于微电子领域超过50年。许多以Sn为基体的焊料针对于过去几年进行深入研究，如锡银，铜，Sn-Ag-Cu等等，特别是关于其可靠性，工作是远远没有完成。自从这个“软”铅被从焊料中提取出来之后，导致无铅焊料不容易变行和增长了当地积累的应力水平，这也增加了裂缝成核的概率。这显着影响着主要焊点的失效模式，即焊料疲劳。这是众所周知的一些金属松动的低温延性，并表现出脆性断裂模式。因此，韧性到脆性转变温度是一个重要参数。
至于我们的知识，只有现有无铅合金的数据，见迈耶[1]，显示出锡5％银的转变温度为-25°，相比没有过渡锡，铅-1.5Ag93.5％。这其实是相当令人失望，因为许多标准热
循环试验开始温度低至-40甚至-60℃，这会影响故障模式。此外，这个温度范围也有一些应用程序，例如航天。“本文的目的是研究几大部分含铅量焊料的脆性到韧性骨折转变温度。
实验
众所周知的一个摆锤冲击试验，“摆锤试验”，用以确定在断裂消耗的能源量，这是一个断裂韧性的措施材料，如温度的功能。“实验装置如图1所示。
对７种合金材料做了测试，结果如下：
·99.99wt.%Sn
·Sn-0.7wt.%Cu,
·Sn-0.7wt.%Cu (0.1wt.%Ni)
·Sn-3wt%Ag-0.5wt%Cu,
·Sn-4wt%Ag-0.5wt%Cu
·Sn-5wt%Ag
·Sn-37wt.%Pb,作为参考
根据所进行的测试ASTM E23标准的V型缺口样品大小为
10x10x55mm。对于某些样本大小为5x5x55mm的合金被使用，由于只有有限的物质可用。锤能量为50J和冲击速度为3.8米/秒。能源锤358J被用于多次测量时吸收能量大于50J。结果是由截面样品表面正
常化导致的。样品温度的变化范围：-195°C至100°C间，通过过线加热/冷却系统实现的。加热在热水和干冰的冷却（粉CO2）或液体乙醇用液氮冷却。继ASTME23标准，样品在所需的温度下回火10分钟然后转移到机器和测试不到10秒钟。
图２中的结果显示出显示无铅焊料断裂模式的改变来自于韧性到脆性的改变。他们所有的断裂韧性随着温度的下降而增加，只是在过渡期之前达到其最大温度。断裂韧性是结合强度和韧性。弹性属性的含铅量（E - 弹性模量和屈服强度）焊料有显着增加随着温度的降低，但是无显着变化延性[2]，从而导致增加断裂韧性。在转变温度，发生了一个断裂韧性的急剧变化。变化中吸收的能量约一量级，这是一个从韧性到脆性破坏模式改变的明确指示。转变温度，“安全”的应用间隔和过渡类型总结在表一中。被注意到了在低温环境下Sn-Pb焊料逐渐失去了延展性，但是并没有发现其中的急剧转变。相反，急剧转变却在无铅焊料中被发现了。转变温度相对较低。研究表明所有焊料延展温度在-30°C以上，这种韧性对于大多数应用已经足够了。分析含铅量焊料可以分为2组：低转变温度一组和较高的一组。第一组由99.99％，锡，锡-0.7wt％Cu和Sn-0.7wt％铜（镍）焊料以及转变温度约-130°C和一个“安全”的范围在-120°C以上。这可能关系到纯锡的内在属性和含少量的铜或铜（镍）不造成重大的变化。相反，在Ag含量的增加明显更有价值改变转变温度范围在-78℃到-45℃。在锡中添加5wt％的银被测出含有最高转变温度，为-45℃，已经公布了相当对应的数据[1]。
三个有代表性的断口样品在图3-5所示，即纯锡，锡5％Ag和SN-37％的铅。图3-5ａ。是相应的断裂韧性类型（高温）和图3-5，ｂ：到脆的那个（低温）。这两种类型的无铅合金的断裂面显然不同。高温下那一组是阴暗和纤维表明是在高塑韧性断裂后变形的。在低温的一组，这光泽和结晶表明是脆性断裂。另一方面，Ｓｎ－ Pb焊料的断口没有显着差异，他们都是阴暗面。断口结果很好地符合了摆锤冲击的测量试验，明确的呈现出脆性到韧性的过渡，无铅焊料和无急剧转变的情况下的锡铅焊锡。
研究了合金的微观结构由图6显示。比较图６中的ａ和ｂ，最初的纯锡样品和同一个合金后脆性断裂在微观结构之间并没有显示出差异。其他样品也显示典型的微观结构：锡树突和共晶区域包含着Sn5Cu6和/或SnAg3颗粒，取决于合金组成，在锡矩阵，见图6，
c-g。典型的共晶锡ａ－ｂ是含有37％的铅的微观结构，如图6 ｈ所示。不出意外的相被发现，例如钻石立方“灰锡”，这是负责危险的“锡害虫”这是能够改变大幅力学性能的研究合金。
讨论
目前的研究结果清楚地表明，高纯锡，含 0.5％Cu锡和Sn-0.5％的铜合金（镍）有韧脆转变温度，约-125°C。我们对锡过度的研究结果跟金属手册[2]提出的图形匹配的不是很好，但在大约-30°C的温度下并不是这样的。我们对于这种差异的没有合理的解释。虽然大多数的具有重要商业价值的金属并不显示低温脆性，一些体心立方金属却能显示，最重要的是形成一切形式的铁。它有必须指出，在白锡
的结构下，对此进行研究，它也是体心结构，属于正方晶系。
纯锡的另一个问题是，它可以从一般的体心结构到四方钻石立方形式的转变（灰色金属（鲜艳锡）锡），其中有非常不同的特性。由于这同素异形体的转型是伴随着密度的改变，从7.3至5.75公克╱立方公分从而扩大导致金属解体，就如我们知道的“锡害虫”[2]。
转变的平衡温度为13°C，但其转变的最大速度是在-40°C但是非常难以启动这一转变，甚至启动后的速度是非常小的。它话费1.5多年在-20°C，为了实现40％的转换到灰锡的锡0.5％的铜锭表面[3]。这转换被杂质显著影响着; 铋和锑抑制它的成功，和锗，铝，锰，镁，钴可以加快。虽然在我们的测试样品冷却，比较短，约10分钟，我们检查纯锡样品的微观结构和比较之一，这表明一种脆性断裂模式（在-195°C），参见图6，A和B。光学检测水平无明显差异（几微米的分辨率）。其实锡的99.99％，显示了非常简单的微观结构，由于缺乏第二相粒子。因此，我们没有理由认为任何一个环节之间的同素异形体的转型和韧脆性断裂转变观察这项工作。
向锡中加入铅能明显的改变断裂时的表现。断裂强度变小了，而且随着温度的降低逐渐降低。在研究的Sn-37%Pb合金中，并没有发现断裂模式的明显改变。
Sn-5%Ag 和the Sn-Ag-Cu 合金显示比纯锡大两倍的断裂强度，这是与第二相粒子有关的。在较高的温度下：–78° to–45°C.，它们表现出明显的从韧性到脆性的转变，最高的转变温度是Sn-5%Ag 的转变，温度为-45摄氏度，它只在高于-30摄氏度的温度中才表现出
韧性。这可以减少其可能的应用范围，特别是航空航天和汽车行业。可以预期如果结合振动这种在上面提到的应用中影响将会更大。
看上去好像如果增加银的含量可以是转变温度更高，在Sn中，银是不可溶的，它往往沉淀为大型和/或小SnAg3颗粒，见图6，其体积随着银的含量的增加而增加。很有可能这些粒子就是缺陷运动的障碍，从而可以作为源裂痕核。为了能够承受在缺点排列的头部的高应力，这些障碍滑移必须非常强，但是这些主要与晶界和变形孪晶有关，这些都是普遍承认的。
其他可以影响失效机制的因素是晶粒大小和应力状态。晶粒大小的影响的是有所争议的。由于缺陷的排列，晶界的一边可以充当裂缝源，另一个方面可以阻碍裂缝的移动。例如：它们可以阻碍脆性断裂的移动。材料中的现有的应力状态对于失效模式也是很重要的。高的拉伸应力可以促进的脆性断裂的裂缝源形成和裂缝的传播，而剪切应力则可以阻止。
对于在无铅焊料的脆性断裂范围内被使用的无铅焊料，可以期待明显的失效模式的变化。在散装焊料中，一种极坏的脆性断裂将会产生，而不是由于热循环产生典型的“焊接疲劳”失效。由于裂缝或者分金属间化合物相，这种失效模式在接口处与脆性断裂模式将会有明显的不同。在韧性区域，这可以在转变温度附近的温度发生，会引起混合的失效模式，这会很难检测到。因此，一般认为安全的应用温度是与转变温度有10摄氏度的间隔的温度。这个在表一中提出。
在散装样品中，测量的韧性到脆性的断裂转变温度可能与在真实
的焊点出不同。这将是通过一个特殊的“微型摆锤试验检查机“检测的，这将用于此目的。它也可用于研究在故障模式转变温度范围，即观察焊接脆性断裂和混合失效模式。
结论
与没有转变的共析Sn-Pb相比，在散装Sn, Sn-Cu, Sn-Ag 和
Sn-Ag-Cu无铅焊料中，发现了从韧性到脆性断裂的转变。Sn-0.5%Cu 和Sn-0.5%Cu(Ni)的转变温度约为-125摄氏度，这似乎是从高纯锡继承的性质。含银焊料的显示出较高的转变温度：–78° to–45°C.增加银的含量可以是转变温度升高，这很有可能是与高体积比的SnAg3粒子有关。它们可以作为位错运动的障碍，造成错位桩和裂纹形核。最高的转变温度是Sn-5%Ag的转变，温度为-45摄氏度，它只在高于-30摄氏度的温度中才表现出韧性。这将会极大地影响它的应用范围。在真实的焊点处，在脆性转变温度附近和之下，失效模式可以极大地改变，例如，在焊料中，韧性“焊接疲劳“失效模式改变到一种极坏的脆性断裂。
PCB失效分析技术及部分案例
PCB失效分析技术及部分案例 作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽，PCB已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题。 对于这种失效问题，我们需要用到一些常用的失效分析技术，来使得PCB在制造的时候质量和可靠性水平得到一定的保证，本文总结了十大失效分析技术，供参考借鉴。 1.外观检查 外观检查就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB 的失效模式。外观检查主要检查PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是个别，是不是总是集中在某个区域等等。另外，有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现，是不是组装工艺过程以及过程所用材料的影响导致的失效也需要仔细检查失效区域的特征。 2.X射线透视检查 对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷，只好使用X 射线透视系统来检查。X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。该技术更多地用来检查PCBA焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点的定位。目前的工业X光透视设备的分辨率可以达到一个微米以下，并正由二维向三维成像的设备转变，甚至已经有五维（5D）的设备用于封装的检查，但是这种5D的X光透视系统非常贵重，很少在工业界有实际的应用。 3.切片分析 切片分析就是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB
各类材料失效分析方法
各类材料失效分析方法 Via 常州精密钢管博客 失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。 失效分析流程 图1 失效分析流程 各种材料失效分析检测方法 1 PCB/PCBA失效分析 PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。
图2 PCB/PCBA 失效模爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。 常用手段· 无损检测： 外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 显微红外分析(FTIR) 俄歇电子能谱分析(AES) X射线光电子能谱分析(X PS) 二次离子质谱分析(TOF-SIMS)· 热分析：· 差示扫描量热法(DSC) 热机械分析(TMA) 热重分析(TGA) 动态热机械分析(DMA) 导热系数(稳态热流法、激光散射法) 电性能测试： · 击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移· 破坏性能测试： 染色及渗透检测
2 电子元器件失效分析 电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。 图3 电子元器件 失效模式 开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等 常用手段· 电测：连接性测试电参数测试功能测试 无损检测： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 制样技术： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 显微形貌分析： 光学显微分析技术 扫描电子显微镜二次电子像技术 表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 俄歇电子能谱分析(AES)
《材料失效分析》实验教案2014上.
课程教案 课程名称：材料失效分析实验 任课教师：刘先兰 所属院（部）：机械工程学院 教学班级： 2011级金属材料工程教学时间：2013—2014学年第二学期 湖南工学院
《材料失效分析》实验 实验课程编码： 学时：6 适用专业：金属材料工程 先修课程：材料科学基础、材料力学性能、金属塑性成型原理、现代材料检测技术等 考核方式： 一、实验课程的性质与任务 帮助学生进一步理解所学知识，加深对一般工程结构和机械零件失效分析的基础知识、基本方法和基本技能的掌握；能够利用所学的知识建立失效分析方法和思路（故障树）；熟悉判断失效零件裂纹源的方法；熟知各类断裂件的断口形貌及断裂机制，分析各种断裂类型、起裂点及断裂过程。 二、实验项目 实验一材料失效中的金相分析法实验（2学时） 实验二零件失效的宏观分析法（2学时） 实验三静载荷作用下的金属材料断裂失效断口分析（2学时） 三、实验报告要求 每个实验均应写实验报告。按统一格式，采用统一封面和报告纸。实验报告内容应包括实验名称、目的、内容和理论基础、实验设备（名称、规格及型号）及材料名称，实验步骤、实验结果、结果分析。 四、其它要求 实验中，注重知识、能力、素质的协调发展，突出学生的创新精神与创新能力的培养。 五、教材和参考资料 1教材： 《材料失效分析》，庄东汉主编.华东理工大学出版社. 2．参考资料： [1]《机械零件失效分析》，刘瑞堂编，哈尔滨工业大学出版社.. [2]《材料成形与失效》，王国凡主编，化学工业出版社. [3]《材料现代分析方法》，左演声主编，北京工业出版社. [4] 《断口学》，钟群鹏主编，高等教育出版社. [5] 《金属材料及其缺陷分析和失效分析100例》，候公伟主编，机械工业出版社.
金属材料及零部件的失效分析
金属材料及零部件失效分析 随着科学技术和工业生产的迅速发展，人们对机械零部件的质量要求也越来越高。材料质量和零部件的精密度虽然得到很大的提高，但各行业中使用的机械零部件的早期失效仍时有发生。通过失效分析，找出失效原因，提出有效改进措施以防止类似失效事故的重复发生，从而保证工程的安全运行是必不可少的。 相关行业 汽车零部件、精密零部件、模具制造、铸锻焊、热处理、表面防护等金属相关行业。 常见失效模式 断裂：韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、液态金属脆化、氢脆 腐蚀：化学腐蚀、电化学腐蚀 磨损：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损、变形磨损 其他：功能性失效、物理性能降级等等 金属失效分析的意义
1. 减少和预防产品同类失效现象重复发生，减少经济损失，提高产品质量； 2. 为裁决事故责任，制定产品质量标准等提供可靠的科学技术依据。 失效分析常用手段 （1）断口分析： 分析断裂源、断口特征形貌，并分析这些特征与失效过程的相互关系。 解理断裂沿晶断裂 （2）金相组织分析 评估组织级别、工艺匹配程度、缺陷等级等等。
（3）成分分析： SEM/EDS； ICP-OES； XRF； 火花直读光谱。 （4）痕迹分析： 分析失效件与成型、使用、环境交互影响留下的细微痕迹。
（5）热学分析：评判材料在热环境使用的合理性。 （6）机械性能分析：评估力学强度、硬度、热性能等指标是否符合使用要求。（7）微区分析：分析表面形貌及微区成分，为失效机理推断提供定性定量依据。（8）极表面分析：对极表面腐蚀产物、微量异物进行定性定量分析。
失效分析报告样板
材料理化检验报告 金相实验室理化检验报告 送验单位 送验品名 检验项目 数 量 编 号 日 期 2 13CrMo44（φ88.9mm ×10mm ） 钢管弯头 1＃（弯头内管试样） 2＃（弯头外管试样） 金相组织
一、金相组织分析 参照GB/T13238-91《金属显微组织检验方法》、GB/T13299-91《钢的显微组织评定方法》GB6394-2002《金属平均晶粒度测定法》，对送检钢管样品的材质进行了金相显微组织检验。 13CrMo44钢的化学成分与我国的15CrMo钢相近，其显微组织应为铁素体和珠光体(有时存在少量的粒状贝氏体)。对送检的金相试样，进行磨制、抛光后经4%硝酸酒精浸蚀，在光学金相显微镜下进行检验，拍摄的显微组织照片如图1—6所示。 国标要求脱碳层二者之和小于0.6mm，还可使用。 按照GB6394-86对钢管的实际晶粒度，内管试样（1＃）和外管试样（2＃）的晶粒均较细，晶粒度为？？？？级。 二、结论 对照GB5310-1995《高压锅炉用无缝钢管》的标准，该钢管的金相组织符合使用要求。 实验者：审核：
1＃图1内管试样内壁×100 1＃图2 内管试样外壁×100 1＃图3 内管试样中部×200
2＃图4 外管试样内壁×100 2＃图5外管试样外壁×100 2＃图6外管试样中部×200
引用标准一览： 1.GB/T13291—91 金属显微组织检验方法 2.GB/T13299—91 钢的显微组织评定方法 3.GB224—87 钢中脱碳层深度测定法 4.GB6394—2002 金属平均晶粒度测定法 5.GB5310—1995 高压锅炉用无缝钢管 6.
金属构件失效分析精简版
第一章 1、失效分析：对装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析研究，从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施。 2、失效形式：(1)变形失效a弹性变形失效b塑性变形失效（2）断裂失效a韧性断裂失效b 脆性断裂失效c疲劳断裂失效（3）腐蚀失效a局部（点腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳）b全面（均匀、不均匀）（4）磨损失效 3、引起失效的原因：（1）设计不合理：结构或形状不合理，构件存在缺口、小圆弧转角、不同形状过渡区等高应力区（2）选材不当及材料缺陷（3）制造工艺不合理：工艺规范制定不合理（4）使用操作不当和维修不当 4、失效：金属装备及其构件在使用过程中，由于应力、时间、温度、环境介质和操作失误等因素的作用，失去其原有功能的现象时有发生。 5.自行车的失效形式：磨损；家用液化气瓶：变形；锅炉：断 第二章 1、铸态金属常见的组织缺陷：a缩孔：金属在冷凝过程中由于体积收缩而在铸锭或铸件心部形成管状或分散孔洞称为缩孔。细小的缩孔称为疏松。b偏析：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。c内裂纹d气泡和白点 2、金属锻造及轧制件缺陷：（1）内部组织缺陷a粗大的魏氏体组织b网络状碳化物及带状组织c钢材表层脱碳（2）钢材表面缺陷：折叠、划痕、结疤、表面裂纹、分层 3、钢中金属夹杂物种类：a脆性夹杂物b塑性夹杂物c半塑性变形的夹杂物 4、脆性夹杂物易成为疲劳断裂的裂纹源原因：对于变形率低的脆性夹杂物，在钢加工变形过程中，夹杂物与钢基体相比变形甚小，由于夹杂物与钢基体之间的变形性的显著差异，造成在夹杂物与钢基体的交界处产生应力集中，导致微裂纹产生或夹杂物本身开裂 5、a比b的危害大的原因：夹杂物的变形率V可在V≈０～１这个范围变化，若变形率低，钢经加工变形后，由于钢产生塑性变形，而夹杂物基本上不变形，便在夹杂物和钢基体的交界处产生应力集中，导致在钢与夹杂物的交界处产生微裂纹，这些微裂纹便成为零件在使用过程中引起疲劳破坏的隐患。 6、焊接裂纹的分类：ａ热裂纹：结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹b再热裂纹c冷裂纹：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹d:层状撕裂 7、氧化膜应满足以下条件才具有保护性：a除致密和完整以外，金属氧化物本身稳定、难溶、不挥发、不易与介质发生作用而被破坏；b氧化膜与基体结合良好，有相近的热膨胀系数，不会自行或受外界作用二玻璃脱落；c氧化膜有足够的强度和塑性，足以经受一定的应力、应变作用，具有足够强度和抗变形能力。 8、金属氧化膜的生长规律：直线规律、抛物线规律、对数规律、立方规律、反对数规律 9、腐蚀原电池的模型：锌在硫酸溶液中的溶解，同时有氢气自锌表面析出。阳极（氧化）阴极（还原）析氢、吸氧。 阳极：Zn---Zn2+ +2e阴极：2H+ +2e----H2 10、在除氧气的稀硫酸溶液中锌板遭受腐蚀而铜板不受腐蚀的原因：铜的标准电极电位为0.3419V，在除氧的稀硫酸溶液中，H+不能成为铜的氧化剂，铜不发生腐蚀；但当稀硫酸含氧时，铜电极的某些部位发生O2+4H++4e→2H2O，O2消耗电子，还原成H2O，这是O2为氧化剂，铜板受腐蚀。 11裂纹焊接的分类：ａ热裂纹：结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹b再热裂纹c冷裂纹：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹d:层状撕裂 12、为什么高强材料、大型装备及焊接工艺问世后，低应力脆断事故会不断地出现？传统
材料失效分析
材料失效分析
关于散装无铅焊料的脆性到塑形断裂的 转变温度的研究 姓名：肖升宇专业：材料科学与工程学号：0926000333 摘要 断裂韧性的散装锡，锡铜无铅焊料，锡银和测量功能温度通过一个摆锤冲击试验（冲击试验）。韧脆断裂转变他们发现，即急剧变化，断裂韧性，相比没有转变为共晶锡铅。过渡温度高纯锡，Sn-0.5%铜和Sn-0.5%铜（镍）合金在- 125℃含有Aｇ的焊料显示过渡在较高温度：在范围78到45–°–°C最高转变温度45℃–°测定锡- 5%银，这是球以上的只有30–°角的增加的银内容变化的相变温度较高的值，这可能与高SnAg3颗粒体积分数的焊料的量。这些结果被认为是非常重要的选择最好的无铅焊料组合物。 简介 由2006年七月份。铅的使用电子在欧洲将被禁止，以及无铅焊料应取代锡铅焊料，常用于微电子领域超过50年。许多以Sn为基体的焊料针对于过去几年进行深入研究，如锡银，铜，Sn-Ag-Cu等等，特别是关于其可靠性，工作是远远没有完成。自从这个“软”铅被从焊料中提取出来之后，导致无铅焊料不容易变行和增长了当地积累的应力水平，这也增加了裂缝成核的概率。这显着影响着主要焊点的失效模式，即焊料疲劳。这是众所周知的一些金属松动的低温延性，并表现出脆性断裂模式。因此，韧性到脆性转变温度是一个重要参数。
至于我们的知识，只有现有无铅合金的数据，见迈耶[1]，显示出锡5％银的转变温度为-25°，相比没有过渡锡，铅-1.5Ag93.5％。这其实是相当令人失望，因为许多标准热 循环试验开始温度低至-40甚至-60℃，这会影响故障模式。此外，这个温度范围也有一些应用程序，例如航天。“本文的目的是研究几大部分含铅量焊料的脆性到韧性骨折转变温度。 实验 众所周知的一个摆锤冲击试验，“摆锤试验”，用以确定在断裂消耗的能源量，这是一个断裂韧性的措施材料，如温度的功能。“实验装置如图1所示。 对７种合金材料做了测试，结果如下： ·99.99wt.%Sn ·Sn-0.7wt.%Cu, ·Sn-0.7wt.%Cu (0.1wt.%Ni) ·Sn-3wt%Ag-0.5wt%Cu, ·Sn-4wt%Ag-0.5wt%Cu ·Sn-5wt%Ag ·Sn-37wt.%Pb,作为参考 根据所进行的测试ASTM E23标准的V型缺口样品大小为 10x10x55mm。对于某些样本大小为5x5x55mm的合金被使用，由于只有有限的物质可用。锤能量为50J和冲击速度为3.8米/秒。能源锤358J被用于多次测量时吸收能量大于50J。结果是由截面样品表面正
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
金属--断裂与失效分析刘尚慈
金属断裂与失效分析（刘尚慈编） 第一章概述 失效：机械装备或机械零件丧失其规定功能的现象。 失效类型：表面损伤、断裂、变形、材质变化失效等。 第二章金属断裂失效分析的基本思路 §2—1 断裂失效分析的基本程序 一、现场调查 二、残骸分析 三、实验研究 （一）零件结构、制作工艺及受力状况的分析 （二）无损检测 （三）材质分析，包括成分、性能和微观组织结构分析 （四）断口分析 （五）断裂力学分析 以线弹性理学为基础，分析裂纹前沿附近的受力状态，以应力强度因子K作为应力场的主要参量。 K I＝ Yσ（πα）1/2 脆性断裂时，裂纹不发生失稳扩展的条件：K I＜K IC 对一定尺寸裂纹，其失稳的“临界应力”为：σc＝K IC / Y
（πα）1/2 应力不变，裂纹失稳的“临界裂纹尺寸”为：αc＝（K IC/Yσ）2/π 中低强度材料，当断裂前发生大范围屈服时，按弹塑性断裂力学提出的裂纹顶端张开位移[COD（δ）]作为材料的断裂韧性参量，当工作应力小于屈服极限时： δ＝（8σsα/πE）ln sec(πσ/2σs)不发生断裂的条件为：δ＜δC（临界张开位移） J积分判据：对一定材料在大范围屈服的情况下，裂纹尖端应力应变场强度由形变功差率J来描述。张开型裂纹不断裂的判据为： J＜J IC K IC——断裂韧性；K ISCC——应力腐蚀门槛值 （六）模拟试验 四、综合分析 分析报告的内涵：①失效零部件的描述；②失效零部件的服役条件；③失效前的使用记录；④零部件的制造及处理工艺；⑤零件的力学分析；⑥材料质量的评价；⑦失效的主要原因及其影响因素；⑧预防措施及改进建议等。
五、回访与促进建议的贯彻 §2—2 实效分析的基本思路 一、强度分析思路 二、断裂失效的统计分析 三、断裂失效分析的故障树技术 第三章金属的裂纹 §3—1 裂纹的形态与分类 裂纹：两侧凹凸不平，偶合自然。裂纹经变形后，局部磨钝是偶合特征不明显；在氧化或腐蚀环境下，裂缝的两侧耦合特征也可能降低。 发纹：钢中的夹杂物或带状偏析等在锻压或轧制过程中，沿锻轧方向延伸所形成的细小纹缕。发纹的两侧没有耦合特征，两侧及尾端常有较多夹杂物。 裂纹一般是以钢中的缺陷（发纹、划痕、折叠等）为源发展起来的。 一、按宏观形态分为： （1）网状裂纹（龟裂纹），属于表面裂纹。产生的原因，主要是材料表面的化学成分、金相组织、力学性能、应力状态等与
材料失效分析报告报告材料
上海应用技术学院 研究生课程（论文类）试卷 2 0 15 / 2 0 16 学年第二学期 课程名称：材料失效分析与寿命评估 课程代码：NX0102003 学生姓名：丁艳花 专业﹑学号：材料化学工程 156081101 学院：材料科学与工程学院
凝汽器铁管管壁减薄的失效分析报告 1.失效现象描述 秦山第三核电公司1#700M W重水堆核能发电机组2A凝汽器。该凝汽器从2002年8月起投入使用,实际运行时间8年左右。根据资料记载,1#机组第3次例行大修时,管外壁减薄程度较轻,但在第4次例行大修时发现管外壁减薄程度加深,在2010年5月第5次例行大修时发现部分钛管外壁减薄现象相当明显。各机组凝汽器缺陷管主要分布在冷凝管塔式分布的最外侧。据专业人员介绍,大修后对缺陷管抽管检查后发现,管壁减薄主要集中在支撑板处,减薄位置和减薄程度各不相同。如果让异常减薄缺陷管继续运行,有可能引起管穿孔的泄漏事件。 2.背景描述 凝汽器是大型汽轮机循环设备中的重要环节。其中的冷凝管起到将蒸汽凝结成水的作用,是凝汽器中的核心部件。冷凝管一旦发生破损将导致冷却水泄露并污染循环水,从而会对整个系统的正常运行造成严重影响。因此冷凝管的选材质量决定了凝汽器的安全可靠性与使用寿命。工业纯钛作为冷凝管最常用的材料,具有良好的力学性能与耐蚀性能。在复杂运行工况下,纯钛材料仍有可能发生磨损、腐蚀等常见的材料失效现象,引发冷凝管破损并导致冷却水泄露并污染循环水,由此对凝汽器的正常运行带来安全隐患。若不找到这一过早失效的真正起因,并采取有效的防护措施,最终必将导致钛管泄漏,不但经济损失巨大,甚至有可能引发重大安全事故。 国内关于凝汽器钛管的案例的产生原因大致可分为以下几类： 第一类,由于相关方面施工建造时就存在不当操作或不当设计导致运行中出现落物砸伤或凝汽器自身运行故障。如国华太仓发电超临界机组发生凝汽器钛管泄露导致冷凝水水质不合格,其原因在于上部低压加热器表面隔板未按规定安装,导致隔板掉落砸伤引起泄露。再如未充分考虑到钛管共振问题由于钛管本身管壁极薄(0.5mm到0.7mm),强烈的震动极易导致铁管破裂引起泄露,这点在宝钢电厂与大亚湾核电站的运行中已经得到了证实此外还存在着钛管板间焊接质量不良，
失效分析报告
南京XXXX 大学失效分析报告 姓名： XXXX学号：XXXXXXXX 学院：X 专业：X 题目：X 2015年11月南京
一、背景 有5根要求分析的螺栓如图1,其中有2根是失效的（1根已断裂1根已近断裂），另3根外表完好；5根螺栓材料、规格、处理方式是相同的，材料是SCM432、表面经过磷化处理、强度等级为10.9；且称失效件之工作寿命在400小时以内，是作为发动机零件且同发动机一起进行台架试验的时候断裂的，螺栓安装方法为：扭距40N.M,再拧三个90°即270°，工作温度为100℃以内，受力方式为链接两个零件间的分离力；其它诸如热处理工艺、表面处理工艺、螺栓成形加工方式、具体工作状况、具体规格等均不明；且断裂件螺栓断口已有较严重的污染、与之相匹配的另一断口未收到（因为另一半断口可能存在更多信息于失效分析亦非常重要），对失效分析有一定的负面影响,要求分析螺栓的断裂原因。 图1来样宏观形貌（其中黄色标识为失效零件)
二、样品信息 样品名称 螺栓 样品型号 不明 样品数量 5 材料 SCM432 处理方式 不明 三、样品化学成分 元素 C Si Mn P S Cr Mo Ni Cu Wt% 0.31 0.070 0.94 0.014 0.005 0.21 0.086 0.029 0.079 四、硬度测试 根据GB/T 4340.1-2009、GB/T 230.1-2009、ASTME140-05对样品进行硬度测试，设备为HVS-1000和HDI-1875，测得结果如下： 根据GB/T3098.1-2000得标准为320~380HV 、32~39HRC ，所以试样硬度正常。 五、宏观断口分析 5根要求分析的螺栓如图1,其中有2根黄色标识是失效的（1根已断裂1根已近断裂），两根失效零件的失效部位类似均离顶端相同距离，应属螺栓受力部位之第一根螺齿根部；图2显示“已近断裂”之零件之失效部位形貌，有明显裂纹；图3显示断裂之断口形貌有较严重的污染现象；清洗后断口形貌如图4,从断口来看，属低周高应力弯曲疲劳；有两个分别呈半圆形A 及月牙形B 且较为平坦的断口部分，隐约可见贝壳花样，面积约占整个断口 50%, 断口中间部位C 较为粗糙亦约占50%; A 及B 区属疲劳断的断裂源区及扩展区，断裂源于螺栓的螺纹齿根部（图4黄色箭头所指），A 区与B 区断口部分在整个断口部位呈对称现象；C 区属瞬断区，可见服役受力较大；C 区及齿根部形貌如图5、6,瞬断区基本呈45度角，齿根部并未发现明显的宏观裂纹；图7及图8 分别为A 及B 区之断口形貌可见有较多的台阶状特征；A 区的断裂源区形貌如图9、扩展区如图10; C 区的微观断口形貌如图11、12可见韧窝状特征；B 区的断裂源区形貌如图13、扩展区如图14;断口侧面垂直处表面形貌可见图15、16有较 测试部位 1 2 3 平均值 零件表面HRC 33.4 33.7 33.6 33.6 零件心部HV1 331 337 335 334
试用一个典型案例说明材料失效分析与基础学科及应用学科之间的关系
中原油田全油田有100多口井套管腐蚀穿孔，30多口井报废，200多口井套管待修。油井套管的最大穿孔速度为0.48mm/年。 对现场取出损坏的套管进行解剖分析。 1.套管腐蚀形貌：套管内壁分布腐蚀坑，腐蚀沿管轴纵向延伸呈马蹄形，其横断面为上宽下窄的梯形深谷状，管壁穿孔处周边锐利，界面清晰。从总体上看，套管内壁都附着黑色粘性油污，无明显腐蚀产物堆积，主要表现为坑蚀穿孔，并有一定的流体冲刷作用。 2.腐蚀产物XRD分析 取套管内壁物质，洗去油污，再用丙酮清洗吹干，进行X射线衍射分析。套管内壁腐蚀产物中主要有FeCO3和CaCO3，夹杂有NaCl和硫酸亚铁。腐蚀产物的主要成分为碳酸物，显示出套管、油管腐蚀与CO2腐蚀有关。 3.油套管材质的金相和非金属夹杂分析 采用电子探针分析仪进行钢基、夹杂物定性、定量和 元素面分析。 分析发现，大量细小球形暗灰色颗粒为Al2O3,短条状为ZnS，材质中夹杂物以二者为主。同时经电子探针元素定量分析表明，随着向腐蚀坑底的深入，表层元素中氧、硫、氯、钙、镁含量在增大。说明生成的腐蚀产物有氧化物、硫化铁、碳酸钙、碳酸镁等，并随腐蚀深入呈增加趋势。 4.腐蚀试验 （一）用油田水样对套管钢和油管钢进行了动态和静态腐蚀试验，温度50o C密闭除氧试验时间7天。结果表明：动态腐蚀速度远远大于静态腐蚀速度。（二）在此基础上又进行了不同流速对腐蚀影响的试验，说明介质流动能较大的
增加体系的腐蚀。 （三）不同CO2分压下，Q235钢在3℅NaCl熔液中的腐蚀速度。表明CO2压力越大，腐蚀越严重。 结论： （1）．复杂断块油田套管腐蚀失效主要是油井高矿化度产出水中CO2腐蚀作用的结果。 （2）．套管的局部腐蚀破裂形态与钢材中夹杂物的局部分布、流体冲刷有密切关系。 （3）．综合对腐蚀形态特征的观察判断，腐蚀产物的分析，材质金相非金属夹杂分析，可以找到套管腐蚀失效的主要原因。 由上面该案例的分析可以看出，材料失效分析与基础学科及应用学科之间有密不可分的关系。在进行分析的过程中会用到物理、化学、数学等基础学科。用到化学中的电镜对腐蚀形貌进行分析；会用到数学中的数学分析，对腐蚀速度等进行分析；会涉及到物理学中的结构方面的知识；还会用到地理学进行环境分析等等。在进行失效分析过程中还会用到应用学科，如计算机类，会用到计算机进行一系列的数值分析，图像分析；还会用到应用化学中的环境检测，质量检测等技术。总之，在进行腐蚀材料失效分析时，会综合运用到基础学科的知识和应用学科的技术。 2、试用两个实际的失案例说明材料实效分析的重要性。（既有文字说明，又有图片说明，不少于800字） 案例一：一起来自水管腐蚀失效的案例：广东某钢管公司铺设的自来水管使用六年后发生穿孔泄露。 1.本起穿孔失效发生的地点和环境无规律性，对穿孔管道进行仔细观察，典型的宏观外貌是穿孔部位有一直径为10mm的锈瘤，呈黄褐色，用硬器易刮除，刮除后露出的水管外壁基本平整，可见水从管内渗出。 在锈瘤的外围是一圈黄色锈迹，锈迹外是镀锌层，其上可见分散的白色粉末。现场观察到的形貌还有一个特点，就是同一根管若出现几处结瘤，这些结瘤点的连线与水管轴向平行。 2.水样检测及钢管材质检测 取该镇两个不同地点的水样，进行PH检测以及腐蚀性检测，并与实验室水进行比较。 项目取水点1 取水点2 实验室用水 PH 6.15 6.23 6.41
金属材料案例
案例分析 一、教学设计思路 金属材料是与我们的生活密切联系的教学内容，本课题围绕学生熟悉的生活用品开展学习，通过学生分组实验、讨论、归纳总结得出金属的一些共同的物理性质和各自的特性，通过阅读课文了解常见金属与合金的主要成分性能和用途，让学生体会到化学就在我们的生活中，增强学生发现生活、感受生活的意识，从而实现“教学生活化”的教学理念。教学过程围绕课程目标的三个维度（知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观），注意培养学生从化学视角观察生活的习惯，教会学会将化学知识应用于生活实践的方法，使他们能对化学有关的生活问题做出合理的解释，感受学习化学的乐趣，体会学习化学的价值。 二、教案 课题1 金属材料 教学目标 知识技能：使学生了解金属的物理性质，了解常见合金的成分性能和用途。 能力培养：通过情景设置，使学生具有较强的问题意识，能够发现和提出有探究价值的化学问题。通过学生动手实验，培养学生的实验能力和分析问题的能力。 科学品质：通过实验激发学生学习化学的兴趣，培养学生实事求是的科学态度。培养学生将化学知识应用于生活实践的意识，能够对与化学有关的社会问题和生活问题做出合理的解释。
科学方法：指导学生用实验的方法认识事物的性质，培养学生科学的认知方法。 美育渗透：从生活中的金属制品，感受其丰富多彩的形状、颜色美。重点 1、金属材料的物理性质 2、物质性质与用途的关系 难点 1、培养学生运用探究方法得出相关结论的能力 2、提高学生综合分析问题的能力 教学方法 采用实验探究法：按照问题—实验—观察—分析—结论的程序实行探究式讨论教学。 仪器、药品 铁片、铜片、铝片、干电池、小灯泡、导线、酒精灯、火柴、砂纸、黄铜、铜，与钛有关的资料和新型的合金的资料。 教师活动学生活动设计意图引导学生通过看录相、上网查资料等了解人类发现金属、认识金属、使用金属的历史，利用学生的生活背景，让学生说出日常生活中接触到的金属制品。在教师指导下观看录像、有目的的查阅资料，展示他们收集到的金属制品，如：铜钱、硬币、纪念章等。设置背景，让学生从生活走进化学，突出化学与社会的密切联系。让学生分组实验，实验过程中指导学生观察实验现象。学生分别取出铁丝、铜丝、铝丝。①观察它们的
浅谈汽车金属零部件材料的失效及失效分析
Internal Combustion Engine&Parts 机敲缸；②由于气缸内进入异物，造成活塞和气缸盖产生直接撞击引起敲缸；③气门破损或气门弹簧折断，造成气门不能及时打开或落座不及时，当活塞位于上止点时与气阀相碰，废气倒流回稳压箱与压缩空气产生气流冲击后引起敲缸。 3故障处理 ①清洗或更换喷油器，清洗完后在实验台上观察喷油器雾化质量确认是否有滴油现象，确保使用合格喷油器。 ②检查喷油泵的弹簧是否出现损折或者由于弹力系统的压力缺乏，这应当及时地更换弹簧。卸下喷油器检查雾化的情况，如果有问题将喷油器进行清洗调校。 ③燃烧敲缸：1）起机时发生敲缸，起机后随之消失，可以不予理睬；2）调整该缸喷油泵供油齿条至“0”刻线。3）检查喷油器，如供油量较大，喷射压力较高引起的敲缸则进行更换喷油器处理；4）柴油机高速运转时，敲缸声音严重，则为供油提前角不正确，可通过调整喷油泵安装垫片厚度来消除敲缸。 ④机械敲缸：1）检查油水温度，柴油水温低于20℃时不能起机，低于40℃时不能加载；2）取出气缸内异物；3）修复更换气门或气门弹簧。 4结语 综上所述，内燃机柴油机在运行的过程中经常会遇到各种故障，针对柴油机的具体问题具体分析，实现问题的控制。笔者根据工作的实际经历和实践经验的总结，本文着重分析了内燃机车柴油机的一些常见故障，目的是为检修人员提供一些总结的规律，从而在故障判断和维持运用以及快速检修上提供一些有力帮助,以提高机车的运行效率，保障机车安全运行。 参考文献: [1]吴敏.内燃机机车柴油机运行故障分析及对策研究[J].机械研究，2016（8）. [2]王强.内燃机机车的柴油机设备故障及对策分析[J].工业工程研究，2017（8）. [3]李青.内燃机柴油机的常见故障分析[J].科技导刊，2016（6）. 0引言 在工程实际应用中，失效分析是判断机器零件损坏原因、改进生产、装配工艺、提出设计更改建议的重要依据。材料失效问题普遍存在于各类材料中，它直接影响着产品的质量，特别是汽车上的一些关键件直接关系到产品的可靠性甚至是人员安全。为了提高产品的可靠性及使用寿命，国内外对金属结构件的失效现象进行了大量的分析和研究，日益完善了失效分析技术及相关机理。材料失效问题的判断和解决问题的能力对专业人员至关重要的。 1失效及失效分析概要 ①零件失效：即零件失去其原有功能。包含三种情况：1）完全丧失功能；2）部分失去原有功能；3）能完成原有功能但无法保证安全性、可靠性。 ②失效的来源主要有以下几方面：1）设计的问题；2）零部件材料的选用问题；3）加工制造装配过程中存在的问题；4）不合理的使用条件。 ③失效分析原则：1）整体观念；2）立体性；3）从现象到本质；4）动态性；5）两分法；6）以信息异常论为总的指导原则。 ④失效分析的程序： 1）接受任务，明确目的要求； 2）调查现场及收集背景资料； 3）失效件的观察、检测和试验； 4）确定失效原因并提出改进措施。 ⑤失效分析常规检测技术： 1）选用原则：可信性、有效性、可能性、经济性；2）检测技术：化学成分分析、力学性能测试、金相检验、无损检测、残余应力检测、物化性能测试； 3）失效分析常用方法： 断口分析；裂纹分析；痕迹分析；模拟试验。 2失效的形式 失效的形式主要有：变形失效、腐蚀失效、磨损失效和断裂失效。 2.1变形失效 变形失效分为常温变形失效和高温变形失效。 常温变形失效分为：弹性变形失效和塑性的变形失效； 高温变形失效分为：蠕变失效和热松弛失效。 2.2腐蚀失效 零部件与表面介质发生反应从而造成的损坏称为腐蚀。腐蚀失效的显著特点是失效的形式多，失效的机理很复杂；按腐蚀历程分为：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀；按腐蚀条件分为：工业介质腐蚀、自然坏境腐蚀。腐蚀失效主要额点腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、均匀腐蚀、腐蚀疲劳，以下主要介绍一下点腐蚀和应力腐蚀。 2.2.1点腐蚀 在零部件表面出现个别孔、坑或密集斑点的腐蚀称为 浅谈汽车金属零部件材料的失效及失效分析 伍秀连 （比亚迪汽车工业有限公司，深圳518000） 摘要:本文从汽车金属零部件的材料失效的形式和失效分析进行阐述，并介绍材料的腐蚀失效、磨损失效、疲劳失效的特点及机理和破坏特点及断口分析断裂的原因。 关键词:材料失效；疲劳磨损；腐蚀断裂
失效分析案例举例
失效分析案例举例
案例1 油井套管腐蚀 0、背景介绍： 1、套管腐蚀形貌 2、腐蚀产物ＸＲＤ分析 3、油套管材质的金相和非金属夹杂分析 4、管壁ＳＲＢ分析检测 5、腐蚀试验 6、结论
背景介绍：中原油田全油田有100多口井套管 腐蚀穿孔，30多口井报废，200多口井套管待修。油井套管的最大穿孔速度为0.48ｍｍ年。 1套管腐蚀形貌 对现场取出损坏的套管进行解剖分析。套管内壁分布腐蚀坑,管内壁腐蚀面平稳,腐蚀沿管轴纵向延伸呈马蹄形,其横断面为上宽下窄的梯形深谷状,管壁穿孔处周边锐利,界面清晰。从总体上看,套管内壁都附着黑色粘性油污,无明显腐蚀产物堆积，主要表现为坑蚀穿孔,并有一定的流体冲刷作用。
2腐蚀产物ＸＲＤ分析 取套管内壁物质,洗去油污,再用丙酮清洗吹干,进行Ｘ—射线 衍射分析。套管内壁腐蚀产物中主要有ＦｅＣＯ 3和ＣａＣＯ 夹杂有ＮａＣｌ和硫酸亚铁等。腐蚀产物的主要成份为碳酸盐,显示出套管、油管腐蚀与ＣＯ 2 腐蚀有关。 3油套管材质的金相和非金属夹杂分析 采用电子探针分析仪进行钢基、夹杂物定性、定量和元素面分析。套管钢的纵截面夹杂物形貌及面分析发现, 大量细小球形 暗灰色颗粒为Ａｌ 2Ｏ 3 , 短条状为ＭｎＳ。材质中夹杂物以Ａｌ 2Ｏ 3 和ＭｎＳ为主, 少量Ａｌ 2 Ｏ 3 、ＴｉＯ2存在。整个材料裂口 面上夹杂物多且分散较均匀,夹杂物以Ａｌ 2Ｏ 3 、ＭｎＳ为主 散均匀,加速了钢材的腐蚀。同时经电子探针元素定量分析表明随着向腐蚀坑底的深入,表层元素中氧、硫、氯、钙、镁含量在逐步增大。说明生成的腐蚀产物有铁氧化物、硫化铁、碳酸钙、碳酸镁等,并随腐蚀深入呈增加趋势。
材料失效分析 教学大纲
《材料失效分析》教学大纲 制定依据：本大纲根据2014版本科人才培养方案制定。 课程编号：E0491144 学时数：48 学分数：3 适用专业：金属材料工程专业 先修课程：XXXX材料科学基础、现代材料检测技术、金属塑性成型原理等。 考核方式：考试 一、课程的性质和任务 性质：《材料失效分析》是金属材料工程专业的一门重要的专业课。当材料发生失效时，利用各种仪器和方法，从破损的形貌观察和破损成分分析，推断破损机制，并借此寻找原因。 任务：（1）掌握材料失效分析的基本概念；（２）掌握材料失效的基本形式；（3）了解材料失效分析的基本原理；（4）掌握分析实际材料失效的基本程序。 二、教学内容与要求 理论教学（44学时） 1、绪论（2学时） （1）本课程的性质和任务； （2）材料失效分析的相关概念； （3）典型的材料失效的案例分析。 2、机械零件失效形式及诊断（2学时） （1）材料失效形式的类型； （2）机械零件失效原因。 3、常见失效形式及特征和诊断（10学时） （1）常见失效形式：过量弹性变形失效、屈服失效、塑性断裂和脆性断裂失效、疲劳断裂失效、腐蚀失效和应力腐蚀失效、氢脆和腐蚀疲劳失效、磨损失效和蠕变失效基本概念； （2）失效形式产生的条件和发生的过程； （3）失效发生的原因和失效特征。 4、失效分析的思路与方法（2学时） （1）失效分析思路； （2）失效分析程序； （3）失效分析步骤方法。 5、裂纹与断口分析（4学时） （1）裂纹与断口的基本概念； （2）裂纹与断口的鉴别方法； （3）常见的几种断口的宏观与微观特征。
6、材料因素引起的失效（10学时） （1）材料因素引起失效的原因分析思路； （2）材料成分与失效的原因分析方法； （3）杂质元素偏聚与晶界脆化基本原理及其失效分析； （4）非金属夹杂物的形成及性质及其失效分析； （5）材料的显微组织特性及其失效分析。 7、疲劳破坏（4学时） （1）零件结构设计与材料失效的关系； （2）机械设计的内容。 （3）零件结构设计引起材料失效的原因、选材的思路和方法。 8、工艺因素引起的失效（10学时） （1）介绍工艺因素引起产品失效的分析思路； （2）介绍铸造缺陷、锻造缺陷、热处理缺陷、焊接缺陷、表面形变强化工艺、机械加工工艺及装配等影响因素； （3）分析各种工艺缺陷引起材料失效的原因。 实验（4学时） （一）实验目的 帮助学生进一步理解所学知识，加深对一般工程结构和机械零件失效分析的基础知识、基本方法和基本技能的掌握；能够利用所学的知识建立失效分析方法和思路（故障树）；熟悉判断失效零件裂纹源的方法；熟知各类断裂件的断口形貌及断裂机制，分析各种断裂类型、起裂点及断裂过程。 （二）基本要求 实验前学生应熟知与实验相关的课程知识，了解相关实验内容及目的。实验过程中学生应按照实验内容进行操作，严格按照仪器使用规程进行操作，严禁在不了解仪器性能及使用方法的情况下操作。注意安全。实验过程中，注意保护好断口，防止断口被污染或者腐蚀。描绘断口示意图必须用铅笔画在实验报告中。实验报告内容按要求撰写，内容齐全，文字通顺，绘图规范，格式统一。课后认真思考失效发生的过程。 （三）实验报告格式与内容 每个实验均应写实验报告。按统一格式，采用统一封面和报告纸。实验报告内容应包括实验名称、目的、内容和理论基础、实验设备（名称、规格及型号）及材料名称，实验步骤、实验结果、结果分析。任课教师对实验报告认真审阅，有错误或不妥之处要指明，最后要评定成绩，并签名、签日期。 1、失效分析基本方法的宏观分析方法（2学时） 通过实际失效件及其断口的宏观分析，掌握最初断裂件的判断、主裂纹（主断面）的判断方法，熟悉T型法、河流花样等方法，熟悉宏观断口上断裂源的判断。 2、失效实例分析（2学时） 轴、齿轮的失效分析。腐蚀构件的失效分析。磨损件的失效分析。可用于实例分析的构件有：柴油机曲轴断裂分析、扭力轴断裂分析、工、模具断裂分析、旋转弯曲轴件断裂分析、齿轮类零件失效分析、铸铁件开裂分析、有色金属件断裂分析、环境致脆断裂件分析、腐蚀、磨损件分析等。
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企业内部控制失效案例分析 -万福生科 一、公司介绍 万福生科(湖南)农业开发股份有限公司的前身是成立于2003年的湖南省桃源县湘鲁万福有限责任公司，2006年3月更名为湖南湘鲁万福农业开发有限公司。2009年10月，经股东会审议通过，整体变更设立万福生科(湖南)农业开发股份有限公司，法定代表人人为龚永福。经中国证监会许可，面向社会公开募股集资，两年后也就是2011年9月27日在创业板上市。发行上市后注册资本由原来的5000万元变更为6700万元。 万福生科自成立以来，致力于稻米精深加工系列产品的研发、生产与销售。公司以稻米、碎米为主要原材料，采用公司自主设计的工艺体系和配套的设备系统，运用先进的物理、化学和生物工程技术，对稻米进行综合开发，制作出大米淀粉、大米蛋白粉、米糠油等产品。此外，万福生科在全国创造了第一个以大米淀粉糖和大米蛋白为核心产品的稻米精深加工以及副产物高效综合利用的循环经济生产模式、，并且发展迅速，逐步实现了工艺技术、产品结构和管理水平的动态升级，已成为我国南方循环经济和副产品综合
利用效率最高、产业链条最长的企业之一。 万福生科是农业产业化经营的为主体的现代化企业，经营范围涉猎广泛主要包括粮食收购及农产品深加工，注重科研，改善销售模式，逐渐成长为省级龙头企业及高新技术企业，与此同时，积极推进节能减排工作，倡导绿色环保产业链进行生产，广受好评。 二、案例基本情况 2012年8月，湖南证监局不定期对上市公司进行现场检查，在检查万福生科得时候，发现有三套账本，财务舞弊问题自此浮出水面。在2012年9月对万福生科的例行巡查中发现，刚上市不久的万福生科预付账款和在建工程款都存在异常:万福生科2012年半年报显示预付账款增加了约2632万，期末余额达到14500万之多;在建工程科目的账面余额从8675万激增至18000万。无论是参照同行业还是对比其以往的经营活动，这组数据均显得不太符合常理。调查一步步深入进行，万福生科的财务造假也逐渐清晰起来，在2012年半年度报告中，万福生科虚增营业收入187, 590, 816. 61元，虚增营业成本145, 558, 495. 31元，虚增利润40, 231, 595. 41元，金额之巨大足以使上半年财务报告盈亏向发生颠覆性地变化。事件到此远没有结束，万福生科随后被查出在2008年至2011年累计虚增收入约7. 4亿元，