11材料质量检验与零件失效分析

1、第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效材料质量检验与零件失效 分析分析 11.1 11.1 材质检验在机械制造中的作用材质检验在机械制造中的作用 11.2 11.2 材料及工艺质量标准体系材料及工艺质量标准体系 11.3 11.3 材料质量检验规程材料质量检验规程 11.4 11.4 材质检验技术材质检验技术 11.5 11.5 零件失效分析零件失效分析 本章小结本章小结 11.1 材质检验在机械制造中的作用材质检验在机械制造中的作用 11.1.1 材质检验是机械制造的必要工序材质检验是机械制造的必要工序 材质检验工序分三大类：原材料检验、成形工序与改性工序材质检验工序分三大类：原材料检验、

2、成形工序与改性工序 后的工序间检验、外协作件检验后的工序间检验、外协作件检验 11.1.2 质量检验是质量控制的最终判据质量检验是质量控制的最终判据 出厂的产品质量是通过出厂的产品质量是通过“设计、制造、检验出来的。设计、制造、检验出来的。 11.1.3 产品质量应与生产公害及技术安全、效益想统一产品质量应与生产公害及技术安全、效益想统一 11.1.4 质量检验是零件失效分析的主要依据质量检验是零件失效分析的主要依据 零件失效：零件失效：零件完全破坏，不能继续工作；零件完全破坏，不能继续工作；严重损伤，严重损伤， 继续工作不安全；继续工作不安全；能安全工作，但不能达到预期的目的。能安全工作，但

3、不能达到预期的目的。 主要依据是材质检验，包括原材料的质量检验和各种成形工主要依据是材质检验，包括原材料的质量检验和各种成形工 艺造成的材质缺陷的检验艺造成的材质缺陷的检验 第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析 材质检验与失效分析工序安排材质检验与失效分析工序安排 设计与设计与 选材选材 投入原投入原 材料材料 原材料检验原材料检验 铸锻焊铸锻焊 制毛坯制毛坯 工序间材质检验工序间材质检验 热处理热处理 及表面及表面 改性改性 工序间材质检验工序间材质检验 机械机械 加工加工 工序间检验工序间检验 装配装配 使用使用 零件零件 失效失效 实效件材质检验实效件材

4、质检验 实效实效 分析分析 改进改进 设计设计 第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析 11.2 材料及工艺质量标准体系材料及工艺质量标准体系 11.2.1 11.2.1 技术标准技术标准( (中国中国GBGB、YBYB，日本，日本JISJIS，美国，美国ASTMASTM， 英国英国BSBS） 11.2.2 11.2.2 材料及工艺质量标准体系分类材料及工艺质量标准体系分类 钢铁材料及工艺质量标准体系的分类钢铁材料及工艺质量标准体系的分类: : 1 1）综合基础标准）综合基础标准( (名词、术语、符号、计量单位等）名词、术语、符号、计量单位等） 2 2）钢铁产品

5、类标准）钢铁产品类标准 钢铁产品标准是生产厂商生产出的每种钢铁产品所应满足钢铁产品标准是生产厂商生产出的每种钢铁产品所应满足 的标准，也是用户订货验收时要遵循的判断产品是否合格的判的标准，也是用户订货验收时要遵循的判断产品是否合格的判 据。（弹簧钢据。（弹簧钢GB1222GB1222、碳素结构钢、碳素结构钢GB700GB700、合金结构钢、合金结构钢GB3077GB3077、 合金工具钢合金工具钢GB1299GB1299） 3 3）工艺质量类标准）工艺质量类标准 4 4）试验方法类标准）试验方法类标准 第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析 弹簧钢每批钢材的试验

6、条件弹簧钢每批钢材的试验条件 序号序号试验项目试验项目取样数量取样数量取样部位取样部位试验方法试验方法合格标准合格标准 1化学成分化学成分1按按GB222规定规定按按GB231GB1222 2断口断口2不同根钢材不同根钢材按按 GB/T1814 GB1222 3硬度硬度3不同根钢材不同根钢材按按GB231GB1222 4拉伸试验拉伸试验2不同根钢材不同根钢材GB228GB1222 5晶粒度晶粒度1任一根钢材任一根钢材YB27GB1222 第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析 11.3 11.3 材料质量检验规程材料质量检验规程 材料质量检验规程包括以下内容材料

7、质量检验规程包括以下内容:检验项目、抽样方式、试样的检验项目、抽样方式、试样的 制取、检验标准、合格判据、检验合格证的签发、返修与报废、制取、检验标准、合格判据、检验合格证的签发、返修与报废、 不合格原因分析报告等。不合格原因分析报告等。 1）检验项目：外观、化学成分、宏观组织及微观组织）检验项目：外观、化学成分、宏观组织及微观组织 2）抽样方式：）抽样方式：100%、40%、25% 3）试样的制取：试件、试样）试样的制取：试件、试样 4）检验标准）检验标准 5）合格判据及检验结果）合格判据及检验结果 第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析 表表 材质的检验项目

8、材质的检验项目 检验项目检验项目特点特点检验方法检验方法 表面质量表面质量结疤、划痕、折叠、表面结疤、划痕、折叠、表面 裂纹、氧化皮、外形尺寸裂纹、氧化皮、外形尺寸 用量具和肉眼用量具和肉眼 成分分析成分分析钢号不对、成分超差钢号不对、成分超差用化学分析仪器用化学分析仪器 宏观宏观 组织组织 低倍试验低倍试验组织不均、横断面缺陷组织不均、横断面缺陷酸蚀酸蚀GB 断口试验断口试验白点、石状断口白点、石状断口GB 微微 观观 组组 织织 奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度过热过热金相显微镜金相显微镜 非金属夹杂物非金属夹杂物 夹杂物过多、链条分布、夹杂物过多、链条分布、 沿晶界分布沿晶界分布 金相显微镜金相

9、显微镜 脱碳层脱碳层表层含碳量降低表层含碳量降低金相显微镜金相显微镜 其他其他网状碳化物、带状组织等网状碳化物、带状组织等按相关标准按相关标准 11.4 材质检验技术材质检验技术 11.4.1 化学成分分析技术化学成分分析技术 化学分析法、仪器分析法（光度计法、光谱分析法） 11.4.2 低倍断口分析技术低倍断口分析技术（肉眼、（肉眼、20倍的放大镜）倍的放大镜） 断口形式有脆性断口、韧性断口、疲劳断口 11.4.3 组织分析技术组织分析技术（光学金相显微镜分析、电镜分析） 11.4.4 无损探伤技术无损探伤技术 射线探伤、超声波探伤、磁力探伤等 11.4.5 应力分析技术应力分析技术 X射线

10、法、光弹法 第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析 图11.2 图11.3 图11.4 各种断口特征各种断口特征 脆性断口：大多呈穿晶断裂，断口是沿一定的结晶脆性断口：大多呈穿晶断裂，断口是沿一定的结晶 平面迅速发展而成的，断口一般较平整，有金属光泽，平面迅速发展而成的，断口一般较平整，有金属光泽， 呈结晶状。呈结晶状。 韧性断口：一般是穿晶断裂，断口呈纤维杯锥状，韧性断口：一般是穿晶断裂，断口呈纤维杯锥状， 锥部较平滑呈暗灰丝状。锥部较平滑呈暗灰丝状。 疲劳断口：断口可分两个区域，其一是裂纹源周围疲劳断口：断口可分两个区域，其一是裂纹源周围 平滑而细密的区域呈

11、贝壳状条纹或海滩状条纹；其二是平滑而细密的区域呈贝壳状条纹或海滩状条纹；其二是 零件的有效截面积被缩减到临界值时所产生的静力破坏零件的有效截面积被缩减到临界值时所产生的静力破坏 区。区。 11.5 11.5 零件失效分析零件失效分析 11.5.1 失效分析的目的及作用失效分析的目的及作用 目的:找出失效的原因、提出防止或推迟失效的措施， 防止同类失效再度发生，从而提高产品质量或从此获得改型的新 产品。 11.5.2 零件失效的原因零件失效的原因 零件失效的原因应从四个方面考虑：设计、加工工艺、 材料、安装使用不良 11.5.3 零件失效的形式零件失效的形式 塑性变形、弹性失稳、蠕变断裂、磨损、

12、快速断裂、 疲劳断裂、应力腐蚀断裂等 11.5.4 失效分析方法失效分析方法 第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析 零件失效方式的分类零件失效方式的分类 腐蚀失效 表面疲劳失效 磨损失效 介质加速断裂失效 蠕变断裂失效 疲劳断裂失效 低应力脆断失效 塑性断裂失效 塑性变形失效 弹性变形失效 变形失效 疲劳失效 表面损伤失效 零件失效 第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析 失效分析的基本环节示意图失效分析的基本环节示意图 服役条件 失效技术分析 应力分析 无损探伤 失效分析 失 腐蚀 断口分析 效 磨损 力学分析 金相分析 类 断裂 应力分析 化学分析 型 变形 力学性能测试 失效原因 设计 材料 工艺 安装、使用 主要抗力指标 改进设计 抗力指标与 改进工艺 加强管理 内外因素关系 提高零件失效抗力的途径