机械失效分析与防护.docx

1、一、选择题（45分）1、按照产品的失效形态对金属构件失效形式进行分类，包括（）失效。A、表面损伤B、腐蚀C、断裂D、过量变形正确答案：ACD2、在焊接生产中遇到的裂纹是多种多样的,根据裂纹产生本质看，有热裂纹.再热裂纹.（）。A、层状撕裂B、横向裂纹C、纵向裂纹D、冷裂纹正确答案：AD3、构件发生断裂时，判别其主裂纹的方法有T形法.变形法和（）oA、氧化法B、分枝法C、痕迹法D、金相法正确答案：AB4、消除残余应力的方法有（）oA、机械法B、回火C、振动法D、去应力退火正确答案：ABD5、腐蚀电池的基本要素有阳极.阴极.（）。A、液相B、气相C、外电路D、电解质溶液正确答案：CD6、腐蚀电池的

2、工作过程包括（）。A、阳极过程B、阴极过程C、电流流动D、商于移动正确答案：ABC确定裂纹源位置；确定裂纹扩展方向；根据三要素所占比例大小，粗略评价材料机械性能2）影响因素:零件形状试验温度:随试验温度的降低,纤维区和剪切唇减小，放射区增大加载速率:加载速率增大，放射区增大80、简述断口分析的依据。正确答案：1）断口的颜色及光泽2）断口上的花纹3）断口上的粗糙度4）断口与最大正应力的交角5）断口上的冶金缺陷81、简述失效分析的步骤。正确答案：1）接受任务2）调查现场及收集背景资料3）失效件的观察.检测及试验4）确定失效原因5）提出改进措施82、对比金属构件脆性断裂和韧性断裂的宏观形貌特征。正确

3、答案：1）韧性断裂具有明显的形状改变和较大的塑性变形（2）断口宏观分析呈暗灰色纤维状，无闪烁金属光泽，断口不平齐，与主应力成口破裂不产生碎片，裂口或偶然发现少许碎片2）脆性断裂破裂时无明显的塑性变形，破裂之前没有或只有局部极小的塑性变形断口宏观分析程金属晶粒状并富有光泽，断口平直与主应力垂直瞬间发生，有许多碎片飞出83、简述微观腐蚀电池的形成原因。正确答案：1）金属化学成分不均匀性2）组织结构的不均匀性3）物理状态的不均匀性4）金属表面膜的不完整性84、简述失效分析需要掌握哪几种基本技能。正确答案：1）断口分析2）裂纹分析3）痕迹分析4）模拟试验85、列举石油工业中2种常用构件的失效形式。（每

4、种构件最少给出2种失效形式）正确答案.1）长输管线失效形式（1）塑性失稳脆性断裂延性断裂氢致开裂（5）应力腐蚀开裂（6）疲劳断裂2）钻具的失效形式断裂内螺纹接头胀大摩擦裂纹粘扣结构不合理导致失效还可以给出其他构件如油套管.集输管线等的失效形式86、简述降低应力集中的措施。正确答案：1）从强化材料方面降低应力集中的作用表面热处理强化薄壳淬火（3）喷丸强化滚压强化2）从设计方面降低应力集中系数变截面部位的过渡根据零件的受力方向和位置选择适当的开孔部位在应力集中区附近的低应力部位增开缺口和圆孔87、简述断口三要素的作用及影响因素。正确答案：1）确定裂纹源位置；2）确定裂纹扩展方向；3）根据三要素所占

5、比例大小，粗略评价材料机械性能。影响因素:零件形状；试验温度；加载速率88、简述构件中的夹杂物为何会形成裂纹源。正确答案：1）夹杂物造成钢材局部应力集中；2）夹杂物本身断裂；3）夹杂物与基体交界面产生断裂而成为裂纹源。89、简述降低构件应力集中的措施。正确答案：1）从强化材料方面降低应力集中的作用:表面热处理强化.薄壳淬火.喷丸强化.滚压强化2）从设计方面降低应力集中系数:变截面部位的过渡.根据零件的受力方向和位置选择适当的开孔部位.在应力集中区附近的低应力部位增开缺口和圆孔90、简述构件中形成微观腐蚀电池的原因。正确答案：原因:金属表面的电化学不均匀性。金属化学成分不均匀性；组织结构的不均匀

6、性；物理状态的不均匀性；金属表面膜的不完整性；91、简述构件发生弹性变形和塑性变形的区别。正确答案：弹性变形的特点:可逆性.单值性变形量很小；塑性变形的特点:不可逆性.变形量不恒定慢速变形伴随材料性能的变化92、简述断口分析有哪些依据。正确答案：断口的颜色及光泽；断口上的花纹；断口上的粗糙度；断口与最大正应力的交角;断口上的冶金缺陷7、失效分析测试技术的选用原则是().可能性和经济性。A、重现性B、有效性C、可信性D、直观性正确答案：BC8、金属构件产生应力腐蚀断裂的三个基本条件是()oA、压应力B、固定拉应力C、敏感的材料D、特定腐蚀介质正确答案：BCD9、构件发生脆性断裂时微观形貌特征有(

7、)花样。A、河流B、鱼骨状C、扇形D、舌形正确答案：ABCD10、典型零件的选材一般遵循的原则有()。A、使用性原则B、工艺性原则C、经济性原则D、可靠性原则正确答案：ABC11、构件失效后,对其进行失效分析前，需要对断口进行保护,目的是防止搬运过程中的()。A、机械损伤B、化学损伤C、磨损D、腐蚀正确答案：AB12、构件发生疲劳断裂时微观形貌特征有()。A、河流花样B、疲劳辉纹c物窒D：轮胎压痕花样正确答案：BD13、痕迹的形成要素包括(A、留痕物B、造痕物C、压应力D、冲击力正确答案：ABC14、金属构件失效原因一般包括()。A、材料选择不当B、装配错误C、热处理方式不当D、机械设计错误正

8、确答案：ABCD15、常用裂纹先后顺序判断方法有()。A、塑性变形量大小确定法B、T形法C、分枝法D、疲劳裂纹长度法正确答案：ABCD二、填空题(112分)16、疲劳断口的微观特征有()和轮胎压痕花样。正确答案：疲劳辉纹17、金属构件产生塑性变形失效的原因是()0正确答案：过载18、NSR越大，表示材料对缺口的敏感性越()o正确答案：小19、金属材料的断裂过程分为().裂纹的扩展和断裂三个阶段。正确答案：裂纹的萌生20、构件中的夹杂物按其变形能力分()塑性夹杂物和半塑性夹杂物。正确答案：脆性夹杂物21、构件失效后,对其进行失效分析前，需要对断口进行保护,目的是防止搬运过程中的()和()正确答案

9、：机械损伤#化学损伤22、构件发生韧性断裂时，当材料含有较多的第二相质点或夹杂物时，形成的韧窝数量较多，且()o正确答案：浅23、带缺口的圆棒状拉伸试样的断口，由于缺口处存在()，裂纹在此处萌生和扩展。正确答案：应力集中24、疲劳断口中，用肉眼或低倍放大镜观察疲劳区中磨得最亮的地方是()o正确答案：疲劳源25、金属构件在自然条件下发生的腐蚀包括()土壤腐蚀和海水腐蚀。正确答案：大气腐蚀26、典型零件的选材一般遵循的原则有().()和经济性原则。正确答案：使用性原则#工艺性原则学生答案：27、构件发生脆性断裂时最典型的微观形貌特征是具有()花样。正确答案：河流28、金属材料发生韧性断裂时，断裂前

10、有明显的()o其典型的微观形貌特征是()O正确答案：塑性变形#韧窝29、失效构件进行理化检验遵循的原则是()，再做破坏性检测。正确答案：先做不破坏性或少破坏性检测30、材料在以上发生的腐蚀称为()o正确答案：高温腐蚀31、金属材料在长时间恒温.恒应力作用下，即使应力低于屈服强度,也会缓慢地产生塑性变形的现象称为()O正确答案：蠕变变形32、材料与环境间发生化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象称为()O正确答案：腐蚀33、失效分析取样时要进行标号，其中标号目的是()。正确答案：避免弄混断口34、金属构件疲劳断裂的宏观形貌特征是()o正确答案：贝壳状条纹35、失效分析的程序可以用六个字

11、概述，即问.().闻.().模和结。正确答案：望#切36、金属构件在交变载荷作用下，虽然应力水平低于金属材料的抗拉强度，有时甚至低于屈服极限，但经过一定的循环周期后，金属构件发生突然断裂，称为（）。正确答案：疲劳断裂37、奥氏体不锈钢在含氯化物溶液中产生的应力腐蚀断裂称之为（）o正确答案：氯脆38、光滑圆棒状拉伸试样断口三要素包括（）.（）和剪切唇。正确答案：纤维区#放射区39、相互接触并作相对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的过程称为（）O正确答案：磨损40、金属构件脆性断裂前几乎不产生明显的（）o正确答案：塑性变形41、

12、金属材料韧性较差时，韧性断口上韧窝尺寸较（）o正确答案：浅42、应力松弛变形失效是指在（）的条件下,构件弹性变形不断转为塑性变形从而使应力不断降低的过程。正确答案：总变形不变43、钢材内部的夹杂物本身断裂或与基体交界面产生断裂时容易形成（）o正确答案：裂纹源44、腐蚀电池的基本要素有（）.（）.电解质溶液和外电路。正确答案：阳极#阴极45、韧性断裂时宏观断口呈暗灰色（），无闪烁金属光泽，断口不平齐，与主应力成口。正确答案：纤维状46、疲劳断裂如果有多个裂纹源，则疲劳条纹间距（），比较光泽明亮的为最先产生的裂纹。正确答案：密度大47、从宏观上看，裂纹的走向是由（）和（）决定的。正确答案：应力原则

13、#强度原则48、疲劳断口中，疲劳源区是整个疲劳区中（）的地方。正确答案：磨得最亮49、金属构件发生韧性断裂时的微观形貌特征为（）或（）。正确答案：韧窝#蛇形花样50、裂纹分析的目的是确定裂纹的位置及（）。正确答案：裂纹产生的原因51、细菌腐蚀并非细菌本身对金属产生浸蚀作用，而是细菌（）间接对金属腐蚀电化学过程产生影响。正确答案：生命活动的结果52、NSR越小,表示材料对缺口的敏感性越（）o正确答案：大53、磁粉检测是利用被检材料的（）检验其表层缺陷的一种无损检测方法。正确答案：铁磁性能54、金属构件发生脆性断裂时的微观形貌包括（）.扇形花样.鱼骨状花样等。正确答案：河流花样55、金属构件发生高

14、温氧化时，其表面生成的氧化膜是（），既能电子导电,又能离子导电。正确答案：半导体56、带缺口的韧性断裂断口的宏观形貌为:a代表纤维区.b代表（）.c代表放射区。正确答案：最终断裂区57、构件产生裂纹的部位比较特殊，可能因为构件局部结构形状引起，也可能与材料缺陷有关，主要归结于（）O正确答案：应力因素58、金属构件发生失效时，有起始态.中间态和完成态,一般以失效的（）为分析重点。正确答案：起始态59、平面应变断裂韧性KIC表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹（）能力正确答案：扩展的60、金属构件在自然条件下发生的腐蚀包括（）腐蚀.海水腐蚀和大气腐蚀。正确答案：土壤61、典型零件的选材一般遵循的原则有

15、使用性原则.（）和经济性原则。正确答案：工艺性原则62、失效构件进行理化检验遵循的原则是（）或（）,（）o正确答案：先不破坏性#少破坏性检测#再做破坏性检测63、疲劳断口的微观特征有（）.（）-正确答案：疲劳辉纹#轮胎压痕花样64、金属构件产生弹性变形失效的原因有（）.超温和材料变质。正确答案：过载65、构件进行磁粉检测后，要求检测对象具有（）o正确答案：铁磁性66、光滑圆棒状拉伸试样断口三要素包括（）.（）.（）o正确答案：纤维区#放射区#剪切唇67、构件进行磁粉检测后，还保留剩余磁性，影响使用，必须（）处理。正确答案：退磁68、从宏观看，裂纹的走向是由（）和强度原则决定的。正确答案：应力原

16、则69、痕迹形成的三要素包括造痕物.留痕物和（）o正确答案：发生相互接触70、金属构件失效过程的特点包括不可逆性.有序性.不稳定性和（）o正确答案：积累性71、高温作用下，金属构件常见的变形失效包括（）和（）。正确答案：蠕变#应力松弛三、简答题（208分）72、根据下图叙述韧性材料断口的形成过程。并说明何为平面应力状态和平面应变状态。正确答案：1）颈缩2）空穴形成3）空穴长大形成裂纹4）裂纹扩展5）最终断裂形成杯锥断口6）平面应力状态:裂纹尖端处于二向应力状态，如薄板受力，其z方向的应力为零7）平面应变状态:裂纹尖端处于三向应力状态，如厚板受力，其z方向的位移被束缚,有z方向的应力73、简述残

17、余应力的产生途径。正确答案：1）热处理残余应力2）表面化学热处理引起的残余应力3）焊接残余应力4）铸造残余应力5）涂镀层引起的残余应力6）切削加工残余应力74、简述弹性变形和塑性变形的区别。正确答案：1）弹性变形特点：可逆性；单值性；变形量很小2）塑性变形特点：不可逆性；变形量不恒定；慢速变形；伴随材料性能的变化75、简述构件中的裂纹扩展应遵循的原则。正确答案：1）在一般情况下，当材质比较均匀时，应力原则起主导作用,裂纹按应力原则扩展2）当材质存在明显的不均匀性时，裂纹按强度原则扩展,强度原则起主导作用3）当应力原则和强度原则一致时，无疑裂纹将沿着一致的方向扩展。这就是存在于最大应力部位的缺陷

18、对裂纹产生的影响很大的原因76、某管道公司在安装一长输管线的法兰时，法兰开裂，裂纹长约三分之二周长，距环焊缝有一定距离。该法兰材质为16Mn,宏观断口分析发现断口表面呈现闪闪发光的小刻面，没有明显的塑性变形现象。请根据失效分析程序制定一失效分析方案，如何才能确定该法兰断裂原因。正确答案：1）根据宏观断口分析发现断口表面呈现闪闪发光的小刻面，没有明显的塑性变形现象可以初步判断法兰为脆性断裂2）具体分析步骤大体为:先进行无损检测或破坏性少的检测，再进行破坏性检测3）理化检验的步骤有先低倍检验，再进行金相分析观察显微组织，光谱或化学分析观察化学成分是否符合标准，利用机械性能试验判断材料的屈服强度.冲击功等是否符合标准4）再利用扫描电子显微镜观察断口，如果微观断口有河流花样或鱼骨状花样