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叮铃铃~上课铃响，机械装备失效分析小课堂又开课啦！ 今天，我们将给大家讲一讲机械装备的失效分析中的宏观分析技术，让我们一起来学习吧！ 首先，先用两个问题 带大家简单了解一下 咱们今天小课堂的主题吧~ 什么是宏观分析技术？ 宏观分析技术主要是采用人的肉眼或借助低倍放大镜对失效件进行观察，对得到的各种信息进行归类，然后按照失效分析的思路和步骤进行逻辑推理和判断，初步确定构件的失效模式，它和分析人员的经验与专业知识密切相关，但也有一定的规律性。 什么是痕迹分析？ 宏观分析最重要的内容之一就是痕迹分析。机械失效往往从表面或表面层损伤开始，并留下某些特征痕迹。 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、残余应力以及表面污染状态等的变化。 痕迹分析不仅可对事故和失效的发生、发展过程做出判断，还可为分析结论提供可靠的依据。另外，机械构件的许多失效都是因为开裂或断裂引起，在裂纹分析和断口分析方面，宏观分析技术也起着非常重要的作用。 宏观分析的作用 一般企业更注重产业化生产，在分析仪器和分析手段方面力量往往较弱。但每个企业都有自己专业领域的带头人，对各种质量问题有丰富的处理经验。它们更注重时间和成本，对于生产过程中出现的不良品的处理并不是每个都要做深入细致的失效分析，而是利用以往的经验和宏观分析技术，在最短的时间内、利用最低的成本判断出构件的一级失效模式和失效原因，进而制定预防措施和质量事故的归零处理。 宏观分析技术的特点 1、可直接判断出一级失效模式（有时需要采用断口分析和金相分析配合） 2、判断主裂纹和断裂源的位置 3、对于一些由缺陷引起的失效问题采用宏观分析技术基本上就可以确定，如，原材料缺陷（夹渣、残余缩孔等），焊接缺陷（未熔合、未焊透、气孔等），加工缺陷（锲横轧、铸造疏松、锻造缺陷等），老裂纹（老裂纹往往有上道工序留下的特殊痕迹，如电镀层成分，涂层，渗层成分，焊渣，氧化、脱碳等）。 失效模式 所谓失效模式，是指失效的外在宏观表现形式和过程规律，一般可理解为失效的性质和类型。失效模式按其所定义的范围、属性、标准和参量，可分为一级失效模式、二级失效模式、三级失效模式等。模式准确，就是要将失效的性质和类型判断准确，尤其是要将一级失效模式和二级失效模式判断准确。二级失效模式分类所依据的“标准”和“参量”繁杂多样，其判断也要比一级难得多。一级失效模式的分类见图1。 图1一级失效模式的分类 失效模式的判断分为定性和定量分析两个方面。在一般情况下，对一级失效模式的判断采用定性分析即可。对二级甚至三级失效模式的判断，就要采用定性和定量、宏观和微观相结合的方法。如某内燃机曲轴在第三曲拐处发生断裂，通过断口的宏观特征确定一级失效模式为疲劳断裂失效。然后通过对断口源区和扩展区的特征分析和比对，再结合有限元应力分析等，可做出该曲轴的断裂模式为起始应力较大的高周疲劳断裂的判断，即相当于做出了三级失效模式的判断。 失效模式的判断应首先从对事故或失效现场痕迹及残骸的分析入手，并结合对结构的受力特点、工作和使用环境、制造工艺、材料组织与性能等进行分析，其中对肇事件的确定和分析是最为重要的判定依据。对肇事件残骸的分析应首先从对痕迹、变形、断口及裂纹的分析入手。 断裂分类 断裂可按具体的需要和分析研究的方便进行分类。宏观分析时一般采用肉眼进行观察，一般按断裂的性质进行分类。 根据零件断裂前所产生的宏观塑性变形量的大小分为： 1、延性断裂：断裂前发生较明显的塑性变形。延性断裂又称塑性断裂或韧性断裂。延伸率大于5%的材料通常称为塑性材料。 2、脆性断裂：断裂前几乎不产生明显的塑性变形。延伸率小于3%的材料通常称为脆性材料。 3、延性-脆性混合型断裂：又称准脆性断裂，是处于延性断裂和脆性断裂之间的一类断裂形式。 延性断裂对装备与环境造成的危害远小于脆性断裂，因为它在断裂之前出现明显的塑性变形，容易引起人们的注意。与此相反，脆性断裂往往会引起危险的突发事故。 节选自：《理化检验—物理分册》 Vol.52 2016.8 作者：王荣，男，教授级高工，上海材料研究所 |
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