失效分析實(shí)驗(yàn)課件.ppt

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1、拉伸韌性斷口形貌分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠牧显诶鞈?yīng)力狀態(tài)下的脆性趨向。觀察、比較低碳鋼(20鋼)的拉伸過(guò)程及破壞現(xiàn)象。觀察韌性斷裂斷口形貌。2.實(shí)驗(yàn)儀器材料拉伸試驗(yàn)機(jī)金相顯微鏡拉伸試樣3.實(shí)驗(yàn)原理斷口分析是斷裂件失效分析的基礎(chǔ)。通過(guò)斷口的宏觀和微觀分析顯示其組織和各種缺陷的形態(tài)、分布特征，識(shí)別斷裂裂紋的萌生位置及裂紋的走向，從而判斷斷裂的途徑和性質(zhì)，確定斷裂的原因及其斷裂機(jī)理。按照斷裂性質(zhì)斷口可分為韌性斷裂，脆性斷裂，疲勞斷裂。本實(shí)驗(yàn)試樣材料為低碳鋼（20鋼），試樣尺寸按照國(guó)標(biāo)GB228－87“金屬拉伸試驗(yàn)方法”中規(guī)定采

2、用圓柱形比例短試樣。低碳鋼作為塑性材料的代表，在常溫、靜荷下做拉伸實(shí)驗(yàn)。將試件安裝在試驗(yàn)機(jī)的上下夾頭中，加載后，觀察試件的受力、變形直至破壞的全過(guò)程。在金相顯微鏡下觀察斷口組織和形貌。4.實(shí)驗(yàn)步驟了解拉伸試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理，掌握操作方法。安裝試樣在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)加載。觀察試樣的宏觀和微觀斷口。繪出斷口形貌示意圖在金相顯微鏡下觀察，鑒別斷口區(qū)域，估測(cè)纖維區(qū)的面積。a)拉伸斷口畫(huà)出斷口形貌，估算各部分面積比%拉伸脆性斷口形貌分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠牧显诶鞈?yīng)力狀態(tài)下的脆性趨向。觀察、比較鑄鐵的拉伸過(guò)程及破壞現(xiàn)象。觀察脆

3、性斷裂斷口形貌。2.實(shí)驗(yàn)儀器材料拉伸試驗(yàn)機(jī)金相顯微鏡拉伸試樣3.實(shí)驗(yàn)原理斷口分析是斷裂件失效分析的基礎(chǔ)。通過(guò)斷口的宏觀和微觀分析顯示其組織和各種缺陷的形態(tài)、分布特征，識(shí)別斷裂裂紋的萌生位置及裂紋的走向，從而判斷斷裂的途徑和性質(zhì)，確定斷裂的原因及其斷裂機(jī)理。按照斷裂性質(zhì)斷口可分為韌性斷裂，脆性斷裂，疲勞斷裂。本實(shí)驗(yàn)試樣材料為鑄鐵，試樣尺寸按照國(guó)標(biāo)GB228－87“金屬拉伸試驗(yàn)方法”中規(guī)定采用圓柱形比例短試樣。鑄鐵作為脆性材料的代表，在常溫、靜荷下做拉伸實(shí)驗(yàn)。將試件安裝在試驗(yàn)機(jī)的上下夾頭中，加載后，觀察試件的受力、變形直至破壞的全過(guò)程。在金相顯微鏡下觀察

4、斷口組織和形貌。4.實(shí)驗(yàn)步驟了解拉伸試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理，掌握操作方法。安裝試樣在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)加載。觀察試樣的宏觀和微觀斷口。繪出斷口形貌示意圖在金相顯微鏡下觀察，鑒別斷口區(qū)域，估測(cè)纖維區(qū)的面積。沖擊斷口形貌分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉀_擊實(shí)驗(yàn)的意義，材料在沖擊載荷作用下所表現(xiàn)的性能。了解溫度、材料性能對(duì)金屬?zèng)_擊韌性的影響。2.實(shí)驗(yàn)儀器擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)金相顯微鏡試樣為GB/T229-1994規(guī)定10×10標(biāo)準(zhǔn)夏氏V型缺口試樣。3.實(shí)驗(yàn)原理沖擊實(shí)驗(yàn)是研究材料對(duì)于動(dòng)荷抗力的一種實(shí)驗(yàn)，和靜載荷作用不同，由于加載速度快，使材料內(nèi)

5、的應(yīng)力驟然提高，變形速度影響了材料的機(jī)構(gòu)性質(zhì)，所以材料對(duì)動(dòng)載荷作用表現(xiàn)出另一種反應(yīng)。往往在靜荷下具有很好塑性性能的材料，在沖擊載荷下會(huì)呈現(xiàn)出脆性的性質(zhì)。此外在金屬材料的沖擊實(shí)驗(yàn)中，還可以揭示了靜載荷時(shí)，不易發(fā)現(xiàn)的某結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作條件對(duì)機(jī)械性能的影響（如應(yīng)力集中，材料內(nèi)部缺陷，化學(xué)成分和加荷時(shí)溫度，受力狀態(tài)以及熱處理情況等），因此它在工藝分析比較和科學(xué)研究中都具有一定的意義。4.實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)量缺口處的試件尺寸。調(diào)整沖擊試驗(yàn)機(jī)指針調(diào)到““零點(diǎn)””根據(jù)試件材料估計(jì)所需破壞能量，先空打一次，測(cè)定機(jī)件間的摩擦消耗功。將試件裝入在沖擊試驗(yàn)機(jī)上，應(yīng)使沒(méi)有缺口的面朝向

6、擺錘沖擊的一邊，缺口的位置應(yīng)在兩支座中間，要使缺口和擺錘沖刃對(duì)準(zhǔn)。將擺錘舉起同空打時(shí)的位置，打開(kāi)鎖桿。使擺錘落下，沖斷試件。觀察沖斷試樣截面斷口上各區(qū)形貌特征，并估算各區(qū)的面積比。沖擊韌性與斷口形貌的關(guān)系。低碳鋼（塑性）和鑄鐵（脆性）在沖擊作用下所呈現(xiàn)的斷口形貌特征圖。疲勞斷口形貌分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察疲勞失效現(xiàn)象和斷口特征。了解測(cè)定材料疲勞極限的方法。2.實(shí)驗(yàn)儀器疲勞試驗(yàn)機(jī)游標(biāo)卡尺圓弧形光滑小試樣3.實(shí)驗(yàn)原理疲勞破壞是一個(gè)裂紋形成、擴(kuò)展、直至最終斷裂的過(guò)程。斷裂時(shí)，宏觀上沒(méi)有明顯的塑性變形，因此表現(xiàn)為脆斷。疲勞斷口明顯

7、地分成光滑區(qū)（裂紋擴(kuò)展區(qū)）和粗糙區(qū)（最后斷裂區(qū)）。最大應(yīng)力σmax與壽命N的關(guān)系曲線稱(chēng)為應(yīng)力-壽命曲線或S-N曲線。應(yīng)力不超過(guò)σr時(shí)，壽命N可無(wú)限增大，稱(chēng)為疲勞極限或持久極限。4.實(shí)驗(yàn)步驟將試樣安裝于套筒上，擰緊兩根連接螺桿，使與試樣成為一個(gè)整體連接撓性連軸節(jié)，加上砝碼開(kāi)機(jī)前托起砝碼，在運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，迅速無(wú)沖擊地加上砝碼，并將計(jì)數(shù)器調(diào)零試樣斷裂或記下壽命N，取下試樣描繪疲勞破壞斷口的特征。說(shuō)明疲勞斷口特征并繪出形貌圖。分析影響疲勞斷裂的因素。