金属材料失效分析的基本方法

化学成分分析

化学成分分析包括对失效构件金属材料化学成分、环境介质及反应物、生成物、痕迹物等的化学成分的分析。

性能测试

力学性能包括包括构件金属材料的强度指标、塑性指标和韧性指标σ_b、σ_s、σ_n、σ_D、δ、ψ、A_kv、K_IC、δ_C及硬度等；

化学性能包括金属材料在所处环境介质中的电极电位、极化曲线及腐蚀速率等；

物理性能包括如环境介质在所处工艺条件下的反应热、燃烧热等；

无损检测

采用物理的方法，在不改变材料或构件的性能和形状的条件，迅速而可靠地确定构件表面或内部裂纹和其他缺陷的大小、数量和位置。金属构件表面裂纹及缺陷常用渗透法及电磁法检测:内部缺陷则多用放射性检测，声发射常用于动态-无损检测，如探测裂纹扩展情况。

组织结构分析

蜘蛛结构分析包括金属材料表面和心部的金相组织或缺陷。常用金相法分析金属的显微组织是否正常、是否存在晶粒粗大、脱碳、过热、偏析等缺陷；夹杂物的类型、大小、数量及分布；晶界上有无析出物，裂纹的数量、分布及其附近组织有无异常，是否存在氧化或腐蚀产物等。

应力测试及计算

构件残余应力的测定是在无外加载荷的作用下进行测定，目前多用X射线应力测定法。

失效件的保护

断口保护主要是防止机械损伤或化学损伤。

对于机械损伤的防止，应当在断裂事故发生后马上把断口保护起来。在搬运时将断口保护好，在有些情况下还用衬垫材料，尽量使断口表面不要相互摩擦和碰撞。有时断口上可能沾上一些油污或脏物，千万不可用硬刷干刷断口，并避免用手指直接接触断口。

对于化学损伤的防止，主要是防止来自空气和水或其他化学药品对断口的腐蚀。一般可采用涂层的方法，即在断口上涂防腐物质，原则是涂层物质不使断口受腐蚀及易于被完全清洗掉。

失效件的取样

为了全面地进行失效分析，需要各种试样，如力学性能试样、化学分析试样、断口分析试祥、电子探针试样、金相试样、表面分析试样和模拟试验用的试样等。这些试样要从有代表性的部位上截取，要对截取全部试样有计划安排。在截取的部位，用草图或照相记录，标明是哪种试样，以免弄混而导致错误的分析结果。

失效件的清洗

清洗的目的是为了除去保护用的涂层和断口上的腐蚀产物及外来沾污物如灰尘等。常用以下几种方法:

① 用干燥压缩空气吹断口，这可以清除粘附在上面的灰尘以及其他外来赃物:用柔软的毛刷轻轻擦断口，有利于把灰尘清除干净。

② 对断口上的油污或有机涂层，可以用汽油、石油醚、苯、丙酮等有机溶剂进行清除，清除干净后用无水酒精清洗后吹干。

③超声波清洗能相当有效地清楚断口表面的沉淀物，且不损坏断口。

④应用乙酸纤维膜复型剥离。通常对于粘在断口上的灰尘和和疏松的氧化腐蚀产物可采用这种方法，就是用乙酸纤维脂反复覆在断口上2~5次，可以剥离断口上的脏物。该方法操作简单，既可去掉断口上的油污，对断口又无损伤，故对一般断口建议用此法清洗。

⑤ 使用化学或电化学方法清洗。这种方法主要用于清洗断口表面的腐蚀产物或氧化层，但可能破坏断口上的一些细节，所以使用时必须十分小心。一般只有在其他方法不能清洗掉

的情况下经备用试样试用后才使用。

常见清洗腐蚀产物的化学方法