材料失效分析的一般程序

材料失效的原因複雜多樣，其所對應的進行失效分析的思路和方法也不盡相同。我們以常見的金屬部件為例，現在國際上比較公認的分析步驟和順序是美國的Brooks失效分析程序和ASM失效分析程序。今天天縱檢測（SKYLAB）就分別簡單總結了美國Brook和ASM的兩種失效分析程序。

一、Brooks其是美國的一位分析專家，Brooks的失效分析程序大致如下：

1、失效情況的描述：以技術文件的形式記述失效的歷史情況。如失效的特徵過程、失效件的原設計要求以及失效件的使用情況和環境。特別是有關的照片資料和多媒體資料。

2、裸眼觀察：失效件失效後的總體形貌應記入上述文件，而且必須進行斷口表面或其他重要的失效特徵的保護，不得造成損害。

3、機械設計分析（應力分析）：當失效件是重要的承重構件時，應進行強度分析（應力分析），正確評估其承載能力或其他力學性能。這有助於確定失效件是否具有足夠的尺寸和合適的形狀，以滿足設計要求，從而可能找出失效的原因。

4、化學成分設計分析：據此可考察材料的力學性能、工藝性能和抗腐蝕性能。

5、製造過程及其各工藝環節分析：錯誤的加工工藝過程往往是導致失效的主要原因，如不合格的原材料、各種熱加工工藝的錯誤和機加工、磨削的錯誤等等。

6、宏觀斷口形貌檢查：在裸眼和低倍放大下檢查斷口表面時，往往可以發現明顯的形貌特徵，可按照斷裂特徵和載荷性質之間的關係來推斷斷裂的模式

8、金相檢驗：金相試樣的製備需在失效件上切片，這可能要求有關各方在切片前取得一致。金相檢驗材料的顯微組織，有助於確認熱處理的質量情況，為失效原因提供證據。

9、性能檢驗：性能檢驗是與設計所對應的性能試驗，這種確定性能的試驗通常是破壞性試驗。在不允許對失效件做破壞性取樣時，可以用硬度試驗來推斷其力學性能，如屈服強度等。

10、失效分析：模擬失效原因，製作與失效件相同的構件，使之在設計要求的真實工況下運行。這是非常昂貴但卻可信的試驗，只有在特殊需要下才做。

二、ASM是美國金屬學會的縮寫，ASM是金屬失效分析行業的權威機構。其失效分析過程包括幾個方面：

1、收集背景資料並選取試樣；

2、失效零件進行初步考察（裸眼觀察並作記錄）；

3、無損檢測分析；

4、力學性能試驗（包括硬度與韌性試驗等）；

5、選擇、標記編號、保存所有的試樣（整理試樣）；

6、宏觀斷口組織檢查及分析（斷口表面、二次裂紋及其他表面現象，含掃描電鏡檢查）；

7、微觀顯微鏡檢查及分析（包括光學顯微鏡及電子顯微鏡檢查）；

8、選擇與製備金相檢驗切片；

9、檢查與分析金相檢驗切片；

10、確定失效機理；

11、化學分析（試塊分析、局部取樣分析、表面腐蝕產物分析、鍍層和塗料分析以及顯微探針試驗）；

12、斷裂力學分析；

13、在模擬的服役條件下做試驗（特別情況才作的試驗）；

14、分析全部證據，得出正式的結論並寫出報告（可含建議書）；

可以看出以上兩套失效分析程序其實是等效的，前者從原理分析角度進行歸納，後者則從技術和可操作性角度進行歸納，所以兩者的實質是相同的，可以相互替代。

失效分析的領域非常寬，它是涉及許多學科的一門綜合性應用學科，對現代工業的發展起著重要作用。確定失效的機理（原因）可為改進產品設計、規範操作程序和正確的構件（產品）使用提供可靠的依據。但失效分析工作其實難度是相當大的，它既要對產品製成有充分的了解，也融合了各種學科知識，天縱君個人認為失效分析水準代表了搞檢測人員的最高水平。

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