金屬材料的失效分析

　　金屬材料的失效形式及失效原因密切相關，失效形式是材料失效過程的表觀特征,可以通過適當的方式進行觀察。而失效原因是導致構件失效的物理化學機制，需要通過失效過程調研研究及對失效件的宏觀、微觀分析來診斷和論證。
　　設計不合理
　　其中結構或形狀不合理，材料存在缺口、小圓弧轉角、不同形狀過渡區等高應力區,未能恰當設計引起的失效比較常見?？傊?設計中的過載荷、應力集中、結構選擇不當安全系數過小追求輕巧和高速度)及配合不合適等都會導致構件及裝備失效。構件及裝備的設計要有足夠的強度、剛度、穩定性,結構設計要合理。分析設計原因引起的失效尤其要注意:對復雜構件未作可靠的應力計算;或對構件在服役中所承受的非正常工作載荷的類型及大小未作考慮;甚至于對工作載荷確定和應分析準確的構件來說，如果只考慮拉伸強度和屈服強度數據的靜載荷能力，而忽視了脆性斷裂、低循環疲勞、應力腐蝕及腐蝕疲勞等機理可能弓|起的失效，都會在設計上造成嚴重的錯誤。
　　選材不當及材料缺陷
　　金屬裝備及構件的材料選擇要遵循使用性原則、加工工藝性能原則及經濟性原則，首先要考慮遵循使用性原則。使在特定環境中的構件，對可預見的失效形式要為其選擇足夠的抵抗失效的能力。如對韌性材料可能產生的屈服變形或斷裂，應該選擇足夠的拉伸強度和屈服強度;但對可能產生的脆性斷裂、疲勞及應力腐蝕開裂的環境條件,高強度的材料往往適得反。在符合使用性能的原則下選取的結構材料,對構件的成形要有好的加工工藝性能。在保證構件使用性能、加工工藝性能要求的前題下，經濟性也是必須考慮。
　　制造工藝不合理
　　金屬裝備及其構件往往要經過機加工(車、銑、刨、磨、鉆等)、熱冷變形(沖、壓、卷、等)、焊接、裝配等制造工藝過程。若工藝規范制訂不合理，則金屬設備或構件在這些加工成形過程中，往往會留下各種各樣的缺陷。如機加工常出現的圓角過小、倒角尖銳、裂紋、劃痕；冷熱成形的表面凹凸不平、不直度不圓度和裂紋;在焊接時可能產生的焊縫表面缺陷(咬邊、焊縫凹陷、焊縫過高)、焊接裂紋、焊縫內部缺陷(未焊透、氣孔、夾渣),焊接的熱影響區更因在焊接過程經受的溫度不同，使其發生組織轉變不同，有可能產生組織脆化和裂紋等缺陷;組裝的錯位、不同心度、不對中及強行組裝留下較大的內應力等。所有這些缺陷如超過限度則會導致構件以及裝備早期失效。
　　使用操作不當和維修不當
　　使用操作不當時金屬裝備失效的重要原因之一，如違章操作,超載、超溫、超速;缺乏經驗、判斷錯誤;無知和訓練不夠;主觀臆測、責任心不強、粗心大意等都是不安全的行為。某時期統計260次壓力容器和鍋爐事故中,操作事故194次，占74.5%。裝備是要進行定期維修和保養的,如對裝備的檢查、檢修和更換不及時或沒有采取適當的修理、防護措施，也會弓|起裝備早期失效。