近年来，随着金属材料越来越广泛的运用于生产生活的各个领域，材料失效问题也日显突出。材料失效主要是指机械构件由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而引起的机械构件不能完满地完成预定的功能。金属材料在各种工程应用中的失效模式主要由断裂、腐蚀、磨损和变形等。金属材料检测分析范围涉及对黑色金属、有色金属、机械设备及零部件等的机械性能测试、化学成分分析、金相分析、精密尺寸测量、无损探伤、耐腐蚀试验和环境模拟测试等。

为提高产品信誉，必须要使产品质量可靠，但是在设计及加工生产技术上要求产品达到完全可靠是不可能的，所以要求尽可能地降低产品的事故率。对于机械产品在使用过程中常常发生断裂、变形、磨损、腐蚀等失效现象的发生，找出失效要本原因并提出改进措施，必须开展失效分析实例的研究。

金属材料检测分析原理

五大元素通常指钢铁中存在的锰、磷、硅、碳、硫元素，是钢铁中最重要的也是最基本的元素，是区分普通钢铁的牌号及品质，它们的含量直接影响钢铁的机械性能。常见的金属元素分析试样有： 各类水质，土壤，矿物，废弃物，纺织品，化妆品，橡塑材料等。

金属元素分析在国内冶金，铸造，机械，矿产领域非常常见。实验室配备有电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-OES）、原子吸收光谱仪（AAS）、X射线荧光光谱仪（XRF）、电位滴定仪、分光光度计、氮氧仪、碳硫仪等各类高精度化学检测仪器。可以分析的元素有碳元素、硫元素、硅元素、锰元素、磷元素、铬元素、钙元素、镍元素、铜元素、钼元素、钒元素、钛元素、铌元素、钽元素、钨元素、镉元素、铁元素、锌元素、镁元素、铝元素、铅元素、锡元素、砷元素、锑元素、铋元素、氮元素、氢元素、氧元素、钴元素等。

一、检测材料范围

1、碳钢、低合金钢、中合金钢、高合金钢、不锈钢、工具钢、粉末冶金钢材。

2、铁、铝合金、镍合金、钛合金、锌合金、电镀材料、铜合金。

3、 钢铁材料：结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金、铬、锰及其合金。

4、金属及其合金：轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属。

5、特种金属材料：功能合金、金属基复合材料。

6、 进口金属材料：生铁、钢锭、钢坯、型材、线材、金属制品、有色金属及其制品。

检测材料分析项目

常规元素分析：品质（成份分析）、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、碳(C)、硫(S)、镍(Ni)、铬(Cr)、铜(Cu)、镁(Mg)、钙(Ca)、铁(Fe)、钛(Ti)、锌(Zn)、铅(Pb)、锑(Sb)、镉(Cd)、铋(Bi)、砷(As)、钠(Na)、钾(K)、铝(Al)、牌号测定、水份。

贵金属元素分析：银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)、钌(Ru)、铱(Ir)、锇(Os)。

金属机械强度检测：屈服强度、延伸率、弯曲试验、洛氏强度、抗拉强度拉断荷重、应力松弛试验、镀锌量测试、附着力测试、浸铜试验、高低温拉伸试验、压缩试验、剪切试验、扭转试验 。

重点分析项目

化学性能：抗蚀性、抗氧化性。

物理性能：密度、熔点、热膨胀性。

机械性能：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、塑性、硬度、疲劳、 冲击韧性、耐久性、弹性模数、韧性 。

二、金属类型以及未知金属成分分析

1、不锈钢成分分析—不锈钢牌号鉴定：304、304L、316等不锈钢；元素含量检测：镍Ni、铬Cr、钼Mo、铁Fe等。

2、合金成分分析检测——铜合金、铝合金、锌合金、焊锡及其他合金：碳C，氮N，硫S，磷P，硅Si，铜Cu，铁Fe，铝Al，锡Sn，钼Mo，镍Ni，铬Cr，锰Mn，钛Ti，钨W，铅Pb，锌Zn。

3、金属材料中常规金属元素分析检测、氧氮氢气体元素检测、贵金属检测、重金属检测、RoHS检测及其他各类材料金属成分检测。

材质：铁基合金（碳钢，不锈钢，工具钢，铸铁等） 。

铜基合金（纯铜，黄铜，白铜，青铜等）。

铝基合金（变型铝，铸铝，纯铝等） 。

镁基合金（镁铝锌，镁铝硅等）。

镍基合金（高温合金，精密合金等）。

钛基合金（纯钛，T,TC11等），锡基合金（纯锡，铅锡合金，无铅焊锡等），锌基合金（纯锌，锌铝合金等） 。

三、金属材料失效分析方法

为了取得更好的分析效果，失效分析除了要对产品使用背景做到精确了解，最主要是要辅以一系列其他的检验方法，如无损检测、机械性能试验、金相检验、化学分析、X射线分析、断裂韧性试验、电子能谱分析、模拟试验等。最后将上述分析和试验的结果与数据进行综合分析，并提出改进措施，写出失效分析报告。

（1） 原始资料的收集

构件服役前的全部经历，构件的服役历史和失效时的现场情况等。此外，还要从散落的失效残骸或相关联之样品中选择有分析价值的样本。

（2 ）失效样件的选择与保存

失效样品是失效分析的第一手资料，是失效分析的依据，在失效发生后应小心谨慎收集，妥为保存，切记避免污染。

（3 ）失效样品分析

在失效事故中，一般都要形成断口、裂纹或其它外观不良等，因此对不良部位的分析是失效分析的最重要的分析手段。断口分析包括宏观断口观察和微观断口分析。

（4 ）其它检验分析

为更好地获得分析结果，除了对关键部位观察分析之外，还必须进行化学、力学、物理等试验分析。化学分析包括常规的、局部的、表面的和微区的化学分析;金相检验;结构分析;模拟试验,例如对温度、介质浓度等环境因素对失效的影响的模拟等。

（5 ）综合分析

失效分析进行到一定阶段，需要对从各种检查和试验所获得的结果和基本试验数据进行全面的分析研究。

四、金属材料失效分析的意义：

1.失效分析可以减少和预防同类失效现象的发生，从而减少经济损失和提高产品质量。

2.为企业技术开发、技术改造提供信息，增加企业产品技术含量，从而获得更大的经济效益。

3.分析机械零件失效原因，为事故责任认定、侦破刑事犯罪案件、裁定赔偿责任、保险业务、修改产品质量标准等提供科学技术依据。

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