金属材料的失效形式及失效原因密切相关，失效形式是材料失效过程的表观特征，可以通过适当的方式进行观察。而失效原因是导致构件失效的物理化学机制，需要通过失效过程调研研究及对失效件的宏观、微观分析来诊断和论证。随着社会的进步和科技的发展，金属制品在工业、农业、科技以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，因此金属材料的质量应更加值得关注。

失效模式:设计不当，材料缺陷，铸造缺陷，焊接缺陷，热处理缺陷。

金属材料失效机理将失效分为：断裂失效；变形失效；磨损失效；腐蚀失效等四种类型。

（1）变形失效

所谓变形通常是机械构件在外力作用下，其形状和尺寸发生变化的现象。从微观上讲是指金属材料在外力作用下，其晶格产生畸变。若外力消除，晶格畸变亦消除时，这种变形为弹性变形；若外力消除，晶格不能恢复原样，即畸变不能消除时，称这种变形为塑性变形。变形失效是指机械构件在使用过程中产生过量变形，即不能满足原设计要求时变形量。一般情况下将变形失效分为弹性变形失效和塑性变形失效两种。弹性变形失效将使机械构件表面不留任何损伤痕迹，仅是金属材料的弹性模量发生变化，而与机械构件的尺寸和形状无关；塑性变形失效将导致机械构件表面损伤，其机械构件的形状与尺寸均发生变化。

（2）磨损失效

磨损是摩擦作用下物体相对运动时，表面逐渐分离出磨屑而不断损伤的现象。

磨损失效是指由于磨损现象的发生使机械零部件不能达到原设计功效，即不能达到原设计水平。

磨损失效的类型有：①粘着磨损失效；②磨粒磨损失效；③腐蚀磨损失效；④变形磨损失效；⑤表面疲劳磨损失效；⑥冲击磨损失效；⑦微振磨损失效等。

（3）断裂失效

断裂是指金属或合金材料或机械产品在力的作用下分成若干部分的现象。它是个动态的变化过程，包括裂纹的萌生及扩展过程。断裂失效是指机械构件由于断裂而引起的机械设备产品不能完成原设计的功能。

断裂失效类型有如下几种：①解理断裂失效；②韧窝破断失效；③准解理断裂失效；④疲劳断裂失效；⑤蠕变断裂失效；⑥应力腐蚀断裂失效；⑦沿晶断裂失效；⑧液态或固态金属脆性断裂失效；⑨氢脆断裂失效；⑩滑移分离失效等。

（4）腐蚀失效

腐蚀是指金属或合金材料表面因发生化学或电化学反应而引起的损伤现象。

金属腐蚀虽然在酸洗、化学电源、电解加工、金相浸蚀等方面起着有益于人类的作用，但是它在国民经济上所造成的损失是相当严重的。由于腐蚀作用是机械构件丧失原设计功能的现象称为腐蚀失效。腐蚀失效的类型有：①直接化学腐蚀失效；②电化学腐蚀失效；③点腐蚀失效；④局部腐蚀失效；⑤沿晶腐蚀失效；⑥选择性腐蚀失效；⑦缝隙腐蚀失效；⑧生物腐蚀失效；⑨磨损腐蚀失效；⑩氢损伤失效；应力腐蚀失效等。

常用手段

金属材料微观组织分析：

金相分析

X射线相结构分析

表面残余应力分析

金属材料晶粒度

成分分析：直读光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、俄歇电子能谱仪(AES)等

物相分析：X射线衍射仪（XRD）

残余应力分析：x光应力测定仪

机械性能分析：万能试验机、冲击试验机、硬度试验机等

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。