冶金故障分析有助于防止未来的故障

当组件出现故障时，可能会影响货物的交付和公众的安全，并导致昂贵的维修和停机时间。进行冶金失效分析以了解零件失效的原因对防止今后发生故障至关重要。

在研究失效部件时，分析人员必须考虑失效的广泛可能性。虽然一些错误可以归结为一个单一的主要原因，但它是常见的多个次要因素的贡献。故障分析人员必须评估所有可用的证据，准备一个关于故障原因的假设。

研究中最常见的失效类型是断裂。断裂往往会产生最严重的后果，特别是当承重构件失去承载预期载荷的能力时。其他类型的故障可能与变形、磨损或腐蚀有关。

失效分析工具

一个装备精良的材料实验室将拥有大多数有效分析这些类型故障的工具。这些工具包括低功率立体显微镜、金相设备、硬度测试器、光谱仪和扫描电子显微镜(SEM)。

冶金失效分析过程

分析失效零件的过程从收集背景信息开始。了解零件和材料的规定要求是很重要的。这些信息通常以零件图纸和参考材料规范的形式提供。同样重要的是，要知道零件的预期性能是什么，以及失败的零件与预期相比如何。对制造工艺的任何更改都应报告给故障分析人员。例如供应商变更、设计变更、材料变更、热处理变更等。

失效分析过程的下一步是对金属部件进行目视检查。在目视检查中需要注意、记录和拍照的特征包括断裂、断裂起源区域、零件的损伤、残留物、腐蚀产物和腐蚀坑的存在。在某些情况下,无损检测如果裂缝不容易看到，或者裂缝可能存在于表面以下，则可以保证。化学分析和硬度测试在大多数情况下执行，以验证零件是否符合规定的要求。如果有足够的材料，拉伸试验和影响测试有助于理解金属的固有力学性能。

分析揭示了什么

电子显微镜是在失效零件的金相分析．电子显微镜是验证断裂方式的最佳手段。肉眼和低功率光学显微镜通常不足以揭示骨折的真实形态。例如，考虑螺栓头的断裂面。断裂相对平坦，常伴有疲劳开裂。

用低倍立体显微镜仔细观察断裂起源区域，可以发现相对粗糙的纹理，但断裂的形态仍然不清楚。通过电镜检查断裂源区域，发现脆性沿晶断裂和韧窝断裂的混合断裂形态。通过扫描电子显微镜观察到的断裂特征证实了该断裂不是疲劳断裂。进一步的调查表明骨折是由于氢脆．

金相学是金相研究的重要一步冶金失效分析的过程。检查微观组织有助于验证是否采用了适当的热处理工艺。金相学还可以识别材料中是否存在可能对零件性能产生有害影响的材料异常。

所有的拼图碎片

在收集了所有的信息并完成了分析之后，就可以根据现有的证据得出结论了。

这项调查可以看作是一个法医难题。拼图的碎片越多，测试结果就越有说服力。为了节省时间和金钱，人们常常要求冶金学家尽量减少所进行的试验量。由于害怕对冶金学家的最终结论产生偏见，不提供有关该部件的背景信息也可能是很诱人的。然而，我们应该理解，限制测试的数量并保留重要信息将有效地消除那些对获得正确的最终结论至关重要的谜题。如果不能正确理解失败的原因，预防未来失败的纠正措施可能是无效的。

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