第1章 失效部件的宏觀部件與金相分析原理及方法
    1.1 零部件失效分析的基本步驟與目的
    1.現場了解情況，收集背景資料
    目的是對失效零件的工作狀態(tài)與整體情況有一個宏觀的定性了解。宏觀資料的收集對失效分析的整體判斷有重要的意義。一般要進行以下幾方面工作：首先要了解失效零件的服役狀況，分清失效零件與其他零件的關系，初步判斷受力狀態(tài)與發(fā)生破壞的位置，了解失效零件占整個出廠同類零件的數量，詳細了解失效零件的材料與加工工藝等。
    無論如何強調此項工作的重要性也不會過分。例如很多情況下制造方都懷疑由于原材料有冶金缺陷等質量問題造成產品失效。這時可以通過了解失效零件的數量來進行初步的判斷。如果一批原材料制造的同種零件中，僅少數幾件發(fā)生破壞，一般就可以初步判斷與原材料冶金質量關系不大。因為如果一批原材料質量有問題，質量缺陷不會僅集中在材料某一個部位，一般是分布在整批材料中。所以很多零件均會受到原材料的影響，發(fā)生破壞零件的數量就不會太少。
    2.對失效的零件及相關的零件進行宏觀分析
    利用肉眼或者放大鏡對斷裂的樣品進行觀察。必須要仔細觀察斷口的形貌及表面顏色等，分析斷裂的位置，盡量找到裂紋源位置并記錄與照相。目的是幫助判斷斷裂的原因。同時一個正確的失效原因分析應該能夠對宏觀現象提供一個合理的解釋。
    3.進行定性或定量的力學分析
    目的是確定零件的受力狀態(tài)，判斷零件是在何種應力作用下失效的。如果不是在零件受力最大的部位發(fā)生破壞，就有理由認為材料的組織可能存在問題，或者在工作中受到不應有的外力作用。對于一些大型構件破壞往往需要采用有限元等方法進行構件各個部位受力情況的定量分析，將各個部位受到應力值與材料性能指標進行對比分析，從中得到關于零部件失效原因的重要信息。
    4.對失效的零部件進行性能測定
    目的是與要求的性能標準值進行對照，判斷是否達到要求。在可能的情況下盡可能在斷口附近截取樣品。
    5.金相組織分析
    目的是判斷是否與要求的組織相吻合，有時要配合掃描電鏡甚至透射電鏡進行分析。
    6.化學成分分析
    目的是判斷與樣品標準要求的成分是否符合。
    7.斷口與組織的電鏡分析
    采用掃描電鏡對斷口進行分析，目的是根據斷口上顯示的微觀形貌，進一步明確斷裂的機理。有時采用光學顯微鏡難于確定材料內部微觀組織，此時可以采用透射電鏡對材料微觀組織進行分析；
    8.在模擬條件下做實驗，失效模擬
    目的是對失效分析的機理進行驗證。在一般失效分析中不會進行。
    應該說明的是并不是所有情況下均要完整地進行上述全部的步驟，有些情況下僅做其中的幾個步驟就可以判斷出失效的原因。但是在一般金屬材料的失效分析中，1、2、3、5這幾個步驟往往是必須要做的。
    目前有多種先進的分析測試手段，對正確地進行失效分析起到重要作用。但是如何合理地使用，降低失效分析的成本，提高失效分析的效率也是重要的問題。
    對于一些初次涉及失效分析領域的科技人員存在一種傾向，輕視宏觀分析與金相分析。對任何失效問題均采用SEM、TEM等手段進行分析，實際上這樣分析往往達不到理想效果。實踐經驗表明目前許多失效零部件，只需要采用宏觀分析方法配合使用光學顯微鏡分析組織，就能夠得到正確結論。這些試驗方法對現場技術人員是有條件實現的，而且是最實用的。同時宏觀分析也是進行SEM分析的基礎，因此本章僅對這些最基本的試驗方法進行論述。對于一些先進試驗手段（如透射電鏡、掃描電鏡分析等）已有許多專門論著，本書中不做闡述。
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