2.3 失效分析技術應用

2.3.1 失效分析的必要性

隨著科學技術和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，材料的質量和零部件的精度雖得到很大提高，但各行業(yè)中使用的產(chǎn)品及其零部件早期失效仍時有發(fā)生。產(chǎn)品在生產(chǎn)制造或使用過程中，由于各種原因，喪失或達不到設計規(guī)定的功能，或者產(chǎn)生斷裂，有的失效甚至重復發(fā)生，不能安全可靠地進行運轉和繼續(xù)服役。產(chǎn)品的失效不僅會對企業(yè)造成直接經(jīng)濟損失，往往還會引起產(chǎn)品減產(chǎn)或停產(chǎn)，實際損失巨大；失效引起人員傷亡事故時，損失更是難以用經(jīng)濟數(shù)字來表示。所以，當產(chǎn)品失效時，有必要針對失效件進行分析，找出產(chǎn)品失效的模式和原因，弄清失效的機理和規(guī)律，避免失效的再次發(fā)生和更大的經(jīng)濟損失。

1）失效分析有助于責任判定。很多失效事故不僅僅要求找到失效原因，改進和優(yōu)化工藝；很多時候需要失效分析機構給出仲裁結論，判定責任，相關方以此為依據(jù)進行賠償事宜的談判。例如：某車用螺栓在使用過程中發(fā)生斷裂，供貨方發(fā)現(xiàn)使用方在裝配時不使用扭矩扳手，存在預緊力過大的情況，隨即就把失效原因歸結為裝配問題；使用方將失效件送至失效分析機構分析后，發(fā)現(xiàn)螺栓心部硬度明顯偏低，不符合訂貨技術要求，心部組織為回火索氏體和大量殘留奧氏體，螺栓斷裂系制造過程中的質量問題所導致的；供貨方負主要責任，使用方雖然在裝配環(huán)節(jié)存在問題，只負次要責任，供貨方在見到失效分析報告后，同意賠償損失。

世界經(jīng)濟日益成為緊密聯(lián)系的一個整體，經(jīng)貿(mào)往來愈加頻繁，失效事故責任判定的工作意義會更大，也會更加引起政府部門和各企業(yè)的關注與支持。

2）失效分析是修訂規(guī)范和標準的基礎。隨著企業(yè)生產(chǎn)和科研水平的提高，部分產(chǎn)品規(guī)范和標準逐漸不能滿足使用需求，即需要對原有的規(guī)范和標準進行適當修訂。修訂工作的科學依據(jù)離不開產(chǎn)品的實際運行情況，而了解產(chǎn)品服役過程中的失效方式和預防失效的措施，才能有效指導規(guī)范和標準的修訂。例如：某型車輛用扭桿在使用過程中發(fā)生斷裂失效，經(jīng)失效分析后認為是在熱處理過程中引入了氫，導致扭桿發(fā)生氫致延遲斷裂。該扭桿原熱處理工藝采用氮氣、甲烷裂解保護氣氛，試驗驗證發(fā)現(xiàn)此工藝處理前后扭桿的氫含量高了一個數(shù)量級，且斷口具有氫致斷裂的“雞爪痕”特征。科學的失效分析查明了真正的失效原因，為重新修訂處理規(guī)范和工藝標準提供了準確有效的依據(jù)，在將熱處理工藝改進為涂料保護后，改進工藝避免了失效的再次發(fā)生，提高了產(chǎn)品的耐久性。

3）失效分析有助于提高產(chǎn)品質量。多數(shù)產(chǎn)品在使用過程中發(fā)生的早期失效原因都是產(chǎn)品質量存在問題。通過失效分析將失效原因反饋到相關部門，使生產(chǎn)企業(yè)知道從哪些方面去調整、增強或采取相應改進措施，有助于產(chǎn)品的質量提高。例如，某車用板材在冷彎后發(fā)現(xiàn)數(shù)件產(chǎn)生裂紋，經(jīng)失效分析查明原因為板材存在嚴重偏析，導致冷彎性能惡化，沿偏析帶形成裂紋。將材料存在缺陷的失效原因反饋后，通過工藝改進和控制，消除了嚴重偏析，提高了產(chǎn)品質量。