金屬材料的失效形式及失效原因密切相關，失效形式是材料失效過程的表觀特征，可以通過適當?shù)姆绞竭M行觀察。而失效原因是導致構件失效的物理化學機制，需要通過失效過程調研研究及對失效件的宏觀、微觀分析來診斷和論證。隨著社會的進步和科技的發(fā)展，金屬制品在工業(yè)、農業(yè)、科技以及人們的生活各個領域的運用越來越廣泛，因此金屬材料的質量應更加值得關注。
失效模式:設計不當，材料缺陷，鑄造缺陷，焊接缺陷，熱處理缺陷。
金屬材料失效機理將失效分為：斷裂失效；變形失效；磨損失效；腐蝕失效等四種類型。
_20220309145458_669.jpg "金屬材料失效分析（Failureanalysis）")
（1）變形失效
所謂變形通常是機械構件在外力作用下，其形狀和尺寸發(fā)生變化的現(xiàn)象。從微觀上講是指金屬材料在外力作用下，其晶格產生畸變。若外力消除，晶格畸變亦消除時，這種變形為彈性變形；若外力消除，晶格不能恢復原樣，即畸變不能消除時，稱這種變形為塑性變形。變形失效是指機械構件在使用過程中產生過量變形，即不能滿足原設計要求時變形量。一般情況下將變形失效分為彈性變形失效和塑性變形失效兩種。彈性變形失效將使機械構件表面不留任何損傷痕跡，僅是金屬材料的彈性模量發(fā)生變化，而與機械構件的尺寸和形狀無關；塑性變形失效將導致機械構件表面損傷，其機械構件的形狀與尺寸均發(fā)生變化。
（2）磨損失效
磨損是摩擦作用下物體相對運動時，表面逐漸分離出磨屑而不斷損傷的現(xiàn)象。
磨損失效是指由于磨損現(xiàn)象的發(fā)生使機械零部件不能達到原設計功效，即不能達到原設計水平。
磨損失效的類型有：①粘著磨損失效；②磨粒磨損失效；③腐蝕磨損失效；④變形磨損失效；⑤表面疲勞磨損失效；⑥沖擊磨損失效；⑦微振磨損失效等。
（3）斷裂失效
斷裂是指金屬或合金材料或機械產品在力的作用下分成若干部分的現(xiàn)象。它是個動態(tài)的變化過程，包括裂紋的萌生及擴展過程。斷裂失效是指機械構件由于斷裂而引起的機械設備產品不能完成原設計的功能。
斷裂失效類型有如下幾種：①解理斷裂失效；②韌窩破斷失效；③準解理斷裂失效；④疲勞斷裂失效；⑤蠕變斷裂失效；⑥應力腐蝕斷裂失效；⑦沿晶斷裂失效；⑧液態(tài)或固態(tài)金屬脆性斷裂失效；⑨氫脆斷裂失效；⑩滑移分離失效等。
（4）腐蝕失效
腐蝕是指金屬或合金材料表面因發(fā)生化學或電化學反應而引起的損傷現(xiàn)象。
金屬腐蝕雖然在酸洗、化學電源、電解加工、金相浸蝕等方面起著有益于人類的作用，但是它在國民經濟上所造成的損失是相當嚴重的。由于腐蝕作用是機械構件喪失原設計功能的現(xiàn)象稱為腐蝕失效。腐蝕失效的類型有：①直接化學腐蝕失效；②電化學腐蝕失效；③點腐蝕失效；④局部腐蝕失效；⑤沿晶腐蝕失效；⑥選擇性腐蝕失效；⑦縫隙腐蝕失效；⑧生物腐蝕失效；⑨磨損腐蝕失效；⑩氫損傷失效；應力腐蝕失效等。
常用手段
金屬材料微觀組織分析：
金相分析
X射線相結構分析
表面殘余應力分析
金屬材料晶粒度
成分分析：直讀光譜儀、X射線光電子能譜儀(XPS)、俄歇電子能譜儀(AES)等
物相分析：X射線衍射儀（XRD）
殘余應力分析：x光應力測定儀
機械性能分析：萬能試驗機、沖擊試驗機、硬度試驗機等
金屬材料失效分析方法
為了取得更好的分析效果，失效分析除了要對產品使用背景做到精確了解，最主要是要輔以一系列其他的檢驗方法，如無損檢測、機械性能試驗、金相檢驗、化學分析、X射線分析、斷裂韌性試驗、電子能譜分析、模擬試驗等。最后將上述分析和試驗的結果與數(shù)據(jù)進行綜合分析，并提出改進措施，寫出失效分析報告。
（1）原始資料的收集構件服役前的全部經歷，構件的服役歷史和失效時的現(xiàn)場情況等。此外，還要從散落的失效殘骸或相關聯(lián)之樣品中選擇有分析價值的樣本。
（2）失效樣件的選擇與保存失效樣品是失效分析的第一手資料，是失效分析的依據(jù)，在失效發(fā)生后應小心謹慎收集，妥為保存，切記避免污染。
（3）失效樣品分析在失效事故中，一般都要形成斷口、裂紋或其它外觀不良等，因此對不良部位的分析是失效分析的最重要的分析手段。斷口分析包括宏觀斷口觀察和微觀斷口分析。
（4）其它檢驗分析為更好地獲得分析結果，除了對關鍵部位觀察分析之外，還必須進行化學、力學、物理等試驗分析。化學分析包括常規(guī)的、局部的、表面的和微區(qū)的化學分析;金相檢驗;結構分析;模擬試驗,例如對溫度、介質濃度等環(huán)境因素對失效的影響的模擬等。
（5）綜合分析失效分析進行到一定階段，需要對從各種檢查和試驗所獲得的結果和基本試驗數(shù)據(jù)進行全面的分析研究。
