金屬構(gòu)件加工成形過(guò)程中，由于工藝自身特點(diǎn)和技術(shù)水平的制約，每一種工藝都有各自不同的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)，引起金屬構(gòu)件失效。通過(guò)失效分析，尋找失效原因，改進(jìn)工藝。
鑄坯/板材等
1、冷隔，2、氣孔，3、針孔，4、縮孔，5、疏松，6、夾雜物，7、偏析，8、熱裂紋，9、冷裂紋，10、折疊，11、分層，12、氧化和脫碳等
焊接件
1、焊接裂紋，2、氣孔，3、夾渣，4、未填滿，5、未焊透，6、過(guò)燒，7、焊縫成形不良等
案例1 精軋螺紋鋼筋斷裂失效分析
1.情況簡(jiǎn)介
材質(zhì)：40SiMnV
熱加工工藝：將規(guī)格為Φ150mm的圓坯經(jīng)17道軋制過(guò)程而軋成規(guī)格為Φ32mm的螺紋鋼筋。
熱處理工藝：淬火+中溫回火，組織為回火屈氏體。
某建筑工地在運(yùn)送一批螺紋鋼筋過(guò)程中發(fā)現(xiàn)部分產(chǎn)生斷裂和嚴(yán)重開(kāi)裂現(xiàn)象，為查明原因，將多支缺陷鋼筋送檢分析。
分析內(nèi)容包括——成分分析、金相分析、斷口分析
2.嚴(yán)重開(kāi)裂螺紋鋼筋斷口局部宏觀形貌
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3.化學(xué)分析
一般鋼種要求五害元素單項(xiàng)含量<200ppm（0.020%）
五害元素Sn As嚴(yán)重偏高，其它如Si、Mn、P、S、Al、V等元素心部的含量也高于表面含量，心部存在明顯的成分偏析40SiMnV
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4.金相分析
基體大量硫化物3.0級(jí) 表面脫碳層深度0.3mm，內(nèi)部偏析嚴(yán)重，組織呈枝晶狀分布 心部存在大裂紋
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5. 斷口分析
中間部位斷口木紋中大量夾雜物，兩側(cè)區(qū)域沿晶“延性”開(kāi)裂 晶界上有五害元素偏聚
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6. 分析意見(jiàn)
1 化學(xué)分析：五害元素Sn和As含量均嚴(yán)重偏高，部分元素Si、Mn、P、S、Al、V等心部含量高于表面，心部存在明顯成分偏析。
2 金相分析：橫截面最表面有深度約0.3mm的脫碳層，脫碳層組織為鐵素體＋少量回火屈氏體。次表面部位基體成分呈柱狀偏析，組織為呈枝晶狀分布的不均勻分布的回火屈氏體；心部裂紋周?chē)w成分偏析嚴(yán)重，組織為回火屈氏體＋網(wǎng)狀鐵素體。
3 斷口分析：中間部位斷口均呈木紋狀，木紋中有大量硫化物夾雜偏聚。斷口兩側(cè)為脆性沿晶“延性”開(kāi)裂特征，晶界上有五害元素偏聚，形成液膜，弱化晶界，造成沿晶開(kāi)裂。
4 鑄坯整體五害元素Sn和As嚴(yán)重偏高，這些低熔點(diǎn)的五害元素在晶界上偏聚，破壞鋼的晶間結(jié)合力，同時(shí)鑄坯心部存在硫化物偏聚，二者共同作用，導(dǎo)致鑄坯心部產(chǎn)生晶間裂紋。同時(shí)由于鑄坯成分偏析嚴(yán)重，心部組織狀態(tài)不佳，也將促使后續(xù)連軋過(guò)程中螺紋鋼筋心部裂紋擴(kuò)展，將螺紋鋼筋從中間部位“一分為二”裂開(kāi)。
案例2 連軋輥早期斷裂失效分析
1. 情況簡(jiǎn)介
進(jìn)口連軋機(jī)上輥使用僅一周就發(fā)生橫向斷裂。
宏觀觀察：該軸斷于軋輥輥頸的過(guò)度圓弧根部位置，斷裂輥頸的斷口平齊無(wú)變形，為快速脆性斷裂
該軋輥采用金屬冷模立式鑄造；材質(zhì)為球磨鑄鐵，經(jīng)熱處理得到針狀貝氏體基體組織。
輥面硬度要求范圍為400—440HB，輥頸硬度值范圍為300—400HB。抗拉強(qiáng)度Rm≥600MPa。
2. 進(jìn)口軋輥輥頸早期斷裂宏觀形貌
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3. 化學(xué)分析
在1/2半徑部位取樣分析
結(jié)果表明：碳、硅含量均低于技術(shù)指標(biāo)
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4. 性能試驗(yàn)
在1/2半徑部位取樣試驗(yàn)，結(jié)果表明：抗拉強(qiáng)度和硬度試驗(yàn)結(jié)果均低于技術(shù)指標(biāo)
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5. 金相分析
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部位基體組織為：針狀貝氏體+粒狀貝氏體+少量的片狀珠光體。
滲碳體呈網(wǎng)狀分布于晶界上，滲碳體級(jí)別為滲5。磷共晶級(jí)別為磷1。
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6. 斷口分析
橫斷輥頸斷口分析——
裂紋開(kāi)裂于圓弧根部，此處開(kāi)裂與圓弧過(guò)渡部位加工精度不佳，導(dǎo)致應(yīng)力集中有關(guān)。電鏡下觀察，圓弧部位開(kāi)裂源區(qū)有較深的二次裂紋，開(kāi)裂源區(qū)呈沿晶界開(kāi)裂特征，這與組織中存在沿晶脆性滲碳體網(wǎng)相關(guān)。
1/2R部位裂紋擴(kuò)展區(qū)斷口形貌為解理+準(zhǔn)解理。
心部部位斷口不致密，有較多的疏松缺陷。
拉伸試樣斷口分析——
由于抗拉強(qiáng)度偏低，所以對(duì)拉伸試樣的斷口也進(jìn)行了觀察分析，石墨分布較均勻，但基體上可見(jiàn)較粗大的針狀組織形貌特征，其高倍形貌為解理形態(tài)。在斷口的邊緣，觀察到較深的二次裂紋，還有一些光滑的疏松缺陷，這些裂紋和疏松缺陷的存在將減少有效承載面積，導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度降低。
7 斷輥輥頸表面至心部各部位斷口形貌
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8 分析意見(jiàn)
軋輥輥頸C、Si含量明顯偏低，不符合技術(shù)要求。
斷裂輥頸組織為針狀貝氏體＋粒狀貝氏體＋片狀珠光體的混合組織；石墨球化狀態(tài)不佳，多為團(tuán)狀和碎塊狀；在晶界上還分布有較多的網(wǎng)狀滲碳體和磷共晶脆性相。
斷裂輥頸部位的硬度偏低（HB322）、抗拉強(qiáng)度（500Mpa）明顯低于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求（HB 330-400 、Rm≥600Mpa）。
斷裂輥頸的斷口平齊無(wú)變形，為典型的快速脆性斷裂。
造成軋輥僅運(yùn)行一周就發(fā)生輥頸部位橫向脆斷的主要原因是化學(xué)成分不合、基體組織狀態(tài)不佳、石墨球化質(zhì)量不好、晶界存在脆性相、內(nèi)部不致密有較多疏松缺陷等，導(dǎo)致輥頸性能偏低。
輥頸斷于軋輥根部圓弧倒角部位，肉眼觀察圓弧過(guò)渡不夠圓滑，有明顯的加工痕跡，此處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而引發(fā)裂紋的產(chǎn)生，這是軋輥斷于輥頸部位的另一重要原因。
