失效分析的规范化程序

      “失效分析”就是对失效件的失效现象进行分析，以确定失效的原因。通常也会对如何防止失效指出一个解决的方向或解决的办法，并进一步研究失效的预测和预防。失效分析的领域非常广，是涉及许多学科的一门综合性应用学科；得到国内外工程界的普遍重视，对现代工业的发展起着主要作用。在先进国家中，失效分析已发展成为一种行业。确定失效的机（原因）可为改进产品涉及、规范操作程序和正确的构件（产品）使用提供可靠的依据，是新产品开发、完善和发展过程中的比经环节，并且在市场经济的环境中，失效分析在确定诉讼的赔偿责任时能起决定性的作用。由此可知，失效分析工作的难度是相当大的，不仅涉及高科技，有许多学科高度综合的困难，还有非技术性的困难，如经济等巨大利益的驱动，因而失效分析工作也会有失败的可能。
      在我国的现代化进程中，国民经济年年高速持续地发展，新产品不断推出，势必会出现各种大小事故和大量的、多方面的失效分析需求，可以预期在不远的将来，失效分析必将逐渐发展称为一种行业。众所周知，失效分析工作的成败不但影响技术的改进和进步，而且含有巨大的经济效益，绝不能由于某些技术难度或者小圈子利益考虑而使失效分析工作流产，因为这将导致更大的国家、社会损失。所以，要使失效分析工作能找到失效的本来面貌，得到科学的结论，必须有一个科学的、完整的规范化失效分析的操作程序，以保证失效分析的客观性和正确性。先归纳介绍两个美国公认的，也可以说是国际公认的失效分析步骤和程序，以供参考。

1、BROOKS失效分析程序
      BROOKS是美国失效分析界的权威人士，早在1975年第8版的美国权威著作“金属手册”中，就明确提出了他的失效分析程序，至今仍一直为世界失效分析界所公认。2002年BROOKS在其新出版的失效分析专著中，仍然基本沿用了这以失效分析程序，该程序如下：
1、失效情况的描述
      必须以技术文件形式记述失效的历史情况。如失效的特征过程、失效件的原设计要求以及失效件的使用情况和环境。特别是有关的照片资料和多媒体资料。
2、目视观察。
      失效件失效后的总的形貌也应记入上述文件。必须进行断口表面或其他重要的失效特征的保护，不得造成任何损害。
3、机械设计分析（应力分析）
      当失效件是重要的承载构件时，应进行强度分析（应力分析），正确评估其承载能力或其他力学性能。这会有助于确定失效件是否具有足够的尺寸和合适的形状，以满足设计要求；从而可能找出失效的原因。
4、化学成分设计分析
      据此可考察材料的力学性能、工艺性能和抗腐蚀性能。
5、制造过程及其各工艺环节分析
      错误的加工工艺往往是导致失效的主要原因。如不合格的原材料、各种热加工工艺的错误和机加工、磨削的错误等等。
6、宏观断口形貌检查
      在目视和低倍放大下检查断口表面时，往往可以发现明显的形貌特征，再按断裂特征和载荷性质之间的关系来推断断裂的模式。
7、微观断口分析
      包括断口显微形貌（断口组织）试验和局部化学成分分析，以此确定断裂机理。通常都是采用电子显微镜检查。
8、金相检验
      金相试样的制备需在失效件上切片。这可能要求有关各方在切片前取得一致。金相检验材料的显微组织，有助于确认热处理的质量情况，为失效原因提供依据。
9、性能检验
      与设计所对应的性能试验。这种确定性能的试验通常是破坏性的试验，在不允许对失效件做破坏性取样时，可以用硬度试验来推断其力学性能，如屈服强度等。
10、失效模拟
      模拟失效的原因，制作与失效件相同的构件，使之在设计要求的真实工况下运行，这时非常昂贵但却可信的试验，只有在特殊需要下才做。

2、ASM失效分析程序
      ASM是美国金属学会的缩写。ASN是美国金属失效分析行业的权威机构，它所推出的失效分析程序似乎更具行业的权威性，对失效分析的同行理应有一些约束力，该程序如下:
1、收集背景资料并选取试样；
2、对失效零件进行初步考察（目视观察及作记录）；
3、无损检测分析；
4、机械试验（包括硬度与韧性试验等）；
5、选择、标记编号、保存所有试样（整理试样）；
6、宏观断口组织检查及分析（断口表面、二次裂纹及其他表面现象；含扫描电镜检查）；
7、微观显微镜检查及分析（包括光学显微镜及电子显微镜检查）；
8、选择与制备金相检验切片；
9、检查与分析金相检验切片；
10、确定失效机理；
11、化学分析（试块分析、局部取样分析、表面腐蚀产物分析、镀层和涂料分析以及显微探针试验）；
12、断裂力学分析；
13、在模拟的服役条件下做试验（特殊情况下才做的试验）；
14、分析全部证据，得出正式结论并写出报告（可含建议书）

3、比较      
      把上述两套失效分析程序进行比较，可以发现这两套程序是完全等效的。
1、BROOKS程序是偏重于原理和分析的角度来进行归纳；
2、ASM程序是着眼与实际的技术性和可操作性角度进行归纳；
      两套程序的实质是相同的，可随客观条件的需要相互替代。事实上，这两套程序已推行多年，在国际上并无相反意见。至今仍在运用，所以都可作为失效分析工作的规范化程序。