金属材料的几种典型失效形式

金属材料制成各种构件，在服役过程中，由于种种原因，有时会出现失效。构件失效，就无法满足正常的使用性能，有时还会造成事故。

构件的失效形式有哪些？

一、变形失效。构件在受到外力时，会产生一定的弹性变形，如果弹性变形量很小，则不至于影响其使用性能，但如果弹性变形超过了一定的限度，就无法保证构件的正常的使用性能。图1是跨度比较大的桥梁。

图1

如各种钢梁、桁架的挠度过大，不仅影响美观，安全性也会大受影响。车床主轴工作时弹性变形量过大，不仅会产生振动，还会降低加工精度，甚至直接导致零件无法使用而直接判废。

如果构件承受较大的力，产生塑性变形，构件的基本位置会发生相对改变，直接影响各部分的受力状态，引起运行故障，乃至出现事故。

蠕变失效。构件承受一定的载荷，长期在较高温度下运行，常常会发生蠕变。蠕变超标，会引起构件变形、应力松弛，从而导致构件失效。

二、断裂失效。断裂失效是构件在外力的作用下不同部分完全分离开来。根据断裂性质及断口特征又可分为不同的类别：

韧性断裂失效：构件断裂前出现明显的塑性变形，断面有明显的颈缩。

脆断失效：构件断裂前毫无征兆，断面平齐，无明显的塑性变形。图2为断裂失效构件。

图2

疲劳断裂失效：构件在循环载荷下出现的低应力脆断，断裂前亦无明显征兆。见图3。

图3

蠕变断裂失效：构件的蠕变变形量较大，导致构件断裂。

环境介质与应力共同作用下的失效：如腐蚀疲劳，应力腐蚀开裂，氢脆等等。

三、表面损伤失效。这类失效包括三类。

磨损失效。相互接触的构件表面发生相对运动，接触面会发生不同程度的磨损，磨损量过大，就会影响其表面粗糙度、尺寸变小、甚至表面剥落，造成失效。图4为表面磨损失效构件。

图4

腐蚀失效。腐蚀会改变构件的有效截面积，乃至出现断裂，从而使构件失效。

表面疲劳失效。相互接触的表面发生相对运动，会使接触表面产生疲劳而脱落，从而导致构件失效。表面疲劳失效有麻点和剥落两种情况。

来源于：鹿门幽人