2.3 失效分析技术应用

2.3.1 失效分析的必要性

随着科学技术和工业生产的迅速发展，材料的质量和零部件的精度虽得到很大提高，但各行业中使用的产品及其零部件早期失效仍时有发生。产品在生产制造或使用过程中，由于各种原因，丧失或达不到设计规定的功能，或者产生断裂，有的失效甚至重复发生，不能安全可靠地进行运转和继续服役。产品的失效不仅会对企业造成直接经济损失，往往还会引起产品减产或停产，实际损失巨大；失效引起人员伤亡事故时，损失更是难以用经济数字来表示。所以，当产品失效时，有必要针对失效件进行分析，找出产品失效的模式和原因，弄清失效的机理和规律，避免失效的再次发生和更大的经济损失。

1）失效分析有助于责任判定。很多失效事故不仅仅要求找到失效原因，改进和优化工艺；很多时候需要失效分析机构给出仲裁结论，判定责任，相关方以此为依据进行赔偿事宜的谈判。例如：某车用螺栓在使用过程中发生断裂，供货方发现使用方在装配时不使用扭矩扳手，存在预紧力过大的情况，随即就把失效原因归结为装配问题；使用方将失效件送至失效分析机构分析后，发现螺栓心部硬度明显偏低，不符合订货技术要求，心部组织为回火索氏体和大量残留奥氏体，螺栓断裂系制造过程中的质量问题所导致的；供货方负主要责任，使用方虽然在装配环节存在问题，只负次要责任，供货方在见到失效分析报告后，同意赔偿损失。

世界经济日益成为紧密联系的一个整体，经贸往来愈加频繁，失效事故责任判定的工作意义会更大，也会更加引起政府部门和各企业的关注与支持。

2）失效分析是修订规范和标准的基础。随着企业生产和科研水平的提高，部分产品规范和标准逐渐不能满足使用需求，即需要对原有的规范和标准进行适当修订。修订工作的科学依据离不开产品的实际运行情况，而了解产品服役过程中的失效方式和预防失效的措施，才能有效指导规范和标准的修订。例如：某型车辆用扭杆在使用过程中发生断裂失效，经失效分析后认为是在热处理过程中引入了氢，导致扭杆发生氢致延迟断裂。该扭杆原热处理工艺采用氮气、甲烷裂解保护气氛，试验验证发现此工艺处理前后扭杆的氢含量高了一个数量级，且断口具有氢致断裂的“鸡爪痕”特征。科学的失效分析查明了真正的失效原因，为重新修订处理规范和工艺标准提供了准确有效的依据，在将热处理工艺改进为涂料保护后，改进工艺避免了失效的再次发生，提高了产品的耐久性。

3）失效分析有助于提高产品质量。多数产品在使用过程中发生的早期失效原因都是产品质量存在问题。通过失效分析将失效原因反馈到相关部门，使生产企业知道从哪些方面去调整、增强或采取相应改进措施，有助于产品的质量提高。例如，某车用板材在冷弯后发现数件产生裂纹，经失效分析查明原因为板材存在严重偏析，导致冷弯性能恶化，沿偏析带形成裂纹。将材料存在缺陷的失效原因反馈后，通过工艺改进和控制，消除了严重偏析，提高了产品质量。