零件一个小小的瑕疵就可能毁掉一台汽车:失效分析实例

材料开裂是日常工作中遇到的最多的一种故障形式，材料开裂与材质、结构、受力方式、使用环境等多方面的因素有关。从材料的角度对开裂原因进行调查解析可以快速实施对策避免故障的批量发生，而显微断面分析是故障原因分析的重要一种手段。

在近期的工作中遇到了某零件在打螺栓作业的过程中发生开裂的情况， 需要对故障零件进行更换，不仅严重影响了品质，同时也增加了返修作业工时。通过对断裂部位的断面分析希望可以找到零件断裂的真正原因。

通过对零件外观进行观察，发现开裂的部位，形状以及裂纹长度基本一致。因此初步确认开裂的原因基本一致。

通过对作业者的询问以及作业观察，发现人为所致的可能性比较小，初步怀疑是材料的制造原因。通过目视很难分辨断裂的故障模式，需要借助显微镜来进行进一步的故障解析。

通过对零件进行拆解，在显微镜下对断面形貌进行初步观察时，发现其断面上存在一个缺陷部位，并且通过进一步的造影技术，发现其颜色与其它部位明显不同。

再进一步对缺陷部位和一般部位进行放大观察，发现其在表面形貌上存在很大差异，相比一般部位的脆性断裂，缺陷部位的表面光滑，与正常状态下的结晶形貌完全不同。通过查询资料，确认到此零件属于铸造零件，因此怀疑此缺陷是在铸造过程中产生的。

但是本次材料开裂是不是就一定是这个铸造缺陷导致的呢？为了弄清楚这个问题，在显微镜下对缺陷部位周边的材料形貌进行观察，最终在造影技术的帮助下，发现了明显的类似河流状的裂纹区，沿着裂纹的走向进行观察，最终确认到其裂纹产生的起点是缺陷部位。而裂纹的终点正好是螺栓孔的位置。

通过这一系列的观察，其实材料故障原因已经很明确了，就是因为材料的铸造缺陷导致的材料开裂。那为什么是在零件螺栓安装过程中发生了开裂而不是安装前发生的呢？在观察缺陷部位时，除了发现其表面光滑以来，并没有发现杂质或者气孔的存在。因此怀疑是材料浇筑过程中因为温度管理不彻底导致的局部温差过大形成的缺陷。而这种缺陷在外观上无法识别，对于强度也影响较小，但是在缺陷部位会有应力残留，螺栓安装过程中，由于外力作用使得应力进一步集中，最终发生了材料断裂。