材料失效分析 教学大纲

《材料失效分析》教学大纲

制定依据：本大纲根据2014版本科人才培养方案制定。

课程编号：E0491144

学 时 数：48

学 分 数：3

适用专业：金属材料工程专业

先修课程：XXXX 材料科学基础、现代材料检测技术、金属塑性成型原理等。 考核方式：考试

一、课程的性质和任务

性质：《材料失效分析》是金属材料工程专业的一门重要的专业课。当材料发生失效时，利用各种仪器和方法，从破损的形貌观察和破损成分分析，推断破损机制，并借此寻找原因。 任务：（1）掌握材料失效分析的基本概念；（２）掌握材料失效的基本形式；（3）了解材料失效分析的基本原理；（4）掌握分析实际材料失效的基本程序。

二、教学内容与要求

理论教学（44学时）

1、绪论（2学时）

（1）本课程的性质和任务；

（2）材料失效分析的相关概念；

（3）典型的材料失效的案例分析。

2、机械零件失效形式及诊断（2学时）

（1）材料失效形式的类型；

（2）机械零件失效原因。

3、常见失效形式及特征和诊断（10学时）

（1）常见失效形式：过量弹性变形失效、屈服失效、塑性断裂和脆性断裂失效、疲劳断裂失效、腐蚀失效和应力腐蚀失效、氢脆和腐蚀疲劳失效、磨损失效和蠕变失效基本概念；

（2）失效形式产生的条件和发生的过程；

（3）失效发生的原因和失效特征。

4、失效分析的思路与方法（2学时）

（1）失效分析思路；

（2）失效分析程序；

（3）失效分析步骤方法。

5、裂纹与断口分析（4学时）

（1）裂纹与断口的基本概念；

（2）裂纹与断口的鉴别方法；

（3）常见的几种断口的宏观与微观特征。

6、材料因素引起的失效（10学时）

（1）材料因素引起失效的原因分析思路；

（2）材料成分与失效的原因分析方法；

（3）杂质元素偏聚与晶界脆化基本原理及其失效分析；

（4）非金属夹杂物的形成及性质及其失效分析；

（5）材料的显微组织特性及其失效分析。

7、疲劳破坏（4学时）

（1）零件结构设计与材料失效的关系；

（2）机械设计的内容。

（3）零件结构设计引起材料失效的原因、选材的思路和方法。

8、工艺因素引起的失效（10学时）

（1）介绍工艺因素引起产品失效的分析思路；

（2）介绍铸造缺陷、锻造缺陷、热处理缺陷、焊接缺陷、表面形变强化工艺、机械加工工艺及装配等影响因素；

（3）分析各种工艺缺陷引起材料失效的原因。

实验（4学时）

（一）实验目的

帮助学生进一步理解所学知识，加深对一般工程结构和机械零件失效分析的基础知识、基本方法和基本技能的掌握；能够利用所学的知识建立失效分析方法和思路（故障树）；熟悉判断失效零件裂纹源的方法；熟知各类断裂件的断口形貌及断裂机制，分析各种断裂类型、起裂点及断裂过程。

（二）基本要求

实验前学生应熟知与实验相关的课程知识，了解相关实验内容及目的。实验过程中学生应按照实验内容进行操作，严格按照仪器使用规程进行操作，严禁在不了解仪器性能及使用方法的情况下操作。注意安全。实验过程中，注意保护好断口，防止断口被污染或者腐蚀。描绘断口示意图必须用铅笔画在实验报告中。实验报告内容按要求撰写，内容齐全，文字通顺，绘图规范，格式统一。课后认真思考失效发生的过程。

（三）实验报告格式与内容

每个实验均应写实验报告。按统一格式，采用统一封面和报告纸。实验报告内容应包括实验名称、目的、内容和理论基础、实验设备（名称、规格及型号）及材料名称，实验步骤、实验结果、结果分析。任课教师对实验报告认真审阅，有错误或不妥之处要指明，最后要评定成绩，并签名、签日期。

1、失效分析基本方法的宏观分析方法（2学时）

通过实际失效件及其断口的宏观分析，掌握最初断裂件的判断、主裂纹（主断面）的判断方法，熟悉T 型法、河流花样等方法，熟悉宏观断口上断裂源的判断。

2、失效实例分析（2学时）

轴、齿轮的失效分析。腐蚀构件的失效分析。磨损件的失效分析。可用于实例分析的构件有：柴油机曲轴断裂分析、扭力轴断裂分析、工、模具断裂分析、旋转弯曲轴件断裂分析、齿轮类零件失效分析、铸铁件开裂分析、有色金属件断裂分析、环境致脆断裂件分析、腐蚀、磨损件分析等。

三、考核要求

（1）考试内容的安排要科学、合理，注重课程本身的逻辑结构。每门课程都是有严密逻辑的知识系统，考试内容要准确体现该课程的基本内容、内在规律和独特的研究方法，要考虑各部分知识点的内在联系。

（2）考核大纲的编写覆盖面要广，应包括课程的主要知识点，可依据其在教学中所占的比重确定其在考试中的比重。

（3）考核大纲的知识点具体体现教学大纲的知识点，但它不是对教师课堂教学内容的简单重复。考试内容既要突出重点，又要照顾全面；既要考核学生“三基”（基本概念、基本理论、基本技能）的掌握程度，又要考核学生运用所学知识分析问题解决问题的能力，要体现创新。

四、参考教材及其它参考资料

1、参考教材：

《机械零件失效分析》，刘瑞堂主编，哈尔滨工业大学出版社，2012,8.

2、其它参考资料：

[1] 《材料失效分析》，庄东汉主编，华东理工大学出版社，2012,8.

[2]《材料成形与失效》，王国凡主编，化学工业出版社，2002.9.

[3]《材料现代分析方法》，左演声主编，北京工业出版社，2000.10.

[4]《断口学》，钟群鹏主编，高等教育出版社，2010.9.

[5]《金属材料及其缺陷分析和失效分析100例》，候公伟主编，机械工业出版社，1990.6.

执笔人 ：

教研室主任签字：

院长（部主任）签字：

年 月 日