中车戚墅堰所试验检测中心：汽车零部件缺陷表征技术

2021年2月，日本汽车零部件巨头曝大规模造假，约有11.4万件产品存在伪造刹车装置及其零部件的检查数据，引发网友热议和消费者信任危机。为帮助汽车零部件生产、质控与研究人员及时发现零部件缺陷，避免不合格产品流向市场，本文在上篇介绍汽车零部件缺陷类型及危害的基础上，详细阐述汽车零部件的常用缺陷鉴别技术。

一、金相检测技术

金相分析技术是失效分析中最重要的方法，主要分为以下几个方面：

低倍组织缺陷评定

锻造流线检测

分析样件显微组织是否符合标准/预期要求

评定非金属夹杂物级别

测定晶粒度

脱碳层检测

渗碳层检测

判断裂纹类型（淬火裂纹？锻造裂纹？）

确定裂纹扩展方式（穿晶？沿晶？）

.......

案例1：金相检测实例——低温冲击功不合格原因分析

以下钢板的3个试样中，一个试样低温冲击功不合格，而其他两个试样合格。检测人员通过观察其冲击试样金相组织，发现钢板在板厚发现存在严重的珠光体条带现象，这是造成低温冲击性能不达标和冲击性能值波动较大的主要原因。

二、无损检测——（重点介绍X射线无损检测技术）

无损检测采用传统的射线照相检测（RT)、射线数字成像检测（DR)及机算机断层扫描技术（CT)技术，在对被检测物体无损伤的条件下，以平面叠加投影或二维断层图像的形式，清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况。射线检测技术在缺陷表征中的应用主要有以下5个方面：

（1）缺陷的识别

（2）缺陷尺寸测量

（3）三维重建及缺陷提取（可以对材料内部缺陷三维重构，表征缺陷形状和分布）

（4）不拆解情况下内部结构分析

（5）不拆解情况下装配分析

三、化学成分分析

材料化学成分分析主要用于排查设计选材是否不当，存在以次充优或以假乱真。

四、力学性能

为什么要做力学性能测试？

（1）根据失效分析的目的、要求及可能性，对硬度、室温拉伸、冲击、弯曲、压扁、疲劳及高温下的力学性能等进行测定（不破坏主要失效特征）；

（2）评定失效件的工艺与材质是否符合要求；

（3）获得材料抵抗变形或断裂的临界值。

力学性能不合格的常见原因：

（1）热处理工艺不当；

（2）取样位置或取样方式不当；

（3）材料偏析严重。

五、断口分析技术（断口分析三板斧）

通过断口的形态分析，可以研究断裂的一些基本问题：如断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。因此，断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。

断口记录了从裂纹萌生、扩展直到断裂的全过程，是全信息的。断口可以说是断裂故障的“第一裂纹”，而其他裂纹可能是第二甚至第三生成的。第一与第二裂纹的模式、原因和机理有时是相同的，有时是不同的，也就是说裂纹有可能只记录了断裂后期的信息，因此断口分析在断裂事故分析中具有核心的地位和作用。

断口有时是断裂失效（事故）唯一的“物证”，人证有时是不可靠的，只能作为辅助信息或证据。

利用现代分析技术和方法，断口包含的信息是可以“破译＂的，析断口可以获取失效的信息。

如何进行断口分析？

第一板斧：按图索骥

提供典型断口宏观照片，学习断口形貌特征，可以独立判断断口类型。

第二板斧：顺藤摸瓜

寻找到断裂的源头是整个分析的重中之重，否则后期的分析将成为无本之本。

第三板斧：一叶知秋

从一片树叶的掉落，可以预知秋天的到来。断口的微观和宏观信息也同样存在一定联系，通过断口微观特征观察也可以进一步验证宏观检查的判断结果。

综上，断口分析技术可以归纳为以下三点：

按图索骥，预判断口类型；

顺藤摸瓜，寻找断裂源头；

一叶知秋，微观佐证宏观。

作者简介：

潘安霞：中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司失效分析高级工程师，现任全国机械工程学会失效分析分会委员、中国中车技术专家，中车计量理化培训讲师，主要从事轨道交通行业齿轮、紧固件、弹簧等关键零部件失效分析研究工作，著有《紧固件失效分析与案例》。

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