1、跪求一分普通大學生實訓報告作業：機械零件失效的調查與分析。要求附帶案例
抽油桿斷裂分析
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摘 要：某油田用抽油桿服役半年即發生失效斷裂。從斷口的宏微觀形貌特徵、微組織、常規力學性能和化學成分等方面進行了分析，認為，材料化學成分不當、存在冶金缺陷及強度偏低等是造成該抽油桿發生早期疲勞斷裂的主要原因。
關鍵詞：抽油桿；斷口；疲勞；失效分析
一、 引言
某廠生產的一批超高強度抽油桿，在服役近半年後，其中一根距地面處的抽油桿突然斷裂，導致採油工作中斷，造成了一定的經濟損失。該抽油桿桿徑為25mm，其技術要求σs≥800MPa ，σb為966~1200MPa，δ≥14%，ψ≥45%。熱處理工藝： 930℃正火， 400℃回火。
二、 檢驗與結果
1斷口宏觀分析
原斷口（見圖1）表面雖已氧化銹蝕，但仍可提供如下信息：①斷裂起始於抽油桿內部，並以此呈弧線狀向前擴展，比較符合疲勞斷口宏觀形貌特徵；②斷裂的擴展台階明顯，擴展方向一目瞭然；③原斷口上具有較大的剪切唇，一方面說明材料基體本身塑韌性較高，另一方面也說明該抽油桿斷裂時所受應力可能要大於其實際許用應力。
圖1 抽油桿斷口宏觀低倍形貌（實物）
2斷口微觀形貌分析
將原斷口樣用SEM進行觀察，可見，在斷裂擴展台階及其擴展方向的裂紋源區存在著一斷裂撕拉斜面(見圖2a)，但其更詳細的微觀形貌特徵已被腐蝕產物所覆蓋(見圖2b)
(a)斷裂起始及擴展區 (b)斷裂擴展區
圖2 抽油桿原斷口的SEM二次電子形貌
為進一步考察材質、深入分析斷裂成因。本試驗選取新的沖擊斷口試樣進行SEM觀察與分析。①新斷口上存在較多尺寸很大的裂紋和孔洞（見圖3a）、以及導電性差的白亮帶（見圖3b）；②該材料基體的正常微觀斷口形貌特徵為韌窩狀，同時還存在夾雜物。對圖中A處夾雜物進行能譜分析），結果顯示，夾雜物中含有S，Al，Mn和Ca等元素；③新斷口上很多區域如一些孔洞洞壁上存在著導電性不佳的塊狀物，進一步觀察，其為堆集在一起的細顆粒狀物質，這些聚集顆粒物經ESD分析主要含Al元素，同時還有少量的S和Ca元素。
五、 (b)
圖3 抽油桿新斷口的二次電子形貌
3力學性能檢測
對斷裂抽油桿進行力學性能檢測，結果見表1，該抽油桿強度指標未達到技術要求，而塑韌性指標超過了技術要求。力學性能檢測結果與上述的斷口、組織等顯微分析結果相吻合。
4化學成分分析
該斷裂油桿的化學成分檢驗結果見表2。由表2可見，斷裂油桿的化學成分與其它爐號生產的抽油桿的化學成分，尤其是Si<和Mn含量有較大的差異，一般在鋼中同時加入Si和Mn，能夠發揮兩者的良好作用，例如可以起強化作用，但是該斷裂抽油桿中Si含量不足0.3%，Mn含量約0.5%，難以達是材質要求的目的。
三、討論
抽油桿在工作時不停地進行著循環往復式直線運動，因而通常受交變載荷作用，在桿內產生交變應力。當材質內部存在諸如尺寸較大的微裂紋和微孔，尤其是呈塊、條帶分布的顆粒聚集態氧化鋁夾雜物等缺陷時，此類缺陷易成為疲勞裂紋源。由於該抽油桿的材質較差，組織中還存在一定數量的鐵素體，強度很低，其對交變應力的抗力顯得非常敏感。這樣，在交變應力的不斷作用下，裂紋很快擴展，最終導致疲勞斷裂。
四、結論及建議
(1)該抽油桿斷口形貌呈疲勞斷裂特徵。
（2）抽油桿材質較差，其化學成分和材料強度均未達到技術要求，這是造成抽油桿發生早期疲勞斷裂的主要原因。
(3)預防抽油桿疲勞斷裂，首先要從材料冶煉工序入手，包括熱處理制度等都要層層嚴把質量關，做到材料出廠前必須合格，否則會造成不必要的經濟損失。
五、參考文獻
【1】《金屬材料及熱處理》 趙忠.丁仁亮.周而康
【2】《鋼中非金屬夾雜物顯微評定方法》 10561-89,
【3】 ≤抽油桿≥ SY/T5029—2005
【4】《 抽油桿》 吳則中，李景文，趙學勝等
【5】《S7-300/400應用技術 》 北京：機械工業出版社，2005
2、低碳鋼拉伸試驗中斷口的形狀及特徵是什麼？
低碳鋼屬於塑性材料，斷裂時屬於韌性斷裂，埠形貌在sem下觀看，有韌窩存在。
而脆斷的脆性材料則沒有韌窩存在。
3、機械工程師論文，非常感謝
我的天啊居然有跟我一樣的問題，呵呵，真是應該握個手，你目前有找到好的參考資料沒？我是在網上搜這方面論文的時候，無意間找了個銘文網，就聯系了一下，覺得還不錯，還算靠譜，我直接讓他們幫忙的。現在也不急這個事了。
4、請以鋼鐵材料為例，簡述掃描電鏡及 電子探針X射線能譜儀在材料組織形 貌觀察及微區成分分析中應用
掃描電鏡的應用：
1.利用表面形貌襯度原理（a）進行鋼鐵材料的斷口分析，如穿晶解理斷口﹑沿晶斷口﹑氫脆沿晶斷口﹑韌窩斷口；(b)進行鋼鐵材料樣品表面形貌分析；(c)進行鋼鐵材料金相組織觀察分析。
2.利用原子序數襯度原理，對鋼鐵材料進行定性的成分分析。
電子探針——X射線能譜儀的應用：
(1)定點成分分析：電子束固定在鋼鐵需要分析的微區上,能譜儀收集X射線信號，幾分鍾內即可直接得到微區內全部元素的譜線。
(2)成分線分布分析：將譜儀固定在鋼鐵材料所要測量的某一元素特徵X射線信號(波長或能量)的位置上；使電子束沿著指定的路徑作直線軌跡掃描，便可得這一元素沿該直線的濃度分布曲線。
(3)成分面分布分析：電子束在鋼鐵材料樣品表面作光柵掃描，把譜儀固定在某一元素特徵X射線信號的位置，接收信號可得該元素的面分布圖像。
5、鈷酸鈣的SEM斷口和XRD怎麼分析？
斷口分析是觀察是韌性斷裂還是脆性斷裂，亦或解理斷裂，如果斷口有韌窩中有破碎的粒子，說明有脆性相降低材料的性能等等
XRD主要是為了確認是否存在鈷酸鈣，通過分析三強峰來與標准譜進行核對
需要具體的分析就需要你看看相關的的書記，SEM和XRD分析相對較簡單比較好學
6、輥軸怎麼進行檢測分析？
1、斷口宏、微觀形貌分析
斷裂輥軸的斷口比較平齊，無明顯塑性變形痕跡，宏觀形貌呈脆性斷裂形貌特徵。通過斷口上放射狀棱線特徵可溯源斷裂啟始部位位於（1/2）R區域的2個凹坑及其周邊平滑區域。
為進一步了解斷裂模式及成因，利用掃描電子顯微鏡（SEM）對輥軸原始斷口及其附近人工斷口的微觀形貌特徵進行觀察分析。結果表明：輥軸原始斷口以解理斷裂特徵為主，與宏觀斷口小刻面特徵具有很好的對應關系；輥軸原始斷口附近人工新斷口也以解理斷裂特徵為主，說明該斷裂輥軸材質處於脆性狀態。綜合輥軸宏、微觀斷口形貌特徵，可以確定輥軸斷裂模式為脆性解理斷裂。
另外，在輥軸（1/2）R處截取橫向折斷試樣，縱向斷口呈典型小刻面狀，未發現「白點」等缺陷特徵。由此可以排除發生第一類氫脆可能性。
2、力學特性檢測
在輥軸（1/2）R處圓線上4等分部位截取縱向力學拉伸和沖擊性能試樣，取樣編號分別為A，B，C和D；在輥軸外圓表面截取硬度試樣。檢測結果表明，輥軸硬度檢測值符合技術要求，但沖擊性能明顯偏低，說明輥軸處於比較嚴重的脆性狀態。
3、化學成分分析
在輥軸斷口附近常規取樣進行化學成分分析。分析結果表明：輥軸的化學成分檢測結果符合GB/T3077—1999《合金結構鋼技術條件》的技術要求。
在輥軸（1/2）R處部位和原始斷口凹坑附近區域分別取樣進行氫（H）含量分析。結果表明：輥軸基體氫的質量分數為（1.3~1.7）×10-6；在原始斷口凹坑附近取樣進行檢測所得氫的質量分數為（11，9.0，3.0，1.5，0.4）×10-6，說明氫含量在斷口及其附近區域分布非常不均勻，局部存在氫含量嚴重偏高現象。
4、金相觀察與分析
對輥軸縱截面（1/2）R部位取樣進行非金屬夾雜物檢測。非金屬夾雜物為A類（硫化物類）夾雜物小於0.5級，C類（硅酸鹽類）夾雜物細系0.5級，D類（球狀氧化物類）夾雜物細系1級，未見B類（氧化鋁類）和DS類（單顆粒球狀類）夾雜物。
對輥軸橫截面各部位金相組織和顯微晶粒度進行分析。結果表明：輥軸外邊緣以索氏體組織為主；輥軸中部和心部以珠光體和鐵素體組織為主。輥軸邊緣、中部和心部晶粒度均在8.0級左右。
5、縱向殘余應力測定
沿輥軸軸線和（1/2）R部位分別截取縱向試樣，對試樣進行研磨和電解拋光，利用X射線應力分析儀對輥軸軸線和（1/2）R部位縱向殘余應力進行測定。
輥軸軸線方向殘余應力值穩定在40~50MPa，為拉應力；（1/2）R部位縱向殘余應力值也存在與軸向相同的趨勢。需要說明的是：輥軸軸線方向殘余應力測定樣存在明顯微裂紋，說明內應力已經有所釋放，故所測殘余應力值較低；而（1/2）R部位縱向殘余應力測定樣無明顯微裂紋。
6、基體微裂紋斷口觀察分析
針對輥軸橫向微裂紋斷口進行觀察分析。在微裂紋部位截取試樣，將試樣沿微裂紋面拉斷後對該斷口進行宏、微觀形貌觀察。結果表明，輥軸橫向微裂紋宏觀斷口上存在類似「魚眼」狀特徵。其微觀特徵是「魚眼」周邊呈韌窩狀特徵，「魚眼」中間區域存在顯微孔洞並環繞晶粒，孔洞內表面處於自由狀態，呈氣孔特徵（；氣孔內部還含有Mn，S和Ti等，這是由於輥軸在冶煉和澆注時中未能有效除掉氫等氣體和夾雜物所造成的顯微缺陷。
7、模擬去氫退火試驗及結果分析
在輥軸（1/2）R處圓線上2等分部位截取縱向試樣，取樣編號為AB和CD。分別在650，840，1100℃進行以去氫為目的的退（回）火熱處理：
1）當溫度升高到840℃進行完全退火（即等溫退火）時，基體氫的質量分數從（1.3~1.7）×10-6降至（0.1~0.2）×10-6，顯微組織和斷裂性質無明顯改變，但沖擊韌性明顯提高了10~15J。說明有效的去氫退火工藝會促使氫從輥軸材質中釋放出來，使輥軸材質韌性有所提高；同時也說明固溶在基體中的氫對輥軸脆性解理開裂起到了一定的促進作用。
2）CD樣沖擊性能提高幅度略次於AB樣，這與輥軸中氫含量分布不均勻有關。
7、請以鋼鐵材料為例，簡述掃描電鏡及 電子探針X射線能譜儀在材料組織形 貌觀察及微區成分分析中應用
在設備發展歷史當中，掃描電鏡首先發明，但開始階段掃描電鏡解析度對於光學顯微鏡沒有優勢，電子探針優先掃描電鏡商品化應用。
最早的電子探針不能成像，將光學顯微鏡集成在電子光學鏡筒中，使用光學顯微鏡觀察組織形貌，然後調節偏轉線圈，將電子束定位在感興趣區域，使用x射線波譜儀對該區域的化學成分進行定性定量。電子探針主要應用在金屬材料和礦物研究方面，對於金相學和岩相學的發展完善起到關鍵作用。
對於金屬材料，斷口失效微觀分析是最需要經常觀察的，在掃描電鏡可以承擔重任之前，都採用透射電鏡復制斷口形貌（C膜復形），採用掃描透射方式觀察，費時費力。
可以直接觀察斷口形貌特徵的掃描電鏡，一直在極力發展當中，隨著二次電子探測器的改進，和成像理論的完善，掃描電鏡解析度有了實質性提高，掃描電鏡進入商品化發展階段。金屬材料粗糙斷口微觀形貌基本不再使用透射電鏡，在掃描電鏡之下一目瞭然，而且掃描電鏡可以從肉眼可見的宏觀區域到微米量級區域結構進行大景深很有立體感的觀察，極大改善了研究條件。
隨著掃描電鏡技術突破，電子探針緊跟著進行改進，集成掃描電鏡技術及X射線波譜技術，可以微觀成像，在遠超過光學顯微鏡視力范圍的感興趣區域進行精確化學成分分析。
掃描電鏡進入商品化初期，解析度距離理論解析度還有非常大的差距，因此掃描電鏡的商品化發展非常迅速，到目前為止最好的掃描電鏡，已經基本接近當前一般設計的理論解析度。由於電子探針的使命是進行X射線微區分析，而X射線作用區的空間解析度理論上被定位在一到幾個微米范圍，和電子光學系統解析度關系不大。因此電子探針技術並不追求高解析度。就目前來說，鎢燈絲電子探針的解析度基本停留在上世紀七十年代掃描電鏡的解析度水平，就足夠了。
半導體材料在X射線探測技術上的應用，導致X射線能譜儀的發明和迅速廣泛使用。X射線能譜儀可以同時分析進入探測矽片的所有元素特徵X射線，同時展譜，而WDS對元素逐個搜索和展譜需要漫長的時間，早期一個元素定性可能都需要幾個小時，而EDS只需要幾分鍾即可對所有元素完美實現定性。因此EDS被廣泛配置在SEM中，用於高分辨觀察和微區化學定性及半定量研究，在金屬材料斷口分析中起到重要作用；同時EDS也被配置在電子探針當中主要用於化學定性，替代WDS漫長的搜索定性，WDS直接用EDS結果直接進行定量分析，極大提高了電子探針的分析速度。
另外電子探針的WDS定量分析，都使用標准樣品。而EDS大多進行無標樣分析。
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