1、跪求一分普通大学生实训报告作业：机械零件失效的调查与分析。要求附带案例
抽油杆断裂分析
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摘 要：某油田用抽油杆服役半年即发生失效断裂。从断口的宏微观形貌特征、微组织、常规力学性能和化学成分等方面进行了分析，认为，材料化学成分不当、存在冶金缺陷及强度偏低等是造成该抽油杆发生早期疲劳断裂的主要原因。
关键词：抽油杆；断口；疲劳；失效分析
一、 引言
某厂生产的一批超高强度抽油杆，在服役近半年后，其中一根距地面处的抽油杆突然断裂，导致采油工作中断，造成了一定的经济损失。该抽油杆杆径为25mm，其技术要求σs≥800MPa ，σb为966~1200MPa，δ≥14%，ψ≥45%。热处理工艺： 930℃正火， 400℃回火。
二、 检验与结果
1断口宏观分析
原断口（见图1）表面虽已氧化锈蚀，但仍可提供如下信息：①断裂起始于抽油杆内部，并以此呈弧线状向前扩展，比较符合疲劳断口宏观形貌特征；②断裂的扩展台阶明显，扩展方向一目了然；③原断口上具有较大的剪切唇，一方面说明材料基体本身塑韧性较高，另一方面也说明该抽油杆断裂时所受应力可能要大于其实际许用应力。
图1 抽油杆断口宏观低倍形貌（实物）
2断口微观形貌分析
将原断口样用SEM进行观察，可见，在断裂扩展台阶及其扩展方向的裂纹源区存在着一断裂撕拉斜面(见图2a)，但其更详细的微观形貌特征已被腐蚀产物所覆盖(见图2b)
(a)断裂起始及扩展区 (b)断裂扩展区
图2 抽油杆原断口的SEM二次电子形貌
为进一步考察材质、深入分析断裂成因。本试验选取新的冲击断口试样进行SEM观察与分析。①新断口上存在较多尺寸很大的裂纹和孔洞（见图3a）、以及导电性差的白亮带（见图3b）；②该材料基体的正常微观断口形貌特征为韧窝状，同时还存在夹杂物。对图中A处夹杂物进行能谱分析），结果显示，夹杂物中含有S，Al，Mn和Ca等元素；③新断口上很多区域如一些孔洞洞壁上存在着导电性不佳的块状物，进一步观察，其为堆集在一起的细颗粒状物质，这些聚集颗粒物经ESD分析主要含Al元素，同时还有少量的S和Ca元素。
五、 (b)
图3 抽油杆新断口的二次电子形貌
3力学性能检测
对断裂抽油杆进行力学性能检测，结果见表1，该抽油杆强度指标未达到技术要求，而塑韧性指标超过了技术要求。力学性能检测结果与上述的断口、组织等显微分析结果相吻合。
4化学成分分析
该断裂油杆的化学成分检验结果见表2。由表2可见，断裂油杆的化学成分与其它炉号生产的抽油杆的化学成分，尤其是Si<和Mn含量有较大的差异，一般在钢中同时加入Si和Mn，能够发挥两者的良好作用，例如可以起强化作用，但是该断裂抽油杆中Si含量不足0.3%，Mn含量约0.5%，难以达是材质要求的目的。
三、讨论
抽油杆在工作时不停地进行着循环往复式直线运动，因而通常受交变载荷作用，在杆内产生交变应力。当材质内部存在诸如尺寸较大的微裂纹和微孔，尤其是呈块、条带分布的颗粒聚集态氧化铝夹杂物等缺陷时，此类缺陷易成为疲劳裂纹源。由于该抽油杆的材质较差，组织中还存在一定数量的铁素体，强度很低，其对交变应力的抗力显得非常敏感。这样，在交变应力的不断作用下，裂纹很快扩展，最终导致疲劳断裂。
四、结论及建议
(1)该抽油杆断口形貌呈疲劳断裂特征。
（2）抽油杆材质较差，其化学成分和材料强度均未达到技术要求，这是造成抽油杆发生早期疲劳断裂的主要原因。
(3)预防抽油杆疲劳断裂，首先要从材料冶炼工序入手，包括热处理制度等都要层层严把质量关，做到材料出厂前必须合格，否则会造成不必要的经济损失。
五、参考文献
【1】《金属材料及热处理》 赵忠.丁仁亮.周而康
【2】《钢中非金属夹杂物显微评定方法》 10561-89,
【3】 ≤抽油杆≥ SY/T5029—2005
【4】《 抽油杆》 吴则中，李景文，赵学胜等
【5】《S7-300/400应用技术 》 北京：机械工业出版社，2005
2、低碳钢拉伸试验中断口的形状及特征是什么？
低碳钢属于塑性材料，断裂时属于韧性断裂，端口形貌在sem下观看，有韧窝存在。
而脆断的脆性材料则没有韧窝存在。
3、机械工程师论文，非常感谢
我的天啊居然有跟我一样的问题，呵呵，真是应该握个手，你目前有找到好的参考资料没？我是在网上搜这方面论文的时候，无意间找了个铭文网，就联系了一下，觉得还不错，还算靠谱，我直接让他们帮忙的。现在也不急这个事了。
4、请以钢铁材料为例，简述扫描电镜及 电子探针X射线能谱仪在材料组织形 貌观察及微区成分分析中应用
扫描电镜的应用：
1.利用表面形貌衬度原理（a）进行钢铁材料的断口分析，如穿晶解理断口﹑沿晶断口﹑氢脆沿晶断口﹑韧窝断口；(b)进行钢铁材料样品表面形貌分析；(c)进行钢铁材料金相组织观察分析。
2.利用原子序数衬度原理，对钢铁材料进行定性的成分分析。
电子探针——X射线能谱仪的应用：
(1)定点成分分析：电子束固定在钢铁需要分析的微区上,能谱仪收集X射线信号，几分钟内即可直接得到微区内全部元素的谱线。
(2)成分线分布分析：将谱仪固定在钢铁材料所要测量的某一元素特征X射线信号(波长或能量)的位置上；使电子束沿着指定的路径作直线轨迹扫描，便可得这一元素沿该直线的浓度分布曲线。
(3)成分面分布分析：电子束在钢铁材料样品表面作光栅扫描，把谱仪固定在某一元素特征X射线信号的位置，接收信号可得该元素的面分布图像。
5、钴酸钙的SEM断口和XRD怎么分析？
断口分析是观察是韧性断裂还是脆性断裂，亦或解理断裂，如果断口有韧窝中有破碎的粒子，说明有脆性相降低材料的性能等等
XRD主要是为了确认是否存在钴酸钙，通过分析三强峰来与标准谱进行核对
需要具体的分析就需要你看看相关的的书记，SEM和XRD分析相对较简单比较好学
6、辊轴怎么进行检测分析？
1、断口宏、微观形貌分析
断裂辊轴的断口比较平齐，无明显塑性变形痕迹，宏观形貌呈脆性断裂形貌特征。通过断口上放射状棱线特征可溯源断裂启始部位位于（1/2）R区域的2个凹坑及其周边平滑区域。
为进一步了解断裂模式及成因，利用扫描电子显微镜（SEM）对辊轴原始断口及其附近人工断口的微观形貌特征进行观察分析。结果表明：辊轴原始断口以解理断裂特征为主，与宏观断口小刻面特征具有很好的对应关系；辊轴原始断口附近人工新断口也以解理断裂特征为主，说明该断裂辊轴材质处于脆性状态。综合辊轴宏、微观断口形貌特征，可以确定辊轴断裂模式为脆性解理断裂。
另外，在辊轴（1/2）R处截取横向折断试样，纵向断口呈典型小刻面状，未发现“白点”等缺陷特征。由此可以排除发生第一类氢脆可能性。
2、力学特性检测
在辊轴（1/2）R处圆线上4等分部位截取纵向力学拉伸和冲击性能试样，取样编号分别为A，B，C和D；在辊轴外圆表面截取硬度试样。检测结果表明，辊轴硬度检测值符合技术要求，但冲击性能明显偏低，说明辊轴处于比较严重的脆性状态。
3、化学成分分析
在辊轴断口附近常规取样进行化学成分分析。分析结果表明：辊轴的化学成分检测结果符合GB/T3077—1999《合金结构钢技术条件》的技术要求。
在辊轴（1/2）R处部位和原始断口凹坑附近区域分别取样进行氢（H）含量分析。结果表明：辊轴基体氢的质量分数为（1.3~1.7）×10-6；在原始断口凹坑附近取样进行检测所得氢的质量分数为（11，9.0，3.0，1.5，0.4）×10-6，说明氢含量在断口及其附近区域分布非常不均匀，局部存在氢含量严重偏高现象。
4、金相观察与分析
对辊轴纵截面（1/2）R部位取样进行非金属夹杂物检测。非金属夹杂物为A类（硫化物类）夹杂物小于0.5级，C类（硅酸盐类）夹杂物细系0.5级，D类（球状氧化物类）夹杂物细系1级，未见B类（氧化铝类）和DS类（单颗粒球状类）夹杂物。
对辊轴横截面各部位金相组织和显微晶粒度进行分析。结果表明：辊轴外边缘以索氏体组织为主；辊轴中部和心部以珠光体和铁素体组织为主。辊轴边缘、中部和心部晶粒度均在8.0级左右。
5、纵向残余应力测定
沿辊轴轴线和（1/2）R部位分别截取纵向试样，对试样进行研磨和电解抛光，利用X射线应力分析仪对辊轴轴线和（1/2）R部位纵向残余应力进行测定。
辊轴轴线方向残余应力值稳定在40~50MPa，为拉应力；（1/2）R部位纵向残余应力值也存在与轴向相同的趋势。需要说明的是：辊轴轴线方向残余应力测定样存在明显微裂纹，说明内应力已经有所释放，故所测残余应力值较低；而（1/2）R部位纵向残余应力测定样无明显微裂纹。
6、基体微裂纹断口观察分析
针对辊轴横向微裂纹断口进行观察分析。在微裂纹部位截取试样，将试样沿微裂纹面拉断后对该断口进行宏、微观形貌观察。结果表明，辊轴横向微裂纹宏观断口上存在类似“鱼眼”状特征。其微观特征是“鱼眼”周边呈韧窝状特征，“鱼眼”中间区域存在显微孔洞并环绕晶粒，孔洞内表面处于自由状态，呈气孔特征（；气孔内部还含有Mn，S和Ti等，这是由于辊轴在冶炼和浇注时中未能有效除掉氢等气体和夹杂物所造成的显微缺陷。
7、模拟去氢退火试验及结果分析
在辊轴（1/2）R处圆线上2等分部位截取纵向试样，取样编号为AB和CD。分别在650，840，1100℃进行以去氢为目的的退（回）火热处理：
1）当温度升高到840℃进行完全退火（即等温退火）时，基体氢的质量分数从（1.3~1.7）×10-6降至（0.1~0.2）×10-6，显微组织和断裂性质无明显改变，但冲击韧性明显提高了10~15J。说明有效的去氢退火工艺会促使氢从辊轴材质中释放出来，使辊轴材质韧性有所提高；同时也说明固溶在基体中的氢对辊轴脆性解理开裂起到了一定的促进作用。
2）CD样冲击性能提高幅度略次于AB样，这与辊轴中氢含量分布不均匀有关。
7、请以钢铁材料为例，简述扫描电镜及 电子探针X射线能谱仪在材料组织形 貌观察及微区成分分析中应用
在设备发展历史当中，扫描电镜首先发明，但开始阶段扫描电镜分辨率对于光学显微镜没有优势，电子探针优先扫描电镜商品化应用。
最早的电子探针不能成像，将光学显微镜集成在电子光学镜筒中，使用光学显微镜观察组织形貌，然后调节偏转线圈，将电子束定位在感兴趣区域，使用x射线波谱仪对该区域的化学成分进行定性定量。电子探针主要应用在金属材料和矿物研究方面，对于金相学和岩相学的发展完善起到关键作用。
对于金属材料，断口失效微观分析是最需要经常观察的，在扫描电镜可以承担重任之前，都采用透射电镜复制断口形貌（C膜复形），采用扫描透射方式观察，费时费力。
可以直接观察断口形貌特征的扫描电镜，一直在极力发展当中，随着二次电子探测器的改进，和成像理论的完善，扫描电镜分辨率有了实质性提高，扫描电镜进入商品化发展阶段。金属材料粗糙断口微观形貌基本不再使用透射电镜，在扫描电镜之下一目了然，而且扫描电镜可以从肉眼可见的宏观区域到微米量级区域结构进行大景深很有立体感的观察，极大改善了研究条件。
随着扫描电镜技术突破，电子探针紧跟着进行改进，集成扫描电镜技术及X射线波谱技术，可以微观成像，在远超过光学显微镜视力范围的感兴趣区域进行精确化学成分分析。
扫描电镜进入商品化初期，分辨率距离理论分辨率还有非常大的差距，因此扫描电镜的商品化发展非常迅速，到目前为止最好的扫描电镜，已经基本接近当前一般设计的理论分辨率。由于电子探针的使命是进行X射线微区分析，而X射线作用区的空间分辨率理论上被定位在一到几个微米范围，和电子光学系统分辨率关系不大。因此电子探针技术并不追求高分辨率。就目前来说，钨灯丝电子探针的分辨率基本停留在上世纪七十年代扫描电镜的分辨率水平，就足够了。
半导体材料在X射线探测技术上的应用，导致X射线能谱仪的发明和迅速广泛使用。X射线能谱仪可以同时分析进入探测硅片的所有元素特征X射线，同时展谱，而WDS对元素逐个搜索和展谱需要漫长的时间，早期一个元素定性可能都需要几个小时，而EDS只需要几分钟即可对所有元素完美实现定性。因此EDS被广泛配置在SEM中，用于高分辨观察和微区化学定性及半定量研究，在金属材料断口分析中起到重要作用；同时EDS也被配置在电子探针当中主要用于化学定性，替代WDS漫长的搜索定性，WDS直接用EDS结果直接进行定量分析，极大提高了电子探针的分析速度。
另外电子探针的WDS定量分析，都使用标准样品。而EDS大多进行无标样分析。
---- 以上讲的可能太罗嗦，希望有点用！