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第1章 表面镀覆层失效分析的目的、内容和工作程序1

1.1 表面镀覆层的失效判据与失效分析的意义1

1.1.1 失效判据及失效分析1

1.1.2 失效的危害2

1.1.3 失效分析的意义2

1.1.4 失效分析的过程及作用3

1.2 表面镀覆层的失效原因与失效模式4

1.2.1 失效原因4

1.2.2 失效模式5

1.3 表面镀覆层失效分析的工作内容8

1.3.1 失效分析的业务工作8

1.3.2 失效分析的研究工作10

1.3.3 失效分析的管理和技术反馈工作11

1.4 表面镀覆层失效分析的基本工作程序12

1.4.1 确定失效分析的对象与目的12

1.4.2 调查研究与资料收集13

1.4.3 实验室工作和相关案例研究13

1.4.4 分析、确定失效模式13

1.4.5 分析失效原因，确定控制措施16

1.4.6 装机试验与确定最终失效控制方案18

第2章 表面镀覆层的磨损失效分析19

2.1 磨损失效模式及特征19

2.1.1 磨损的分类与评定方法19

2.1.2 磨料磨损22

2.1.3 粘着磨损28

2.1.4 疲劳磨损32

2.1.5 腐蚀磨损35

2.1.6 微动磨损40

2.1.7 冲蚀磨损43

2.2 提高表面磨损抗力的镀覆层50

2.2.1 堆焊耐磨损涂层51

2.2.2 热喷涂耐磨损涂层53

2.2.3 电镀及电刷镀耐磨损镀层56

2.2.4 化学镀耐磨损镀层59

2.2.5 气相沉积耐磨损镀层61

2.3 表面镀覆层的磨损失效分析案例62

2.3.1 表面镀覆层磨损失效分析的基本程序与影响失效的主要因素62

2.3.2 煤磨电收尘系统风机叶片的磨损失效分析64

2.3.3 油田机采井抽油杆接箍与油管的磨损失效分析65

2.3.4 矿用渗碳件牙轮钻头牙爪和轴承滚柱的磨损失效分析67

2.3.5 铝青铜表面激光熔覆层的磨损失效分析69

2.3.6 DLC镀膜钢领的磨损失效分析72

2.3.7 真空熔结镍基合金涂层的磨损失效分析75

2.3.8 生物质固体燃料成型机压辊的磨损失效分析77

2.3.9 CMM25-4G型四臂锚杆钻车钻头基座导向板的失效分析80

2.3.10 铁基合金激光熔覆层的高温润滑磨损失效分析83

2.3.11 等离子熔覆Fe-Ni基合金导辊的失效分析85

第3章 表面镀覆层的腐蚀失效分析88

3.1 腐蚀失效模式及特征88

3.1.1 腐蚀的分类与评定方法88

3.1.2 电化学腐蚀原理92

3.1.3 全面腐蚀101

3.1.4 点蚀102

3.1.5 电偶腐蚀104

3.1.6 缝隙腐蚀107

3.1.7 晶间腐蚀108

3.1.8 应力腐蚀断裂110

3.1.9 磨损腐蚀115

3.2 提高表面腐蚀抗力的镀覆层117

3.2.1 电镀耐腐蚀镀层118

3.2.2 电刷镀耐腐蚀镀层125

3.2.3 化学镀耐腐蚀镀层126

3.2.4 热喷涂耐腐蚀涂层128

3.2.5 热浸镀耐腐蚀涂层131

3.2.6 气相沉积耐腐蚀薄膜133

3.2.7 有机耐腐蚀涂层134

3.2.8 无机涂层137

3.3 表面镀覆层的腐蚀失效分析案例139

3.3.1 表面镀覆层腐蚀失效分析的基本程序与影响失效的主要因素139

3.3.2 涂层钢结构腐蚀失效的预测模型141

3.3.3 YL-7000G烟机叶片腐蚀失效分析142

3.3.4 高分子涂层表面两种金属镀层腐蚀失效抗力比较144

3.3.5 带MoS2涂层轴承的腐蚀失效分析147

3.3.6 沿海环境下服役飞机铝合金零件表面涂层的腐蚀失效分析149

3.3.7 大口径水平架空钢质管道的减薄涂层腐蚀失效分析152

3.3.8 耐铝液腐蚀镀覆层及其腐蚀失效分析154

3.3.9 涂层油管的腐蚀失效分析155

3.3.10 在役管道涂层及阴极保护失效模式157

3.3.11 化学镀镍换热器管束腐蚀破裂失效分析161

第4章 表面镀覆层的疲劳失效分析165

4.1 疲劳失效模式及特征165

4.1.1 疲劳与疲劳断裂过程165

4.1.2 高周疲劳170

4.1.3 低周疲劳174

4.1.4 腐蚀疲劳178

4.1.5 热疲劳181

4.1.6 高低温疲劳182

4.1.7 接触疲劳184

4.1.8 微动疲劳186

4.1.9 冲击疲劳187

4.2 提高零件疲劳强度的途径与表面工程技术187

4.2.1 零件的疲劳优化设计和材料的合理选择187

4.2.2 表面抛光与表面形变强化技术189

4.2.3 表面化学热处理193

4.2.4 表面淬火200

4.2.5 离子注入203

4.2.6 表面改性技术对零件疲劳强度的影响205

4.3 表面改性层的疲劳性能及疲劳失效分析案例207

4.3.1 表面疲劳失效分析的基本程序与思路207

4.3.2 20CrMnTi碳氮共渗钢汽车变速齿轮的疲劳失效分析207

4.3.3 Ti60合金电弧离子镀Ti-Al-Cr防护涂层热疲劳失效分析210

4.3.4 超硬涂层轴承的滚动接触疲劳失效分析212

4.3.5 热喷涂工艺对Fe-Ni-B涂层热震性能的影响214

4.3.6 热循环作用下圆筒基体热障涂层的失效分析217

4.3.7 滚动轴承的疲劳失效分析220

4.3.8 锥形齿轮轮齿的疲劳失效分析222

4.3.9 表面强化工艺对坦克履带销表面残余应力的影响224

4.3.10 表面强化技术对30CrMnSiA钢疲劳性能的影响226

4.3.11 喷丸强化对TC21高强度钛合金疲劳性能的影响228

第5章 表面镀覆层质量和组织结构的分析测试技术230

5.1 镀覆层外观质量的检测230

5.1.1 镀覆层表面缺陷的检测230

5.1.2 表面粗糙度的检测231

5.1.3 表面光亮度的检测234

5.2 镀覆层厚度测量235

5.2.1 镀覆层厚度测量方法的分类与选择235

5.2.2 金相法测厚237

5.2.3 化学溶解法测厚242

5.2.4 阳极溶解库仑法测厚249

5.2.5 轮廓仪法测厚251

5.2.6 磁性法测厚252

5.2.7 涡流法测厚254

5.2.8 X射线荧光法测厚255

5.2.9 β射线背散射法测厚255

5.3 镀覆层孔隙率的检测256

5.3.1 镀覆层孔隙率检测方法的分类与特点256

5.3.2 滤纸试验法256

5.3.3 涂膏试验法259

5.3.4 溶液浇浸法260

5.3.5 电图像法261

5.3.6 其他方法264

5.4 镀覆层化学成分的分析与测定264

5.4.1 辨色及化学法定性分析265

5.4.2 表面分析谱仪测定法268

5.5 镀覆层组织结构、表面形貌的分析271

5.5.1 镀覆层晶体结构分析271

5.5.2 镀覆层表面形貌与显微组织分析274

第6章 表面镀覆层性能的测试与评价279

6.1 镀覆层硬度测试279

6.1.1 金属镀覆层的显微维氏和努氏硬度测试方法280

6.1.2 金属表面洛氏硬度的测试方法283

6.1.3 漆膜硬度摆杆阻尼测定法285

6.1.4 涂膜硬度铅笔测定法288

6.2 镀覆层耐磨性测试290

6.2.1 镀覆层磨损量与摩擦因数的测量方法291

6.2.2 粘着磨损试验293

6.2.3 磨料磨损试验294

6.2.4 其他形式的磨损试验298

6.3 镀覆层耐蚀性测试301

6.3.1 镀覆层腐蚀试验的条件和方法302

6.3.2 大气暴露腐蚀试验303

6.3.3 实验室全浸腐蚀试验307

6.3.4 盐雾试验309

6.3.5 腐蚀膏试验314

6.3.6 二氧化硫腐蚀试验316

6.3.7 硫化氢抗变色腐蚀试验317

6.3.8 周期浸润腐蚀试验318

6.3.9 电解腐蚀试验319

6.3.10 湿热试验321

6.4 零件疲劳性能的测试321

6.4.1 零件疲劳试验的基本内容与方法322

6.4.2 金属轴向疲劳与轴向腐蚀疲劳试验329

6.4.3 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验332

6.4.4 金属旋转弯曲疲劳与高温旋转弯曲疲劳试验336

6.4.5 热作模具钢的热疲劳试验339

6.4.6 金属材料滚动接触疲劳试验341

6.5 镀覆层与基体结合力测量345

6.5.1 定性测量方法345

6.5.2 定量测量方法350

6.6 镀覆层延展性测量352

6.6.1 去除基体的镀覆层延展性测量352

6.6.2 有基体的镀覆层延展性测量354

6.7 镀覆层内应力测量355

6.7.1 镀覆层内应力测定的一般方法356

6.7.2 X射线衍射法测定镀覆层内应力357

参考文献359