在失效分析中，化学成分分析是必不可少的。通过化学成分分析可以确认失效件是否符合设计制造对材料的要求、化学成分含量是否与失效有关等信息。

1.化学成分分析在失效分析中的作用

化学成分是决定零部件性能的基本要素，各元素对性能的影响，不仅体现在该元素的作用，而且体现在与其他元素之间的互相作用。下面以钢铁零件为例进行说明。

钢中加入的合金元素，通过与铁、碳的作用，合金元素之间的作用，使钢的晶体结构和显微组织发生变化，改善和提高钢的性能。主要作用可分为三个方面：改善钢的力学性能、改变钢的工艺性能（包括钢的热处理）、形成钢的特殊性能。

合金元素在钢中的含量都有上下限要求，倘若超出了范围，会对钢的使用性能造成影响，严重的会引起失效。以下为一些常用元素在钢铁中的作用及其对失效的影响。

（1）锰在材料中的作用 强烈提高淬透性，使经过淬火、回火的材料得到合理的组织结构而且提高其力学性能。锰含量较高时，材料有明显的回火脆性，尤其是第一类回火脆性严重；锰促使奥氏体晶粒长大，使材料过热较敏感；材料中夹杂物较多。

（2）硅在材料中的作用硅也能提高淬透性，但作用较弱，硅一般都与锰配合使用。硅能明显提高材料的疲劳极限，硅对提高材料的抗氧化功能和耐腐蚀性能均有良好的作用。硅含量较高时，促进材料的表面脱碳；易产生石墨化；对材料的焊接性不利。

（3）硫在材料中的作用 硫在α-Fe中几乎不溶，即使含量很少，由于偏析也会形成FeS，所以硫在材料中以FeS存在，当对材料进行热加工时，这些低熔点的共晶体先开始熔化导致开裂，称为“热脆性”。材料中硫含量较高时，硫化物夹杂物多，使材料的塑性和韧性下降，还会造成区域偏析和形成带状组织；硫有改善切削加工性能的作用。

（4）磷在材料中的作用 由于磷在α-Fe中仅少量溶解且扩散困难，容易造成比较严重的枝晶和区域磷偏析，导致组织和性能不均匀，显著降低材料的塑性、韧性，尤其是在低温时更为严重，称为“冷脆性”，磷能增加回火脆性和焊接裂纹的敏感性。

2.化学成分超标对钢的影响

化学成分超标包括主元素超标、杂质元素过高或混入其他元素，其主要会对材料性能造成影响，会导致材料性能不符合相关标准或产品的要求。元素超标主要是由于金属在冶炼过程中工艺控制不当导致的。

3.化学成分不均匀对钢的影响

偏析是铸锭出现化学成分分布不均匀的现象，偏析会严重影响材料性能。

4.化学成分分析技术

常用的化学成分分析技术按照分析原理或物质性质分类可分为人工湿法分析和仪器分析法。而仪器分析法又分为光学分析法、色谱分析法和电化学分析法等。

（1）人工湿法分析 湿法分析是指传统的手工分析法，以物质的化学反应为基础，根据反应结果测定含量的分析方法，也是常用的仲裁分析方法。

（2）仪器分析法 金属材料分析中光谱法应用较为广泛，常用的光谱法有原子发射光谱法、原子吸收光谱法、红外吸收光谱法和X荧光光谱法等。

1）电感耦合等离子体发射光谱法。其属于原子发射光谱法，可以鉴别样品中是否含有某种元素（定性分析）或确定样品中相应元素的含量（定量分析）。ICP光谱仪是金属实验室常用的化学成分分析仪器之一，它可以分析元素周期表中的绝大多数元素。

2）红外碳硫仪分析技术。其属于红外光谱分析技术，可以快速地分析钢铁及其他材料中碳和硫的含量。

3）X荧光光谱仪分析技术。其广泛应用于冶金、机械、有色金属等各个领域，是国际标准分析方法之一，可分析固体、粉末、熔珠、液体等样品。由于入射光是X射线，发射出的荧光也在X射线范围内，因此常称为二次X射线光谱分析或X射线荧光光谱分析法。分析范围为Be到U，具有分析速度快、测量范围宽、干扰小的特点。