失效分析与案例

本书对金属构件失效分析技术进行了系统的归纳，从失效分析基本概念与技术、失效分析思路与程序、断裂失效分析和环境作用下的失效分析等方面进行了重点介绍，可以帮助失效分析人员准确地理解和掌握失效的机理。本书还列举了25个来自于实际工作中的金属构件失效分析案例，从设计不当、材料冶金缺陷、制造工艺缺陷、装配使用和维护不当、环境因素五个方面，对失效原因进行了深入浅出的论述，这样更利于读者尽快掌握失效分析方法，并应用于实践中。

前言
第1章绪论1
1.1失效分析的意义1
1.2失效分析的发展阶段4
1.2.1古代失效分析阶段4
1.2.2近代失效分析阶段5
1.2.3现代失效分析阶段5
参考文献6
第2章失效分析基本概念与技术7
2.1失效分析基本概念7
2.1.1相关术语7
2.1.2失效分析学科简介8
2.1.3失效分析的内容10
2.1.4失效分析的基本要求10
2.2失效分析基本技术11
2.2.1断口分析技术11
2.2.2常规化学成分分析技术13
2.2.3力学性能检测技术15
2.2.4金相显微镜分析技术15
2.2.5无损检测技术16
2.2.6其他分析技术17
2.3失效分析技术应用17
2.3.1失效分析的必要性17
2.3.2失效分析结果应用18
参考文献21
第3章失效分析思路与程序22
3.1失效类型22
3.1.1畸变失效22
3.1.2断裂失效22
3.1.3磨损失效24
3.1.4腐蚀失效25
3.2失效分析思路25
3.2.1概述25
3.2.2失效分析的基本原则25
3.2.3失效分析的基本方法29
3.2.4相关性分析思路31
3.2.5系统工程分析思路32
3.3失效分析程序35
3.3.1失效分析目的要求36
3.3.2失效信息的调查与收集36
3.3.3初步确定肇事失效件40
3.3.4确定具体分析思路和工作程序41
3.3.5取样和检测41
3.3.6失效分析结论50
3.3.7失效事故预防50
3.3.8失效分析报告50
3.3.9失效分析资料的归档与利用51
参考文献51
第4章断裂失效分析52
4.1断口分析52
4.1.1概述52
4.1.2断口分析常用仪器介绍59
4.1.3断口分析技术64
4.1.4断裂与断口的分类72
4.1.5韧性断口的特征和诊断75
4.1.6脆性断口的特征和诊断84
4.1.7疲劳断口的特征和诊断97
4.1.8断裂失效模式112
4.1.9断裂失效微观特征描述112
4.2裂纹分析112
4.2.1概述112
4.2.2裂纹的分类113
4.2.3裂纹的检测与分析114
4.2.4工艺性裂纹121
参考文献127
第5章环境作用下的失效分析128
5.1摩擦环境作用下的失效分析128
5.1.1概述128
5.1.2磨损失效分析方法130
5.1.3磨损失效的分类及其破坏形式132
5.1.4滑动磨损132
5.1.5滚动磨损136
5.1.6振动磨损139
5.1.7磨粒磨损140
5.1.8流体磨损142
5.1.9黏着磨损147
5.1.10疲劳磨损149
5.2腐蚀环境作用下的失效分析152
5.2.1概述152
5.2.2腐蚀环境作用机理153
5.2.3腐蚀失效的分类及其破坏形式159
5.2.4均匀腐蚀161
5.2.5点腐蚀162
5.2.6缝隙腐蚀166
5.2.7晶间腐蚀167
5.2.8应力腐蚀171
5.2.9腐蚀疲劳175
5.2.10氢腐蚀176
5.3高温环境作用下的失效分析177
5.3.1概述177
5.3.2高温失效机理178
5.3.3高温破坏的失效特征195
5.3.4高温破坏失效的条件及失效过程200
5.3.5高温破坏的预防措施204
参考文献208
第6章失效分析案例209
6.1设计不当引起的失效209
6.1.1概述209
6.1.2常见的设计不合理因素209
6.1.3设计不当引起的失效案例210
6.2材料冶金缺陷引起的失效215
6.2.1概述215
6.2.2常见的材料冶金缺陷215
6.2.3材料冶金缺陷引起的失效案例216
6.3制造工艺缺陷引起的失效225
6.3.1概述225
6.3.2铸造缺陷与失效225
6.3.3锻造缺陷与失效230
6.3.4焊接缺陷与失效236
6.3.5热处理缺陷与失效243
6.3.6机械加工缺陷与失效251
6.4装配使用和维护不当引起的失效255
6.4.1概述255
6.4.2装配使用和维护不当255
6.4.3装配使用和维护不当引起的失效案例255
6.5环境因素引起的失效261
6.5.1概述261
6.5.2环境因素引起的失效类型261
6.5.3环境因素引起的失效案例262
参考文献267

机械装备由于受到许多无法避免的因素影响，会出现各种各样的失效或故障，从而降低或丧失其预定的功能，金属构件失效是机械装备失效或故障的最主要原因之一。对失效的金属构件进行失效分析，是装备故障原因查找及质量问题归零的重要技术手段，是有效提高装备质量与可靠性的重要技术支撑，对提升装备的质量和全寿命管理具有重要意义。    失效分析是工业生产领域极为重要的一门学科，是产品科研试验、工艺改进、质量保证的重要组成部分，是提高产品质量的有效方法和重要工具，广泛应用于机械、航空、航天、电子、国防等领域，在国内外获得了普遍的重视和快速的发展。失效分析是从结果推断失效原因的过程，往往是一果多因，因而失效分析需要正确的分析思路和程序，它可以帮助分析人员快速、准确地查明失效的原因和机理。失效过程是一个十分复杂的过程，特别是机械装备结构种类繁多，结构一般比较复杂，系统内部之间、系统之间铰链耦合性强，金属构件工作条件恶劣、复杂，失效后疑点较多，分析难度也大，这就要求失效分析人员具有一定深度的理论知识且知识面要广，同时还应具有丰富的实践经验。金属构件失效分析是以金属材料学为基础，集断裂特征分析、力学分析、结构分析、材料抗力分析以及可靠性分析为一体，是一门交叉、边缘、综合的新兴学科，失效分析技术属于跨学科技术。    本书是针对从事机械装备失效分析及研制、生产、使用的技术人员，以及与产品失效有关的设计、工艺、质量管理、售后服务、检验等部门的工程技术人员和管理人员而编写的，对维修保障人员也有一定的参考价值。本书主要由失效分析一般知识的介绍、分析思路与程序、断裂与裂纹分析、环境导致的失效以及失效分析案例的剖析等部分组成。编者根据自身的实践经验，对金属构件失效分析技术进行了系统的归纳，列举了大量来自于实际工作中的失效分析案例，力求做到实用、理论与实践相结合，达到提高技术人员分析能力和技术水平的目的。    本书由内蒙古金属构件失效分析工程技术中心组织编写。本书编者都是常年从事失效分析工作的技术人员，有着丰富的理论知识与实践经验，参与了多项失效分析标准的编写工作。本书曾作为兵器行业失效分析技术培训教材，并取得了良好的效果。本书第1、2章由姚淑萍、张瑞君、刘瑞峰编著，第3章由刘素芬、张伟东编著，第4章由阎平、杨建军、刘瑞峰编著，第5章由蔡红、高建国、杨建军编著，第6章由李树梅、张伟东编著，全书由杨建军、张伟东统稿与审定。    在本书编写过程中得到了中国兵器工业标准化研究所丁昆研究员、刘卫军高级工程师、内蒙古第一机械集团有限公司李玉海研究员级高级工程师的指导与帮助，同时得到了内蒙古自治区科技厅、内蒙古第一机械集团有限公司与机械工业出版社的大力支持，在此深表谢意。本书引用和参考了有关论著、教材、论文等资料，在此向相关作者和专家致以衷心的感谢。    由于编者的水平和认识有限，难免有不当之处，恳请大家批评指正。    编者