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第1章 绪论1

1.1 失效与失效学1

1.2 失效分析的意义2

1.2.1 失效分析促进科学技术发展2

1.2.2 失效分析促进产品质量提高4

1.3 失效分析与机械产品可靠性的关系5

第2章 机械零件失效形式及诊断9

2.1 失效分类及诊断9

2.1.1 失效形式的分类9

2.1.2 失效形式的诊断9

2.2 机械零件失效原因概述11

2.2.1 零件的服役条件11

2.2.2 设计、制造与零件失效16

2.2.3 使用、维修与零件失效17

第3章 常见失效形式及特征和诊断18

3.1 过量弹性变形失效18

3.1.1 概述18

3.1.2 特征及判断18

3.1.3 防止措施19

3.2 屈服失效19

3.2.1 概述19

3.2.2 特征及判断19

3.2.3 过载压痕损伤——屈服失效的一种特殊形式19

3.2.4 防止和改进措施20

3.3 塑性断裂失效20

3.3.1 概述20

3.3.2 特征及判断21

3.3.3 改进措施21

3.4 脆性断裂失效21

3.4.1 概述21

3.4.2 特征及判断24

3.4.3 防止和改进措施24

3.4.4 脆断失效实例24

3.5 疲劳断裂失效25

3.5.1 概述25

3.5.2 疲劳失效行为特征25

3.5.3 疲劳失效的判断35

3.5.4 疲劳失效诊断实例36

3.5.5 提高疲劳抗力的措施36

3.6 腐蚀失效37

3.6.1 概述37

3.6.2 几种主要腐蚀失效类型的现象和特征39

3.6.3 防止金属腐蚀的措施44

3.7 应力腐蚀失效47

3.7.1 概述47

3.7.2 应力腐蚀断裂的特点48

3.7.3 应力腐蚀评定方法48

3.7.4 防止应力腐蚀开裂的措施52

3.7.5 防止应力腐蚀开裂的实例53

3.8 氢脆失效54

3.8.1 概述54

3.8.2 氢脆失效的类型、特征及评定55

3.8.3 防止氢脆的措施57

3.9 腐蚀疲劳失效58

3.9.1 概述58

3.9.2 腐蚀疲劳损伤58

3.9.3 提高零件腐蚀疲劳抗力的措施58

3.9.4 腐蚀疲劳失效的实例59

3.10 磨损失效59

3.10.1 概述59

3.10.2 磨损机制及行为特征60

3.10.3 磨损失效判断和改善耐磨性的措施67

3.11 蠕变失效70

3.11.1 概述70

3.11.2 特征及判断70

3.11.3 蠕变失效的鉴别方法70

3.11.4 提高蠕变抗力的措施71

第4章 失效分析的思路与方法72

4.1 失效分析的常规思路72

4.1.1 以失效抗力指标为主线的失效分析思路72

4.1.2 以制造过程为主线的失效分析思路73

4.1.3 以零件或设备为类别的失效分析思路74

4.2 失效分析的系统工程思路与方法75

4.2.1 概述75

4.2.2 故障树分析法76

4.2.3 防止失效的故障树分析78

4.2.4 提出防止失效的措施79

4.3 失效分析的程序和步骤81

4.3.1 失效分析程序81

4.3.2 失效分析步骤82

4.3.3 判断失效顺序的实例84

4.4 失效分析的基本实验技术84

第5章 裂纹与断口分析87

5.1 裂纹与断口87

5.1.2 裂纹87

5.1.2 断口87

5.2 裂纹分析87

5.2.1 工艺裂纹与使用裂纹87

5.2.2 各种裂纹形成原因及形态特征88

5.2.3 各种类型裂纹的分析与鉴别88

5.3 断口分析93

5.3.1 宏观断口分析93

5.3.2 微观断口分析101

第6章 材料因素引起的失效115

6.1 材料因素引起失效的原因115

6.2 材料成分与失效116

6.2.1 概述116

6.2.2 材料的有害成分117

6.2.3 材料成分偏差引起失效的实例120

6.3 杂质元素偏聚与晶界脆化失效121

6.3.1 回火脆性122

6.3.2 高合金钢的时效脆化123

6.3.3 低合金钢去应力退火开裂与杂质元素偏聚126

6.3.4 杂质元素对材料危害的实例126

6.4 非金属夹杂物与失效126

6.4.1 非金属夹杂物的来源与性质127

6.4.2 非金属夹杂物对断裂韧性的影响128

6.4.3 非金属夹杂物对断裂韧性影响的实例129

6.4.4 非金属夹杂物对强度和塑性的影响130

6.4.5 非金属夹杂物对疲劳性能的影响131

6.4.6 非金属夹杂物对点腐蚀的影响132

6.4.7 对钢中硫化物形态的控制133

6.5 材料的显微组织与失效134

6.5.1 晶粒粗大与失效134

6.5.2 晶粒粗大引起脆断的实例135

6.5.3 材料组织结构对失效的影响136

6.5.4 缺陷组织造成零件失效的实例137

第7章 设计阶段的失误与失效141

7.1 机械设计与失效概述141

7.1.1 机械设计的基本内容与失效141

7.1.2 设计失误与失效141

7.1.3 因设计失误引起零件失效的实例143

7.2 零件结构与失效147

7.2.1 缺口效应147

7.2.2 刚度150

7.2.3 结构设计不合理引起零件失效的实例153

7.3 减小应力集中的措施154

7.4 零件材料选择与失效157

7.4.1 机械设计中选材的意义与思路157

7.4.2 因选材不当造成零件失效的实例158

7.4.3 设计选材的一般原则158

7.4.4 因选材失误造成的失效实例164

7.4.5 充分发挥材料性能潜力的思考165

7.4.6 材料强度和韧性合理配合提高失效抗力的实例170

7.4.7 组合件（或偶件）的强度协调172

第8章 工艺因素引起的失效174

8.1 概述174

8.2 铸造缺陷与失效174

8.2.1 孔洞174

8.2.2 裂纹177

8.2.3 缺陷组织177

8.3 锻造缺陷与失效179

8.3.1 锻造工艺对锻件组织和性能的影响179

8.3.2 锻件中的常见缺陷180

8.3.3 过热与过烧187

8.3.4 因过热过烧造成零件失效的实例192

8.3.5 显微组织（流线）193

8.3.6 流线分布不合理引起零件失效的实例196

8.3.7 裂纹197

8.3.8 折叠199

8.3.9 由折叠引起零件失效的实例202

8.3.10 氧化与脱碳203

8.3.11 由于表面脱碳影响零件寿命的实例204

8.3.12 锻比204

8.3.13 锻比影响零件使用寿命的实例205

8.4 热处理缺陷与失效205

8.4.1 常见热处理缺陷原因206

8.4.2 热处理开裂206

8.4.3 由热处理开裂造成零件失效的实例211

8.4.4 增碳211

8.4.5 由增碳引起零件失效的实例212

8.4.6 淬火软点和淬硬层不均匀212

8.4.7 因热处理不当造成零件失效的实例213

8.5 焊接缺欠与失效216

8.5.1 焊接缺欠与缺陷的定义及分类217

8.5.2 焊接缺欠对接头性能的影响及缺欠的安全评定226

8.5.3 焊接缺欠的安全评定实例230

8.5.4 焊接缺欠引起的结构失效236

8.5.5 由焊接缺欠造成焊接结构失效的实例239

8.6 表面形变强化工艺与失效245

8.6.1 表面形变强化对材料组织和性能的影响245

8.6.2 表面形变强化质量的检验与控制250

8.6.3 表面形变强化工艺缺陷与失效254

8.6.4 由表面形变强化缺陷引起零件失效的实例255

8.7 机械加工缺陷与失效257

8.7.1 切削加工缺陷与失效257

8.7.2 由切削加工缺陷引起失效的实例258

8.7.3 磨削缺陷与失效260

8.7.4 由磨削缺陷引起失效的实例262

8.7.5 电火花加工缺陷与失效263

8.7.6 电火花加工缺陷引起的失效实例264

8.8 装配中的失误与失效265

8.8.1 概述265

8.8.2 由装配失误引起失效的实例265

附录 CVDA-1984《压力容器缺陷评定规范》摘要271

主要参考文献278