本书主要应用失效分析工程学的观点和方法，系统地介绍了金属零件在使用过程中发生断裂、磨损、腐蚀失效的形貌特征、影响因素、预防措施及具体的分析方法，简要地介绍了金属零件加工缺陷对失效的影响。本书强调断口分析在失效分析中的重要意义，分析了断口位置、特征与零件失效的关系。本书着重于各类失效特征的描述和失效分析思路及其方法的运用，强调理论与实践的结合，书中给出了较为丰富的典型失效分析实例，针对性强。
适读人群 ：从事金属零件设计、制造、使用、失效分析及质量管理的有关人员，相关专业在校师生
1）本书应用失效分析工程学的观点和方法，系统地介绍了金属零件在使用过程中发生断裂、磨损、腐蚀失效的形貌特征、影响因素、预防措施及具体的分析方法。
2）本书强调断口分析在失效分析中的重要意义，分析了断口位置、特征与零件失效的关系。
3）本书着重于各类失效特征的描述和失效分析思路及其方法的运用，强调理论与实践的结合，书中给出了较为丰富的典型失效分析实例，针对性强。
《失效分析———基础与应用》一书自２００５年出版以来，承蒙广大读者垂爱，已经重印１２次，有多所大学将其选作教材或指定为教学参考书。十多年来，书中所用的一些相关标准已经有了较大变动，金属零件的使用环境也越来越复杂，关于失效分析的技术和方法也有了一些发展，作者在这十多年间的工作也有了一定发展，对一些失效机理、失效分析方法的基本认识也有所提高，尤其是增加了更多的实践经验，也得到了一些使用该书的高校师生的建议。鉴于此，在机械工业出版社的支持下，对《失效分析———基础与应用》进行了修订。全书的基本思路和基本框架保持不变，在介绍失效分析基础知识的基础上重点突出应用；按照新的标准对相关内容进行修订；增加了近年来的科研成果和作者对实际分析工作的一些新的体会；调整、增加了新的十多年来的失效分析统计数据；调整了部分实例，使该书内容涉及面更宽一些。
值得一提的是，分析中国知网（ＣＮＫＩ） 近十年出版的相关论文，导致金属零部件早期失效的诸多因素中，设计选材不当和加工质量不良依然是主要因素，与前一个十年的统计结果相比，不仅没有降低而略有上升。这说明，进行深入的失效分析，确定零部件早期失效的原因，减少不必要的损失，不仅意义重大，而且任重道远。
本书修订工作由中国矿业大学孙智、任耀剑和隋艳伟完成，部分研究生参加了标准的核定和数据的统计工作。作者感谢所在学校的教授们和研究生们的支持与协作！
在本书的编写过程中，参考了国内外同行的大量文献和相关标准，在此谨向有关人员表示衷心的感谢！
由于作者水平有限和时间比较紧，书中的错误和纰漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
孙 智
第2版前言
第1版前言
第1章概论1
1.1失效与失效分析1
1.1.1失效1
1.1.2失效分析2
1.2失效分析的社会经济效益与意义4
1.2.1失效分析的社会经济效益4
1.2.2失效分析的意义6
1.3失效分析对材料科学与工程的促进作用9
1.4失效分析的现状与发展趋势11
1.4.1国外的失效分析工作12
1.4.2我国的失效分析工作13
1.4.3失效分析的发展趋势15
第2章失效分析基础知识17
2.1机械零件失效形式与来源17
2.1.1机械零件失效形式及原因17
2.1.2机械零件失效的来源20
2.2应力集中与零件失效21
2.2.1应力集中与应力集中系数21
2.2.2应力集中对零件失效的影响23
2.2.3降低应力集中的措施26
2.3残余应力与零件失效28
2.3.1残余应力28
2.3.2残余应力的产生28
2.3.3残余应力的影响35
2.3.4消除和调整残余应力的方法37
2.4材料的韧性与断裂设计39
2.4.1低应力脆断及材料的韧性39
2.4.2断裂韧度在失效分析中的应用42
2.5应力分析与失效分析43
2.5.1应力状态分析与强度理论43
2.5.2单向拉（压）应力46
2.5.3平面拉应力49
2.5.4弯曲应力50
2.5.5扭转应力52
2.5.6交变应力54
2.5.7接触应力58
目录Ⅶ第3章失效分析基本方法61
3.1失效分析的思路及方法61
3.1.1失效分析的原则61
3.1.2相关性分析的思路及方法63
3.1.3系统工程的分析思路及方法64
3.1.4数理统计的分析思路及方法71
3.2失效分析的程序74
3.3断口分析77
3.3.1断口处理方法及断口分析的任务78
3.3.2断口的宏观分析81
3.3.3断口的微观分析88
3.3.4宏观分析与微观分析的辩证应用98
第4章静载荷作用下的断裂失效分析102
4.1过载断裂失效分析102
4.1.1过载断裂及断口的一般特征102
4.1.2影响过载断裂断口特征的因素104
4.1.3扭转和弯曲过载断裂断口的宏观特征108
4.1.4过载断裂断口的微观特征110
4.2材料致脆断裂失效分析110
4.2.1回火脆性断裂110
4.2.2冷脆金属的低温脆断114
4.2.3第二相质点致脆断裂116
4.3环境致脆断裂失效分析117
4.3.1应力腐蚀开裂117
4.3.2氢致脆断126
4.3.3低熔点金属的接触致脆断裂130
4.3.4高温长时致脆断裂（热脆）131
4.3.5蠕变断裂133
4.4混合断裂失效分析136
第5章疲劳断裂失效分析138
5.1疲劳断裂失效的基本形式和特征138
5.1.1疲劳断裂失效的基本形式138
5.1.2疲劳断裂失效的一般特征139
5.2疲劳断口形貌及其特征141
5.2.1疲劳断口的宏观特征141
5.2.2疲劳断口各区域的位置与形状144
5.2.3疲劳断口的微观特征148
5.3疲劳断裂的类型与鉴别152
5.3.1机械疲劳断裂152
5.3.2腐蚀疲劳断裂154
5.3.3热疲劳断裂157
5.4疲劳断裂的原因与预防措施159
5.4.1疲劳断裂的原因159
5.4.2疲劳断裂的预防措施161
Ⅷ失效分析——基础与应用第6章磨损与腐蚀失效分析164
6.1磨损失效分析164
6.1.1磨损及磨损失效164
6.1.2磨损失效分析165
6.1.3磨损失效的预防措施168
6.2腐蚀失效分析175
6.2.1腐蚀及腐蚀失效175
6.2.2腐蚀失效的基本类型178
6.2.3腐蚀失效分析及预防措施185
第7章金属零件加工缺陷与失效193
7.1铸造加工缺陷与失效194
7.1.1常见铸造加工缺陷及形貌194
7.1.2铸造加工缺陷对失效行为的影响198
7.1.3石墨形态对铸铁件热疲劳行为的影响199
7.1.4铸造缺陷致使机械零件失效实例202
7.2锻造加工缺陷与失效204
7.2.1常见锻造加工缺陷及形貌204
7.2.2锻造加工缺陷对失效行为的影响206
7.2.3锻造加工缺陷致使机械零件失效实例207
7.3焊接加工缺陷与失效210
7.3.1常见焊接加工缺陷及形貌210
7.3.2焊接加工缺陷对失效行为的影响214
7.3.3焊接加工缺陷致使机械零件失效实例214
7.4热处理缺陷与失效217
7.4.1常见的热处理缺陷及形貌217
7.4.2热处理缺陷对失效行为的影响219
7.4.3热处理缺陷致使机械零件失效实例219
7.5切削加工缺陷与失效223
7.5.1常见切削加工缺陷223
7.5.2切削加工缺陷对失效行为的影响223
7.5.3切削加工缺陷致使机械零件失效实例225
7.6磨削加工缺陷与失效226
7.6.1常见磨削加工缺陷及形貌226
7.6.2磨削加工缺陷对失效行为的影响227
7.6.3磨削加工缺陷致使机械零件失效实例227
第8章失效分析实例229
8.1M53611No.20.5风机轴断裂分析229
8.2矿井提升绞车减速齿轮早期开裂分析234
8.3振动压路机驱动桥弧齿准双曲面齿轮的失效分析238
8.4电站锅炉联箱导汽管爆管失效分析243
8.5供热管道不锈钢波纹管膨胀节失效分析250
8.6潜水泵叶轮腐蚀破裂分析255
8.7白铜BFe3011凝汽器管腐蚀失效分析261
8.8IHI卧式离心机叶片开裂失效分析266
8.9高压气缸外缸螺栓断裂分析269
8.10磨煤机变速箱高速轴断裂分析278
参考文献282
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