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本書主要應(yīng)用失效分析工程學(xué)的觀點和方法，系統(tǒng)地介紹了金屬零件在使用過程中發(fā)生斷裂、磨損、腐蝕失效的形貌特征、影響因素、預(yù)防措施及具體的分析方法，簡要地介紹了金屬零件加工缺陷對失效的影響。本書強調(diào)斷口分析在失效分析中的重要意義，分析了斷口位置、特征與零件失效的關(guān)系。本書著重于各類失效特征的描述和失效分析思路及其方法的運用，強調(diào)理論與實踐的結(jié)合，書中給出了較為豐富的典型失效分析實例，針對性強。

《失效分析———基礎(chǔ)與應(yīng)用》一書自２００５年出版以來，承蒙廣大讀者垂愛，已經(jīng)重印１２次，有多所大學(xué)將其選作教材或指定為教學(xué)參考書。十多年來，書中所用的一些相關(guān)標(biāo)準已經(jīng)有了較大變動，金屬零件的使用環(huán)境也越來越復(fù)雜，關(guān)于失效分析的技術(shù)和方法也有了一些發(fā)展，作者在這十多年間的工作也有了一定發(fā)展，對一些失效機理、失效分析方法的基本認識也有所提高，尤其是增加了更多的實踐經(jīng)驗，也得到了一些使用該書的高校師生的建議。鑒于此，在機械工業(yè)出版社的支持下，對《失效分析———基礎(chǔ)與應(yīng)用》進行了修訂。全書的基本思路和基本框架保持不變，在介紹失效分析基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上重點突出應(yīng)用；按照新的標(biāo)準對相關(guān)內(nèi)容進行修訂；增加了近年來的科研成果和作者對實際分析工作的一些新的體會；調(diào)整、增加了新的十多年來的失效分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)；調(diào)整了部分實例，使該書內(nèi)容涉及面更寬一些。

值得一提的是，分析中國知網(wǎng)（ＣＮＫＩ）近十年出版的相關(guān)論文，導(dǎo)致金屬零部件早期失效的諸多因素中，設(shè)計選材不當(dāng)和加工質(zhì)量不良依然是主要因素，與前一個十年的統(tǒng)計結(jié)果相比，不僅沒有降低而略有上升。這說明，進行深入的失效分析，確定零部件早期失效的原因，減少不必要的損失，不僅意義重大，而且任重道遠。

本書修訂工作由中國礦業(yè)大學(xué)孫智、任耀劍和隋艷偉完成，部分研究生參加了標(biāo)準的核定和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作。作者感謝所在學(xué)校的教授們和研究生們的支持與協(xié)作！

在本書的編寫過程中，參考了國內(nèi)外同行的大量文獻和相關(guān)標(biāo)準，在此謹向有關(guān)人員表示衷心的感謝！

由于作者水平有限和時間比較緊，書中的錯誤和紕漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。

孫　智

第2版前言第1版前言第1章概論1 1.1失效與失效分析1 1.1.1失效1 1.1.2失效分析2 1.2失效分析的社會經(jīng)濟效益與意義4 1.2.1失效分析的社會經(jīng)濟效益4 1.2.2失效分析的意義6 1.3失效分析對材料科學(xué)與工程的促進作用9 1.4失效分析的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11 1.4.1國外的失效分析工作12 1.4.2我國的失效分析工作13 1.4.3失效分析的發(fā)展趨勢15 第2章失效分析基礎(chǔ)知識17 2.1機械零件失效形式與來源17 2.1.1機械零件失效形式及原因17 2.1.2機械零件失效的來源20 2.2應(yīng)力集中與零件失效21 2.2.1應(yīng)力集中與應(yīng)力集中系數(shù)21 2.2.2應(yīng)力集中對零件失效的影響23 2.2.3降低應(yīng)力集中的措施26 2.3殘余應(yīng)力與零件失效28 2.3.1殘余應(yīng)力28 2.3.2殘余應(yīng)力的產(chǎn)生28 2.3.3殘余應(yīng)力的影響35 2.3.4消除和調(diào)整殘余應(yīng)力的方法37 2.4材料的韌性與斷裂設(shè)計39 2.4.1低應(yīng)力脆斷及材料的韌性39 2.4.2斷裂韌度在失效分析中的應(yīng)用42 2.5應(yīng)力分析與失效分析43 2.5.1應(yīng)力狀態(tài)分析與強度理論43 2.5.2單向拉（壓）應(yīng)力46 2.5.3平面拉應(yīng)力49 2.5.4彎曲應(yīng)力50 2.5.5扭轉(zhuǎn)應(yīng)力52 2.5.6交變應(yīng)力54 2.5.7接觸應(yīng)力58 目錄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失效分析的原則61 3.1.2相關(guān)性分析的思路及方法63 3.1.3系統(tǒng)工程的分析思路及方法64 3.1.4數(shù)理統(tǒng)計的分析思路及方法71 3.2失效分析的程序74 3.3斷口分析77 3.3.1斷口處理方法及斷口分析的任務(wù)78 3.3.2斷口的宏觀分析81 3.3.3斷口的微觀分析88 3.3.4宏觀分析與微觀分析的辯證應(yīng)用98 第4章靜載荷作用下的斷裂失效分析102 4.1過載斷裂失效分析102 4.1.1過載斷裂及斷口的一般特征102 4.1.2影響過載斷裂斷口特征的因素104 4.1.3扭轉(zhuǎn)和彎曲過載斷裂斷口的宏觀特征108 4.1.4過載斷裂斷口的微觀特征110 4.2材料致脆斷裂失效分析110 4.2.1回火脆性斷裂110 4.2.2冷脆金屬的低溫脆斷114 4.2.3第二相質(zhì)點致脆斷裂116 4.3環(huán)境致脆斷裂失效分析117 4.3.1應(yīng)力腐蝕開裂117 4.3.2氫致脆斷126 4.3.3低熔點金屬的接觸致脆斷裂130 4.3.4高溫長時致脆斷裂（熱脆）131 4.3.5蠕變斷裂133 4.4混合斷裂失效分析136 第5章疲勞斷裂失效分析138 5.1疲勞斷裂失效的基本形式和特征138 5.1.1疲勞斷裂失效的基本形式138 5.1.2疲勞斷裂失效的一般特征139 5.2疲勞斷口形貌及其特征141 5.2.1疲勞斷口的宏觀特征141 5.2.2疲勞斷口各區(qū)域的位置與形狀144 5.2.3疲勞斷口的微觀特征148 5.3疲勞斷裂的類型與鑒別152 5.3.1機械疲勞斷裂152 5.3.2腐蝕疲勞斷裂154 5.3.3熱疲勞斷裂157 5.4疲勞斷裂的原因與預(yù)防措施159 5.4.1疲勞斷裂的原因159 5.4.2疲勞斷裂的預(yù)防措施161 Ⅷ失效分析——基礎(chǔ)與應(yīng)用第6章磨損與腐蝕失效分析164 6.1磨損失效分析164 6.1.1磨損及磨損失效164 6.1.2磨損失效分析165 6.1.3磨損失效的預(yù)防措施168 6.2腐蝕失效分析175 6.2.1腐蝕及腐蝕失效175 6.2.2腐蝕失效的基本類型178 6.2.3腐蝕失效分析及預(yù)防措施185 第7章金屬零件加工缺陷與失效193 7.1鑄造加工缺陷與失效194 7.1.1常見鑄造加工缺陷及形貌194 7.1.2鑄造加工缺陷對失效行為的影響198 7.1.3石墨形態(tài)對鑄鐵件熱疲勞行為的影響199 7.1.4鑄造缺陷致使機械零件失效實例202 7.2鍛造加工缺陷與失效204 7.2.1常見鍛造加工缺陷及形貌204 7.2.2鍛造加工缺陷對失效行為的影響206 7.2.3鍛造加工缺陷致使機械零件失效實例207 7.3焊接加工缺陷與失效210 7.3.1常見焊接加工缺陷及形貌210 7.3.2焊接加工缺陷對失效行為的影響214 7.3.3焊接加工缺陷致使機械零件失效實例214 7.4熱處理缺陷與失效217 7.4.1常見的熱處理缺陷及形貌217 7.4.2熱處理缺陷對失效行為的影響219 7.4.3熱處理缺陷致使機械零件失效實例219 7.5切削加工缺陷與失效223 7.5.1常見切削加工缺陷223 7.5.2切削加工缺陷對失效行為的影響223 7.5.3切削加工缺陷致使機械零件失效實例225 7.6磨削加工缺陷與失效226 7.6.1常見磨削加工缺陷及形貌226 7.6.2磨削加工缺陷對失效行為的影響227 7.6.3磨削加工缺陷致使機械零件失效實例227 第8章失效分析實例229 8.1M53611No.20.5風(fēng)機軸斷裂分析229 8.2礦井提升絞車減速齒輪早期開裂分析234 8.3振動壓路機驅(qū)動橋弧齒準雙曲面齒輪的失效分析238 8.4電站鍋爐聯(lián)箱導(dǎo)汽管爆管失效分析243 8.5供熱管道不銹鋼波紋管膨脹節(jié)失效分析250 8.6潛水泵葉輪腐蝕破裂分析255 8.7白銅BFe3011凝汽器管腐蝕失效分析261 8.8IHI臥式離心機葉片開裂失效分析266 8.9高壓氣缸外缸螺栓斷裂分析269 8.10磨煤機變速箱高速軸斷裂分析278 參考文獻282

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