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失效的主要来源3

设计上的缺点3

目录3

失效的工程观点及失效分析3

材料选择上的缺点5

材料中的缺陷8

加工中存在的问题10

装配中的失误11

不合理的服役条件12

背景资料的收集和选样16

分析的各阶段16

失效分析的一般作法16

研究失效的目的16

失效零件的初步检验18

无损检测19

机械性能试验20

断口的选择、保存和清理21

断口的宏观显微镜检验22

断裂表面的微观分析23

金相试片的选择和准备25

金相试片的检验和分析26

韧性断裂27

断裂类型的测定27

穿晶脆性断裂28

疲劳断裂29

沿晶脆性断裂29

应力腐蚀开裂30

液体金属致脆31

氢脆32

蠕变和持久破坏33

化学分析34

复杂失效34

分析事实、提出结论并写成报告36

模拟试验36

断裂力学的应用36

设备和操作38

附录适合于现场失效分析用的便携式金相试验室38

便携式试验室在失效分析中的应用41

缺口韧性43

韧性和断裂力学43

影响缺口韧性的因素44

断裂韧性45

应力强度因子46

断裂力学的应用48

疲劳裂纹扩展速率49

压力容器的寿命49

应力腐蚀裂纹的扩展速率50

夏氏和埃氏试验54

附录1缺口－韧性试验及评定54

爆炸－杯突试验55

落重试验55

海军撕裂试验57

平面应变断裂韧性试验58

附录2断裂韧性试验和评定58

动态撕裂试验59

R－曲线分析61

温度对转变过程的影响64

韧－脆断裂转变64

转变温度的测定65

晶体结构和变形方式68

冶金因素对转变的影响68

零件尺寸69

晶粒尺寸70

成分和显微组织72

同素异构转变和显微组织75

应变速度对韧性的影响77

各向异性现象77

体心立方高熔点金属的转变78

铁磁性合金的转变78

密排六方金属的转变79

韧性断裂85

断裂的分类85

失效的各种机理和有关环境85

因素引起的失效85

失效类型的鉴别85

脆性断裂86

疲劳断裂87

受环境影响的断裂88

断裂类型的确定90

断裂分类91

韧性和脆性断裂91

断裂源92

由韧性向脆性断裂的转变92

缺口效应94

断裂起点95

加工不当引起的失效98

材料缺陷引起的失效98

成形99

机加工100

熔焊和钎焊104

热处理不当引起的失效107

钢的淬火开裂108

电镀不当引起的失效112

残余应力引起的失效113

脆化引起的失效114

使用中损伤引起的失效119

光滑试样的全塑性断裂126

宏观断裂特征126

附录韧性和脆性断裂的特征126

平面应变和平面应力127

微孔聚集引起的穿晶断裂131

微观断裂特征131

由解理引起的穿晶断裂133

由准解理引起的穿晶断裂135

沿晶断裂137

与疲劳有关的概念138

疲劳寿命预测138

疲劳失效138

疲劳极限和疲劳强度139

S-N曲线139

疲劳断裂的几个阶段140

疲劳缺口系数140

应力集中系数140

海滩标记141

断口特征的宏观显示141

裂纹萌生143

疲劳开裂143

断口特征的微观显示143

裂纹的扩展144

旋转弯曲145

对称循环弯曲145

加载方式与零件形状的影响145

单向弯曲145

扭转加载146

过应力和应力集中的影响147

应力对疲劳强度的影响149

加载频率的影响149

应力集中对疲劳强度的影响151

设计对疲劳强度的影响155

材料状态对疲劳强度的影响160

表面不连续性161

不连续性对疲劳强度的影响161

亚表面不连续性162

合金偏析163

热处理对疲劳强度的影响164

制造方法对疲劳强度的影响165

高温疲劳破坏175

接触疲劳179

热疲劳179

腐蚀疲劳180

疲劳损伤和寿命的测定181

检验制度与技术181

极限分析183

经典设计183

畸变失效183

过载183

不正确的规范186

不符合规范的要求188

畸变失效的分析191

缺陷修补191

特殊形式的畸变失效193

磨料磨损195

粘着磨损195

磨损失效195

磨损类型195

腐蚀磨损196

摩擦在磨损中的作用198

粘着磨损的机理200

磨料磨损的机理201

磨料磨损201

润滑磨损204

润滑剂206

润滑剂失效导致磨损207

润滑剂失效的防止209

磨损失效的分析210

无润滑磨损210

磨损零件的实验室检验211

使用经历在失效分析中的重要性213

显微组织的影响214

材料性能对磨损的影响214

综合磨损机理216

表面疲劳麻点的评价217

表面形貌217

摩擦系数218

接触应力对磨料磨损的影响218

剪应力218

接触应力218

磨损速率219

环境的影响219

微振磨蚀原理221

微振磨蚀特征221

微振磨蚀失效221

微振磨蚀的预防222

微振磨蚀的识别222

钢丝绳的微振磨蚀223

引入残余应力223

振动的消除或减少223

润滑223

微振磨蚀失效的实例224

滑动轴的微振磨蚀224

破灭压力231

气穴现象231

液体冲蚀失效231

液体冲击腐蚀232

冲蚀损伤的特征233

金属抗损伤的能力234

液体冲蚀失效的分析236

腐蚀的影响236

冲蚀损伤的预防239

腐蚀失效的分析242

影响腐蚀失效的因素242

腐蚀失效242

实验室初步检验243

现场取样243

失效零件的经历243

现场检验243

分析鉴定244

微观检验244

腐蚀试验方法的来源245

腐蚀试验245

不完善数据的分析246

腐蚀速率和腐蚀类型246

均匀腐蚀247

点腐蚀249

选择性沥取251

脱锌252

晶间腐蚀254

石墨腐蚀254

对夹杂物的选择腐蚀258

浓差电池腐蚀259

缝隙腐蚀260

海水中的电偶序列261

电偶腐蚀261

温差电池261

相容金属的选择262

影响水中腐蚀的流速268

厌氧菌的影响271

菌和生物结污腐蚀271

海洋有机体的结污（生物结污）272

需氧菌的影响272

埋地金属的腐蚀273

大气腐蚀275

农业大气276

海洋大气277

工业大气277

改变合金、热处理或产品形式279

改进和预防措施279

热带大气279

使用树脂基和无机涂层280

使用金属涂层281

使用电解或化学涂层及表面处理281

使用惰性润滑剂281

使用电偶作用防护方法282

使用阻蚀剂284

改变设计以控制腐蚀284

变量的连续监控286

改变pH值和外加电位286

铸铁287

全面腐蚀287

碳钢和低合金钢287

全面腐蚀的特点288

不锈钢288

铝及铝合金291

耐热合金291

镍及Monel合金292

铜及铜合金292

钛293

制造过程中产生的应力源295

应力腐蚀开裂295

使用过程中产生的应力源296

应力腐蚀裂纹的一般特征297

裂纹的产生与扩展297

应力腐蚀开裂独有的特性298

应力腐蚀开裂理论298

金属对应力腐蚀开裂的敏感性299

环境影响300

应力腐蚀开裂时应力的影响300

应力腐蚀开裂的通道300

特定离子和物质301

大气环境302

使用环境302

被沥取的物质305

加工流程和配料305

失效分析的作法307

装配环境307

使用前的环境307

制造环境307

宏观检验308

断口表面特征的观察308

微观检验309

模拟使用试验310

金相分析310

化学分析310

硝酸盐溶液中的开裂311

锅炉的碱性开裂311

变形碳钢和低合金钢311

奥氏体不锈钢314

氨中开裂314

铁素体不锈钢315

马氏体和沉淀硬化不锈钢316

马氏体时效钢317

铝合金318

铜及铜合金320

钛及钛合金325

镍及镍合金325

镁合金325

机理328

与应力腐蚀开裂的区别328

液体金属致脆328

各种金属的敏感性329

充氢开裂331

氢损伤的类型331

氢损伤失效331

氢致鼓泡332

氢致低应变速率脆化开裂333

脱碳造成氢致开裂333

分子氢造成的开裂334

氢化物造成的开裂334

静疲劳条件下的氢致开裂334

碳钢和低合金钢335

水和稀释的水溶液造成的开裂335

硫化氢造成的开裂335

不锈钢336

耐热合金338

马氏体时效钢338

钛和钛合金339

铝和铅合金339

失效分析340

过渡和难熔金属与合金340

失效的预防342

频率的影响345

循环应力的影响345

腐蚀疲劳失效345

环境影响346

应力波形的影响346

对裂纹形成的影响347

腐蚀疲劳失效分析349

环境化学活性的影响349

改进措施356

蠕变358

高温失效358

持久359

高温疲劳361

时效和过时效362

穿晶－沿晶断裂转变362

热疲劳362

冶金不稳定性362

碳化物的反应363

金属间相的沉淀363

环境引起的失效364

沉淀过程的交互作用364

腐蚀和腐蚀－磨蚀365

一般氧化368

增碳369

碳－氮交互作用371

同熔融金属相接触的情况372

与熔盐相接触的情况377

分析高温失效用的设备和试验方法379

高温失效的分析技术379

早期失效的成因384

燃气涡轮部件386

蒸汽涡轮部件392

内燃机阀门394

蒸汽重整炉部件397

石油加工部件397

热处理炉的部件400

焚化设备403

水泥厂设备403

军械零件404

铂和铂－铑部件406

热电偶407

与失效有关的异常特征411

平轧材及线材411

服役失效的分析与预防：主要加工411

工艺过程的产品411

冷成形件的失效411

失效的预防412

来自铸锭的缺陷420

锻件的失效420

锻造引起的各向异性421

应力集中的作用422

设计和失效的关系422

锻造引起的机械性缺陷422

锻件失效的起因422

与材料选择有关的失效424

各向异性的作用424

与疲劳有关的失效425

与非金属夹杂物有关的失效426

与偏析有关的失效430

与显微组织有关的失效431

与锻造缺陷有关的失效434

与锻后处理有关的失效441

过烧442

与热处理有关的失效442

淬火裂纹444

增碳与脱碳445

与氢致损伤有关的失效446

腐蚀448

与工作环境有关的失效448

磨损450

微振磨蚀452

与机械性损伤有关的失效453

冲蚀－腐蚀453

钢铁铸件中可能产生的缺陷456

钢铁铸件的失效456

表面不连续性缺陷的影响457

失效分析的作法457

缩松460

内部不连续缺陷的影响460

显微组织的影响463

气孔疏松；夹杂物463

成分不正确的影响468

不正确热处理的影响473

应力集中的影响475

由于服役条件导致的失效478

分析作法484

焊接件的失效484

热裂纹；冷裂纹486

电弧焊中的失效源486

打弧和火焰凿伤487

低碳钢电弧焊中的失效490

可硬化碳钢在电弧焊接中的失效497

电弧焊接合金钢的失效499

电弧焊接不锈钢的失效504

电弧焊接耐热合金的失效514

电弧焊接铝合金的失效514

钛及其合金在电弧焊接中的失效519

电渣焊缝的失效源522

气电焊焊缝中的失效源523

电阻焊缝中的失效524

电阻弧光压接焊缝中的失效源526

电阻对接焊缝中的失效源527

摩擦焊缝中的失效源529

电子束焊缝中的失效源530

激光束焊缝中的失效源533

高频感应焊缝中的失效源536

实例537

界面腐蚀537

钎焊接缝的失效537

夹杂物537

疏松537

钎焊不完全537

过度合金化537

失效轴件的检验545

断裂源545

服役失效的分析与预防：545

加工构件及装配件545

轴件的失效545

作用在轴上的应力系547

疲劳失效548

磨损553

接触疲劳553

轴件的腐蚀556

轴件的变形556

轴件的脆性断裂556

轴件的韧性断裂556

轴件常见的应力提升源557

轴件的蠕变及持久断裂557

轴件的微振磨蚀557

轴径变化的影响558

压配合构件561

纵向沟槽562

不适当的机械加工564

加工过程的影响564

识别标记566

热处理568

内部的不连续性缺陷571

冶金因素的影响571

表面的不连续性缺陷573

韧性及转变温度575

表面覆盖层的作用576

轴承特性数581

滑动轴承的失效581

轴承的润滑582

滑动轴承材料584

滑动轴承材料的性能584

三金属轴承585

失效分析作法586

失效机理588

外来质点的影响594

润滑对轴承失效的影响595

热脆失效597

工作温度的影响597

过载的影响599

装配不当的影响600

亚表面不连续性缺陷的影响602

轴颈形状603

表面光洁度603

表面不连续性缺陷的影响603

轴的设计603

轴承套的设计604

薄壁型轴承605

轴承材料607

滚动轴承的失效607

失效轴承的检验608

轴承的额定性能608

失效形式610

磨损失效613

微振磨蚀失效616

塑性变形失效618

腐蚀失效618

起源于表面的疲劳失效620

滚动接触疲劳失效620

起源于亚表面的疲劳失效623

整体失效626

装配操作的影响628

轴承构件的热处理及其硬度631

薄膜润滑633

滚动轴承的润滑633

有效的油和油脂润滑635

密封设计637

机械端面密封的失效637

运行条件639

密封环材料639

常见的失效原因640

常见的失效形式641

密封件的腐蚀643

机械损伤645

热损伤650

详细失效分析652

初步检查652

失效的迹象653

流体动力缸的失效655

活塞杆的失效656

动力缸失效的起因656

与流体动力缸有关的装置656

缸体和缸盖之间接头的失效658

系杆的失效658

缸体的失效659

支座、接头和弹簧的失效664

起重设备的失效665

起重设备的常用材料666

滑轮667

钢丝绳667

钢丝绳压力668

卷筒669

链条676

吊钩677

C形吊钩设计678

轴件680

起重架及有关构件683

失效源688

机械紧固件的失效688

紧固件失效的起因691

螺纹紧固件中的疲劳692

裂隙腐蚀696

大气腐蚀696

微振磨蚀696

螺纹紧固件中的腐蚀696

应力腐蚀开裂697

电化腐蚀697

氢致损伤702

镀锌层704

腐蚀的防护704

高温下的紧固件性能705

镀铝层705

镀镉层705

铆钉706

铆钉失效的类型707

封闭式紧固件708

半永久性销钉709

销钉类紧固件709

快速装拆销711

特殊用途的紧固件714

弹簧失效的检查715

一般失效机理715

弹簧的失效715

工作条件715

材料缺陷引起的失效716

设计中差错引起的失效716

失效的一般起因716

加工引起的失效719

腐蚀引起的失效727

工作条件引起的失效729

设计对失效的影响734

模具的失效734

热处理不良引起的失效736

奥氏体化温度的影响739

热处理之后操作引起的失效740

热作模具743

齿轮的类型745

齿轮的失效745

轮齿的啮合747

运转载荷749

齿轮失效的分类750

齿轮材料750

润滑和齿轮轮齿的磨损751

齿轮的磨损和磨损失效751

擦伤753

腐蚀磨损754

磨粒磨损754

表面疲劳失效755

初始点蚀756

剥落758

塑性变形失效760

表面疲劳和润滑760

疲劳折断762

折断失效762

过载折断767

关于齿轮失效类型和原因的统计资料769

锅炉和有关火力发电厂设备的失效771

失效分析的作法771

火电设备失效的特有起因771

涉及管件突然破裂的失效773

过热引起的破裂774

脆化引起的破裂781

腐蚀或结垢引起的失效783

水侧腐蚀783

结垢785

烟气侧腐蚀786

煤灰腐蚀786

油灰腐蚀788

疲劳失效789

冲蚀引起的失效793

应力腐蚀开裂失效794

多形式失效797

换热器的失效799

管系的特性799

失效零件的检查800

换热器失效的起因800

腐蚀802

裂隙腐蚀804

合金脱失806

冲击腐蚀806

应力腐蚀开裂809

腐蚀疲劳810

设计的影响811

焊接工艺的影响815

高温的影响816

失效分析作法819

使用不适宜合金的影响819

压力容器的失效819

冶金不连续性缺陷的影响821

加工过程的影响822

复合材料制作的压力容器826

应力腐蚀和氢脆828

脆性断裂833

韧性断裂834

蠕变和持久断裂835

疲劳835

金属矫形植入物的失效837

失效报导837

植入物所处的环境介质838

矫形植入物常用合金840

失效的机理840

失效机理之间的相互影响844

失效源845

材料选择和制造846

植入和取出847

患者滥用848

失效分析方法848

索引（英汉对照）851

本卷所用缩写词及符号930

本卷失效分析实例索引933

附录（主词条汉英对照）938