金属构件缺陷失效分析与实例

随着科学技术和工业生产的迅速发展，人们对机械零部件的质量要求也越来越高。材料质量和零部件的精度虽得到很大的提高，但各行业中使用的机械零部件的早期失效仍时有发生。通过失效分析，找出失效原因，提出有效改进措施以防止类似失效事故的重复发生，从而保证工程的安全运行是必不可少的。

经长期失效分析，笔者深感缺陷分析是失效分析的重要基础之一。一般失效分析常以脆性断裂、疲劳断裂、塑性断裂、蠕变断裂和剥落、腐蚀、磨损等失效模式来描述失效形式，但不是失效的原因。造成结构失效的根本原因往往是材料或零部件制造过程遗留的各种缺陷或设计考虑不周、安装与使用不当、使用环境变化等因素引起应力集中、受力状态的改变及表面损伤导致零部件的变形与裂纹的形成或多种因素综合作用的结果。

本书是笔者在长期从事金相检测和失效分析、生产实践经验积累和收集相关资料的基础上编写而成。全书共分9章，第1章为失效和失效分析；第2章为设计不当引起的失效；第3章为材料缺陷与失效；第4～7章为铸造、锻造、焊接和热处理生产过程中形成的缺陷与由此引起的失效；第8章为冷加工成形缺陷与失效；第9章为安装、使用和维护不当引起的失效。各章分别介绍了材料和制造过程中常见的各种缺陷与设计、管理和使用不当导致零部件的早期失效。突出了各种缺陷的形成、特征及其危害和失效分析中的断口、组织形貌， 并附有各类缺陷引起的失效案例。

本书内容翔实，图文并茂，可供机械、冶金、航空、电力、汽车、轻工等企业和技术部门的金相检测、铸造、热处理、锻造、焊接、设计与失效分析等人员使用，也可供高等院校相关专业师生参考。

本书编写过程中得到了江苏省机械研究设计院等单位和王建怀高级工程师的帮助和支持，引用了一些单位和学者发表的科技资料和技术标准，在此一并表示衷心感谢。

由于水平有限，书中不足之处，敬请读者赐教和指正。

编著者

本书通过大量实例，结合金属构件断裂实物和相应金相照片，详细介绍了金属构件由于设计不当、材料缺陷、工艺缺陷和使用不当造成的零件失效的缺陷分析和处理对策。

本书适宜从事机械和材料相关领域的科研和分析人员以及相关企业的质检人员参考。

丁惠麟，于1953-1995年任职于金城集团，高级工程师，中国机械工程学会失效分析分会，失效分析专家。

曾任：

1.航空物理冶金检测人员资格鉴定委员会  副主任

2.航空装备失效分析冶金人员资格认证委员会  委员

3.江苏省机械工程学会理化分会  常务理事

4.南京市计量测试学会  副秘书长

5.南京市计量测试专家委员会  副主任

6.南京市计量测试学会金相技术学会  秘书长

7.江苏省劳动厅职业技能鉴定委员会  考评员

主要著作：

1.《金属材料金相图谱》

2.《金相检验技术》

3.《辅机零件失效与缺陷分析》

4.《新编工模具金相热处理》

5.《机械工程材料测试手册（物理金相卷）》

6.《金属材料金相图谱》

7.《实用铝、铜及其合金金相热处理和失效分析》

8.《热处理技师手册》

9.《机械零件缺陷、失效分析与实例》

金荣芳

1993-2020年金城集团研究员级高级工程师、技术专家，东南大学专业学位硕士研究生校外指导教师。长期从事金属材料理化（金相分析、力学性能测试）测试及失效分析工作。

现任：

1.江苏省金属材料及热处理学会  理事

2.江苏省材料测试学会  理事

3.南京机械工程学会理化及材料专业委员会  委员、

4.南京计量测试学会材料学会  理事

历来主要著作：

《机械零件缺陷、失效分析与实例》

第1章　失效和失效分析1

1.1 失效分析的目的及意义                                   1

1.1.1 失效分析的目的                                     1

1.1.2 失效分析的意义                                     2

1.2 构件失效的主要形式及其分析                             2

1.2.1 变形失效                                           2

1.2.2 断裂失效                                           3

1.2.3 腐蚀失效                                           6

1.2.4 磨损失效                                           9

1.2.5 失效模式表                                         11

1.3 引起失效的主要原因                                     12

1.3.1 设计不合理                                         12

1.3.2 材料缺陷                                           12

1.3.3 加工制造过程中产生的缺陷                           12

1.3.4 操作与维护维修不当引起的失效                       13

1.4 失效分析思路及方法                                     13

1.5 失效分析程序和步骤                                     13

1.5.1 一般分析程序                                       13

1.5.2 断裂失效分析的基本步骤                             19

1.6 裂纹分析                                               20

1.6.1 裂纹及断口检查                                     20

1.6.2 力学性能测试                                       22

1.6.3 裂纹件的成分分析                                   23

1.6.4 常见裂纹汇总                                       23

1.6.5 断裂源的几种识别法                                 26

第2章　设计不当引起的失效28

2.1 常见的设计不合理因素                                   28

2.1.1 几何形状                                           28

2.1.2 对零件制造应力认识不足,设计结构不合理             31

2.1.3 设计硬度要求不合理                                 33

2.1.4 选材和状态要求不合理                               37

2.2 设计不当引起的失效案例                                 44

2.2.1 计量泵失效分析                                     44

2.2.2 齿轮端面开裂失效分析                               46

2.2.3 液压泵斜盘失效分析                                 49

2.2.4 齿轮泵齿轮与轴咬合失效分析         &nb