失效分析150例

机械装备在包括设计、加工制造、运行、维护等整个生命周期中，往往会由于设计、材料选择、制造工艺、装配质量、运行环境、负荷条件、操作等种种原因产生失效，从而降低或丧失其应有的功能。机械产品，尤其是大型设备的失效，不仅会造成巨大的经济损失和人员伤亡，还会对社会的繁荣和稳定产生重大影响，因此对机械产品进行失效分析研究，是广大工程技术人员关注的重大课题。
如何快速、准确地查找失效原因，并提出切实可行的改进措施及建议，进而完善装备，确保和提高装备的质量和可靠性，从而达到预测和预防机械装备失效的目的，是失效分析工作者的不懈追求。
本书从零件材料、失效背景、失效部位、失效特征、综合分析、失效原因、改进措施等方面对150多个失效分析案例进行了简练、准确的描述，并配以具有代表性的宏观形貌和微观形貌图片。本书作者都是长期从事失效分析的一线专业技术人员，书中所选的案例也均来自作者单位实际发生的典型案例。当读者遇到类似失效分析时可进行比对参考，并准确、快速地分析失效原因，进而掌握案例失效分析技巧，提高同类失效案例分析的效率和质量。本书图文并茂，简明易懂，对提高读者的失效分析技术水平有较高的参考价值。
本书在编排上摒弃了对失效分析理论长篇累牍的阐述，通过对大量典型失效件的断口、裂纹等进行宏观和微观分析，揭示了失效现象与失效机理的内在规律，用特征鲜明的图片判断不同类别的失效，通过图片对不同类型失效的机理、原因进行诠释。
本书可供从事失效分析工作的专业技术人员、企业质量管理人员以及从事断裂力学与可靠性分析的人员阅读使用，也可供相关专业的在校师生、科研人员参考。
本书由内蒙古*机械集团有限公司的李玉海、蔡红，山东特种工业集团有限公司的秦会常，晋西工业集团有限责任公司的庞瑞强，江麓机电集团有限公司的李永建和江南工业集团有限公司的姚春臣编写。第1章、第6章、第8章由蔡红审阅，第2章、第7章由姚春臣审阅，第3章、第5章由秦会常审阅，第4章由庞瑞强审阅，第9章、第10章由李永建审阅，全书由李玉海、蔡红统稿。
在本书编写过程中得到了北京航空材料研究院的钟培道，中国兵器工业标准化研究所的丁昆、刘卫军，内蒙古*机械集团有限公司的杨建军等同志的指导与帮助，同时得到了晋西工业集团有限责任公司的王宏伟，北方华安工业集团有限公司的崔长齐、刘淑艳，湖北江山重工有限责任公司的赵云龙，江南工业集团有限公司的汪灿、肖体安、李保荣，江麓机电集团有限公司的张灵、周克维等同志的大力支持，在此一并表示感谢。
由于机械产品的失效分析是一项科学性、实践性、时代性及社会性均很强的技术工作，所涉及的专业领域极其广泛，限于作者工作领域和知识水平，书中内容难免有不妥之处，希望读者批评指正。

作者

本书从零件材料、失效背景、失效部位、失效特征、综合分析、失效原因、改进措施等方面对150多个失效分析案例进行了介绍。主要内容包括：设计因素引起的失效13例、材质因素引起的失效20例、铸造缺陷因素引起的失效10例、塑性成形缺陷因素引起的失效32例、热处理缺陷因素引起的失效26例、焊接缺陷因素引起的失效11例、表面处理缺陷因素引起的失效6例、环境因素引起的失效5例、 使用不当因素引起的失效13例、 其他因素引起的失效17例。本书图文并茂，简明易懂，对提高读者的失效分析技术水平有较高的参考价值。

前言
第1章设计因素引起的失效13例1
例1-1设计不合理导致扭杆疲劳断裂1
例1-2火炮击针的早期疲劳断裂3
例1-3设计选材不当引起的尾翼片裂纹4
例1-4设计强度低导致螺栓弯曲疲劳断裂6
例1-5设计不合理导致右横拉杆接头多源多次弯曲疲劳断裂7
例1-6应力集中导致曲臂疲劳开裂8
例1-7设计不合理导致平衡肘轴高周低应力疲劳断裂10
例1-8设计不合理导致液压泵连接套低周高应力疲劳断裂11
例1-9压药冲子的低周疲劳断裂12
例1-10壳体设计不当引起的淬火裂纹14
例1-11导杆支耳根部断裂16
例1-12带环形底圆筒因设计不当产生内壁旋压裂纹17
例1-13设计不当导致轮辋卡槽处应力腐蚀开裂17
第2章材质因素引起的失效20例19
例2-1碳化物偏析导致冲头疲劳脆性断裂19
例2-2多用途弹弹体原材料冶金缺陷引起的锻造裂纹20
例2-3原材料冶金缺陷导致扭杆脆性过载断裂21
例2-4材料皮裂导致堵盖坯料改锻后出现中心裂纹23
例2-5铝合金管形件材料缺陷裂纹24
例2-6原材料缺陷及加工缺陷等引起的尾翼片淬火裂纹25
例2-7材料中硫含量超标导致无缝管热脆开裂26
例2-8集中状分布的疏松缺陷导致框架轴疲劳断裂27
例2-9非金属夹渣引起的火车轴表面锻轧裂纹29
例2-10非金属夹杂物较多引起的支耳座发纹缺陷29
例2-11钼喷管材料缺陷导致装配破裂31
例2-12“白点”导致法兰性能不合格32
例2-13粗晶环缺陷引起的药管表面旋压缺陷33
例2-14超硬铝合金尾翼座由原材料缩尾残余引起的锻造裂纹34
例2-15超硬铝合金底螺原材料冶金缺陷引起的淬火裂纹35
例2-16铝合金壳体由原材料缩尾残余引起的挤压裂纹37
例2-17超硬铝合金尾翼座原材料冶金缺陷导致力学性能不合格39
例2-18铝合金接头原材料缺陷开裂40
例2-19氢氧含量高导致双套管脆性断裂42
例2-20铝合金底盖材料强度不足导致水压爆破试验异常43
第3章铸造缺陷因素引起的失效10例45
例3-1磷共晶、碳化物偏析导致高锰钢履带板板体脆性过载断裂45
例3-2铸造气孔缺陷导致高锰钢履带板板体失效46
例3-3拨叉铸造裂纹48
例3-4铸造冷隔导致开裂49
例3-5石墨漂浮导致铸件脆性过载断裂51
例3-6开关柱塞铸造热裂导致脆性断裂52
例3-7铸造缺陷导致矿用液压支架连接头断裂54
例3-8铅含量高导致耐磨环脆性开裂55
例3-9铸造缺陷引起的锻造折叠导致曲轴产生裂纹56
例3-10缩松缺陷导致炉内辊断裂失效58
第4章塑性成形缺陷因素引起的失效32例60
例4-1筒形旋压件壳体内壁环状旋压开裂60
例4-2压力容器壳体旋压裂纹导致水压试验喷射水雾60
例4-3弹体毛坯黑皮车除不净引起的淬火裂纹62
例4-4弹体毛坯折叠引起的锻造裂纹62
例4-5多用途弹体锻造不当引起的锻造裂纹64
例4-6弹体锻造不当引起的表面凹坑65
例4-7弹体锻造过烧引起的力学性能不合格66
例4-8弹体锻造过烧引起的蜂窝状孔洞67
例4-9压力座锻造折叠开裂68
例4-10氧化皮引起的锻造折叠导致曲轴产生裂纹70
例4-11锻造过热导致曲轴脆性弯曲过载断裂71
例4-12行星齿轮锻造裂纹72
例4-13扭转臂锻造过热开裂74
例4-14汽车无级变速器从动带轮疲劳断裂75
例4-15齿轮锻造过烧开裂77
例4-16齿轮锻造折叠开裂79
例4-17连接齿轮疲劳崩块80
例4-18锻模锻造过热开裂81
例4-19车轴的脆性过载断裂82
例4-20锻锤尺寸不合适导致车轴锻造折叠84
例4-21矿用摇臂轴热加工不当导致脆性过载断裂85
例4-22中心管冷拔不当引起的表面冷拔裂纹85
例4-23弹簧钢箍带头部冲压裂纹86
例4-24冲压不当导致碟簧脆性过载断裂87
例4-25马氏体时效钢筒形件含硫气氛加热导致锻裂88
例4-26钛合金管形件原材料锻造裂纹89
例4-27铝合金尾翼挤压工艺不当引起的表面麻面91
例4-28硬铝合金支撑盘冲压不及时导致材料硬化冲压开裂92
例4-29锻造不当引起的壳体内表面淬火裂纹93
例4-30超硬铝合金尾翼座锻造不当引起的锻造裂纹94
例4-31粗晶引起的超硬铝合金板淬火裂纹96
例4-32挤压不当引起的铝合金筒形件过烧裂纹97
第5章热处理缺陷因素引起的失效26例100
例5-1热处理质量不合格导致齿圈磨损失效100
例5-2表面增碳缺陷导致纵推力杆杆体弯曲过载断裂100
例5-3组织应力引起的球头销弧形淬火裂纹102
例5-4汽车发动机曲轴表面磨削裂纹103
例5-5局部过热导致模锻件开裂104
例5-6轮轴淬火不当引起的淬火裂纹106
例5-7热处理表面增碳导致诱导齿开裂107
例5-8热处理不当导致履带板疲劳开裂108
例5-9热应力引起的球头纵向淬火裂纹110
例5-10后桥主动曲线齿锥齿轮热处理不当引起的淬火裂纹111
例5-11内球笼毛坯热处理不当及表面质量缺陷引起的淬火裂纹112
例5-12表面渗碳导致十字轴冲击过载断裂113
例5-13表面氧化导致右外支座弯曲疲劳断裂115
例5-14组织不合格导致主动锥齿轮弯曲疲劳断裂及齿面接触疲劳破坏117
例5-15渗碳表面内氧化缺陷导致球头销失效118
例5-16非调质组织及过热导致缸体脆性过载断裂119
例5-17热处理工艺不当导致钻杆接头纵裂120
例5-18表面粗晶导致制动缸旋压开裂121
例5-19粗晶导致缸体拉深开裂122
例5-20表面脱碳缺陷导致扭杆弹簧扭转疲劳断裂123
例5-21弹簧吊具氢致脆性断裂124
例5-22过烧导致凸

1）本书从零件材料、失效背景、失效部位、失效特征、综合分析、失效原因、改进措施等方面，对10类150多个典型实用的失效分析案例进行了介绍。
2）本书有700多幅对实际工件进行失效分析的图片，是多家大型企业技术人员的失效分析经验荟萃，对提高读者的失效分析技术水平有较高的参考价值。