材料科学研究与工程技术系列：机械零件失效分析与实例 [Mechanical Parts Failure Analysis and Examples] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘瑞堂 编

图书标签:

• 材料科学
• 失效分析
• 机械工程
• 零件设计
• 工程技术
• 案例分析
• 金属材料
• 可靠性工程
• 维修工程
• 工业工程

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560349893

版次：1

商品编码：11649865

包装：平装

丛书名： 材料科学研究与工程技术系列

外文名称：Mechanical Parts Failure Analysis and Examples

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：277###

编辑推荐

　　院士专家著书 体现先进性 前瞻性 反映材料领域的研究成果
　　学科融合贯通 注重交叉性 学术性立足材料科学的人才培养
　　内容丰富翔实 追求研究性 实用性 促进材料工程的创新发展

内容简介

　　《材料科学研究与工程技术系列：机械零件失效分析与实例》系统地介绍了机械零件的各种失效形式、失效原因及失效分析的思维方法和技术。前3章讲述失效分析的基本知识和常见失效形式的规律、失效判据及诊断技术；第4章介绍失效分析的思路和处理问题的程序、方法；第5章介绍裂纹和断口分析技术，阐明了各种常见裂纹和断口的宏观与微观形态特征及分析方法；第6，7，8章讨论了材料冶金因素、设计与选材失误引起的失效，以及各种加工工艺缺陷的产生与鉴别方法和这些缺陷引起的失效及失效分析技术。书中列举了丰富的实际零件失效分析实例，深入浅出。
　　《材料科学研究与工程技术系列：机械零件失效分析与实例》可作为高等学校材料类和机械类各专业的教学参考书，同时也可供从事机械产品的可靠性、失效分析和质量管理工作的工程技术人员参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 失效与失效学
1.2 失效分析的意义
1.2.1 失效分析促进科学技术发展
1.2.2 失效分析促进产品质量提高
1.3 失效分析与机械产品可靠性的关系

第2章 机械零件失效形式及诊断
2.1 失效分类及诊断
2.1.1 失效形式的分类
2.1.2 失效形式的诊断
2.2 机械零件失效原因概述
2.2.1 零件的服役条件
2.2.2 设计、制造与零件失效
2.2.3 使用、维修与零件失效

第3章 常见失效形式及特征和诊断
3.1 过量弹性变形失效
3.1.1 概述
3.1.2 特征及判断
3.1.3 防止措施
3.2 屈服失效
3.2.1 概述
3.2.2 特征及判断
3.2.3 过载压痕损伤——屈服失效的一种特殊形式
3.2.4 防止和改进措施
3.3 塑性断裂失效
3.3.1 概述
3.3.2 特征及判断
3.3.3 改进措施
3.4 脆性断裂失效
3.4.1 概述
3.4.2 特征及判断
3.4.3 防止和改进措施
3.4.4 脆断失效实例
3.5 疲劳断裂失效
3.5.1 概述
3.5.2 疲劳失效行为特征
3.5.3 疲劳失效的判断
3.5.4 疲劳失效诊断实例
3.5.5 提高疲劳抗力的措施
3.6 腐蚀失效
3.6.1 概述
3.6.2 几种主要腐蚀失效类型的现象和特征
3.6.3 防止金属腐蚀的措施
3.7 应力腐蚀失效
3.7.1 概述
3.7.2 应力腐蚀断裂的特点
3.7.3 应力腐蚀评定方法
3.7.4 防止应力腐蚀开裂的措施
3.7.5 防止应力腐蚀开裂的实例
3.8 氢脆失效
3.8.1 概述.I
3.8.2 氢脆失效的类型、特征及评定.|
3.8.3 防止氢脆的措施
3.9 腐蚀疲劳失效
3.9.1 概述
3.9.2 腐蚀疲劳损伤
3.9.3 提高零件腐蚀疲劳抗力的措施
3.9.4 腐蚀疲劳失效的实例
3.1 0磨损失效
3.10.1 概述
3.1 0.2 磨损机制及行为特征
3.10.3 磨损失效判断和改善耐磨性的措施
3.11蠕变失效
3.11.1 概述
3.11.2 特征及判断
3.11.3 蠕变失效的鉴别方法
3.11.4 提高蠕变抗力的措施

第4章 失效分析的思路与方法
4.1 失效分析的常规思路
4.1.1 以失效抗力指标为主线的失效分析思路
4.1.2 以制造过程为主线的失效分析思路
4.1.3 以零件或设备为类别的失效分析思路
……
第5章 裂纹与断口分析
第6章 材料因素引起的失效
第7章 设计阶段的失误与失效
第8章 工艺因素引起的失效
附录CVDA-1984《压力容器缺陷评定规范》摘要
主要参考文献

前言/序言

材料科学研究与工程技术系列：机械零件失效分析与实例 前言 机械零件的可靠性与安全性是现代工程技术至关重要的基石。在各种工业领域，从航空航天到汽车制造，从能源设备到日常消费品，机械零件的稳定运行直接关系到设备的性能、寿命，乃至人员的生命安全和经济效益。然而，任何机械零件都无法完全避免在服役过程中出现失效的可能。失效的发生不仅意味着设备的停机和高昂的维修成本，更可能引发连锁反应，导致灾难性的后果。因此，深入理解机械零件失效的机理、准确预测失效的发生、并采取有效的预防和控制措施，是每一位工程技术人员必须掌握的核心技能。 本书“材料科学研究与工程技术系列：机械零件失效分析与实例”正是为了满足这一迫切需求而编写。我们期望通过系统性的理论阐述与丰富多样的实际案例相结合的方式，为读者提供一个全面、深入、实用的机械零件失效分析学习平台。本书旨在帮助读者建立起扎实的失效分析理论基础，掌握先进的分析方法和技术，并能灵活运用这些知识来解决实际工程中遇到的各种失效问题。 本书内容概述 本书共分为十章，结构清晰，循序渐进，力求全面覆盖机械零件失效分析的各个重要方面。 第一章 机械零件失效分析基础 本章作为全书的开篇，将带领读者进入机械零件失效分析的广阔领域。我们将从失效的基本概念入手，明确失效的定义、分类及其重要性。接着，深入探讨失效分析的基本原理，包括失效模式、失效机理以及失效评估的原则。在此基础上，我们将介绍失效分析的流程和方法论，阐述从失效现象观察到最终原因判断的关键步骤。此外，本章还会简要介绍失效分析的常用术语和基本术语，为后续章节的学习打下坚实的基础。理解这些基础知识，是进行有效失效分析的前提。 第二章 材料的力学性能及其在失效分析中的意义 材料的力学性能是决定机械零件能否承受设计载荷并保持功能完整性的关键因素。本章将系统回顾材料的各项基本力学性能，包括强度（屈服强度、抗拉强度）、塑性（伸长率、断面收缩率）、硬度、疲劳强度、断裂韧性等。我们将详细阐述这些力学性能的测试方法及其表征意义。更重要的是，本章将重点阐述这些力学性能与机械零件失效之间的内在联系。例如，材料的低强度可能导致零件在载荷作用下发生屈服或断裂；较低的塑性可能使得零件在变形过程中易于发生脆性断裂；疲劳强度的不足则会诱发零件在循环载荷下的疲劳失效。理解材料力学性能的局限性，是分析和预测失效风险的根本。 第三章 常见的机械零件失效模式 机械零件在服役过程中可能出现的失效模式多种多样，每种模式都对应着独特的失效机理和表现特征。本章将详细介绍几种最常见的机械零件失效模式，包括： 过载断裂 (Overload Fracture)： 零件承受的载荷超过其设计强度极限，导致瞬间的脆性或延性断裂。 疲劳断裂 (Fatigue Fracture)： 零件在反复的循环载荷作用下，即使载荷低于材料的屈服强度，也会逐渐产生裂纹并扩展，最终导致断裂。 磨损 (Wear)： 零件表面在相对运动过程中，由于摩擦作用导致材料的损失，进而影响零件的尺寸精度和功能。 腐蚀 (Corrosion)： 材料与周围环境发生化学或电化学反应，导致材料性能劣化甚至失效。 蠕变 (Creep)： 材料在高温和恒定载荷作用下，随时间推移发生的塑性变形。 屈服 (Yielding)： 材料在超过其屈服强度极限的载荷作用下，发生永久性变形。 本章将深入剖析每种失效模式的典型特征，并通过图示和简要的案例分析，帮助读者直观理解这些失效现象。 第四章 机械零件的断裂分析 断裂是机械零件最常见的失效形式之一，理解断裂的机制对于分析和预防失效至关重要。本章将聚焦于断裂分析，首先介绍断裂力学的基本概念，包括应力强度因子、断裂韧性等。我们将区分脆性断裂和延性断裂的特点，并详细阐述断裂表面形貌的观察和分析方法，例如撕裂纹、放射状纹等在判断断裂源和断裂方向上的作用。本章还将讨论断裂韧性测试方法及其在评估材料抗断裂能力上的意义。通过对断裂过程的深入理解，读者将能更准确地判断零件断裂的原因，并提出相应的改进措施。 第五章 机械零件的疲劳失效分析 疲劳是导致许多关键机械零件失效的“隐形杀手”，尤其是在承受循环载荷的应用中。本章将对疲劳失效进行深入的分析。我们将详细阐述疲劳的基本原理，包括应力循环、疲劳极限、S-N曲线（应力-寿命曲线）等。本章将着重介绍疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂的整个过程。此外，我们将探讨影响疲劳寿命的各种因素，如应力集中、表面状态、环境因素等。同时，本章还将介绍疲劳裂纹扩展速率的测量和预测方法，以及应力腐蚀裂纹（SCC）等疲劳相关的复杂失效现象。通过本章的学习，读者将能够更好地理解和预测零件在循环载荷下的疲劳寿命。 第六章 机械零件的表面失效分析：磨损与腐蚀 机械零件的表面状态对其功能和寿命有着决定性的影响。本章将重点关注表面的失效形式，即磨损和腐蚀。我们将详细分类不同类型的磨损，如磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等，并分析其产生的原因和典型的磨损表面形貌。针对腐蚀，本章将介绍常见的腐蚀类型，如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等，并阐述其发生机理以及对材料性能的影响。本章还将讨论减少磨损和腐蚀的常用方法，包括表面处理、润滑、防护涂层等。 第七章 机械零件的温度相关失效分析：蠕变与热疲劳 在高温环境下工作的机械零件，其失效机理会发生显著变化。本章将聚焦于温度相关失效，主要包括蠕变和热疲劳。我们将深入分析材料在高温下的蠕变行为，包括瞬时蠕变、稳态蠕变和加速蠕变等阶段，并介绍蠕变寿命的预测方法。同时，本章将阐述热疲劳的产生机制，即由于温度的周期性变化引起的材料热应力积累，导致零件发生裂纹和失效。我们将讨论影响蠕变和热疲劳性能的因素，以及在高温设计和应用中应注意的事项。 第八章 失效分析的常用检测技术与仪器 准确地识别失效原因离不开先进的检测技术和仪器。本章将介绍失效分析中常用的各种检测技术，包括： 宏观检查： 对失效零件进行肉眼观察，记录裂纹、变形、腐蚀等宏观特征。 金相显微镜检查 (Metallography)： 观察材料的微观组织结构，如晶粒度、相分布、夹杂物等，判断材料加工或热处理工艺问题，或识别微观失效特征。 扫描电子显微镜 (SEM) 与能谱分析 (EDS)： 提供高分辨率的表面形貌观察，并能进行元素成分分析，对于识别断裂表面形貌、腐蚀产物等至关重要。 透射电子显微镜 (TEM)： 用于观察材料的超微结构，如位错、析出相等。 X射线衍射 (XRD)： 分析材料的晶体结构、物相等。 力学性能测试： 如拉伸试验、硬度试验、疲劳试验、冲击试验等，用于评估材料的力学性能是否满足要求或发生劣化。 无损检测 (NDT)： 如超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤等，用于在不损坏零件的情况下检测内部或表面缺陷。 本章将详细介绍每种技术的原理、应用范围以及在失效分析中的重要作用。 第九章 机械零件失效分析实例研究 理论知识的掌握最终需要与实践相结合。本章将通过大量精心挑选的典型失效案例，来展示如何运用前几章所学的理论知识和检测技术进行失效分析。每个案例都将包含： 失效背景： 详细介绍失效零件的所属行业、工作环境、预期寿命等。 失效现象描述： 对失效零件的宏观和微观损伤特征进行细致的描述，并配以清晰的图片。 失效分析过程： 遵循系统性的失效分析流程，包括初步检查、取样、检测技术应用、数据分析等。 失效机理诊断： 明确判断零件失效的主要原因和次要原因。 改进措施建议： 基于失效分析结果，提出切实可行的设计、材料选择、制造工艺、操作维护等方面的改进建议，以防止类似失效的再次发生。 这些实例涵盖了航空发动机、汽车传动系统、化工设备、能源设施等多个领域，具有很强的代表性和借鉴意义。 第十章 机械零件的失效预防与可靠性设计 失效分析的最终目的在于预防失效，提升机械零件的可靠性。本章将从失效预防的角度出发，总结前文所述的各项知识，并提出可靠性设计的理念和方法。我们将讨论如何通过合理的材料选择、优化的结构设计、精密的制造工艺、有效的防护措施以及科学的维护保养来最大程度地降低机械零件的失效风险。此外，本章还将介绍一些与可靠性设计相关的概念，如可靠性指标、可靠性分配、故障模式与影响分析（FMEA）等。最终，本书希望引导读者将失效分析的经验转化为主动的可靠性设计策略，从而创造出更安全、更可靠的工程产品。 结语 本书的编写凝聚了作者在材料科学研究和机械工程实践中的多年经验。我们力求内容严谨、逻辑清晰、图文并茂，力求使本书成为机械工程领域专业人士、高等院校师生以及对机械零件失效分析感兴趣的读者的一本必备参考书。希望通过本书的学习，读者能够掌握失效分析的“利器”，在各自的工程实践中，有效应对和解决机械零件失效带来的挑战，为工程技术的进步和人类社会的福祉贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够系统性梳理机械零件失效原因并提供实用解决方案的书籍，而这本《材料科学研究与工程技术系列：机械零件失效分析与实例》完全超出了我的预期。首先，它的结构设计非常合理，从基础理论出发，逐步深入到具体的失效类型，再到案例分析，逻辑清晰，易于理解。书中对不同失效模式的分类非常细致，例如，除了常见的疲劳、蠕变、断裂之外，还详细讨论了腐蚀、磨损、应力腐蚀开裂、氢致开裂等多种复杂失效形式。对于每一种失效模式，作者都从机理、影响因素、检测方法和预防措施等多个维度进行了阐述。我尤其喜欢书中关于“预防措施”的部分，它不仅仅是告诉我们“为什么会坏”，更重要的是“如何避免坏”。书中提供的许多设计改进建议、材料选择原则以及工艺优化方案，都具有很强的实践指导意义。例如，在讨论磨损失效时，书中不仅分析了不同磨损机理（如磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损等）的差异，还针对不同工况下的磨损问题，给出了润滑、表面处理、材料选择等方面的具体建议。这本书对于解决实际工程中的疑难杂症，确实是提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名材料研究生，我一直在寻找一本能够帮助我深入理解材料在复杂应力环境下行为的书籍，而这本《材料科学研究与工程技术系列：机械零件失效分析与实例》无疑是我近期最满意的文献之一。书中不仅涵盖了基础的断裂力学、疲劳理论、蠕变损伤等经典内容，更重要的是，它将这些理论与实际的失效案例紧密联系起来，使得抽象的概念变得具体生动。我尤其欣赏书中对于失效机理的深入探讨，例如，对于某些复杂的失效模式，如高温氧化与疲劳的协同作用，或是氢脆在不同合金体系中的表现差异，书中都进行了细致的分析，并提供了大量的实验数据和研究成果作为支撑。这对于我撰写学位论文，尤其是进行实验设计和结果解释时，提供了非常大的帮助。此外，书中还涉及到一些较少被提及的失效类型，如环境因素（如化学腐蚀、磨蚀、高低温循环）对材料性能的影响，以及复杂应力状态下的失效问题，这些都拓宽了我的研究视野，让我能够更全面地认识材料的失效行为。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是机械工程师、材料科学家以及相关领域研究者的案头必备。我花了整整一个周末沉浸其中，每一次翻阅都能有新的收获。书中最令我印象深刻的是其深入浅出的讲解方式。对于失效分析的各个方面，无论是宏观的断裂形貌观察，还是微观的显微结构分析，作者都给予了详尽的阐述。例如，在分析疲劳断裂时，书中不仅详细介绍了疲劳裂纹的萌生、扩展机理，还列举了大量实际工程中的案例，从航空发动机叶片到桥梁钢梁，每一种失效模式都配有清晰的金相照片、扫描电镜图以及详细的失效原因推断过程。这远不止是理论知识的堆砌，而是将复杂的科学原理与鲜活的工程实践紧密结合，使得读者能够直观地理解材料在不同应力、环境条件下的行为。更难能可贵的是，书中对于各种失效分析方法的优缺点、适用范围也进行了深入的比较和讨论，这对于我们选择最合适的分析手段至关重要。此外，书中还涉及了许多最新的研究进展和技术手段，比如先进的数字图像相关技术在应变场分析中的应用，以及计算材料科学在预测材料行为中的作用，都让我大开眼界，为我的研究方向提供了新的思路。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在机械制造行业工作多年的工程师，接触过不少零件的失效问题。这本《材料科学研究与工程技术系列：机械零件失效分析与实例》是我近期阅读过最实用、最有价值的书籍之一。书中丰富的案例和翔实的分析，几乎涵盖了我工作中所遇到的各种典型失效场景。从金属零件的热处理缺陷导致的脆性断裂，到高压管道的腐蚀穿孔，再到精密机械的磨损失效，每一个案例的分析都非常透彻，并且提供了详细的解决方案。我特别喜欢书中关于“失效预防”的章节，它不仅仅是理论上的指导，更多的是基于实际经验的总结。例如，在处理轴承磨损问题时，书中不仅分析了磨损的原因，还详细介绍了如何通过选择合适的润滑脂、改进密封设计、优化表面处理工艺等来提高轴承的使用寿命。这种实操性的建议，对于我们一线工程师来说，是直接的财富。这本书的语言风格也非常接地气，没有过多的学术术语堆砌，而是用通俗易懂的语言解释复杂的科学原理，让我能够快速理解并运用到实际工作中。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在读这本书之前，我对机械零件的失效分析并没有一个系统且全面的认识。这本书就像一盏明灯，照亮了我之前模糊的认知。书中对失效分析的整个流程进行了非常详尽的介绍，从失效现象的初步判断，到宏观断口特征的观察，再到微观金相、SEM、EDX等分析手段的选择和应用，每一个步骤都解释得非常到位。我印象特别深刻的是书中关于失效分析报告的撰写部分，它详细说明了报告的结构、内容要求以及如何清晰、准确地表达分析结果和结论。这一点对于我们工程师来说，在与客户沟通、向上级汇报时，其重要性不言而喻。书中大量的实例分析更是令人拍案叫绝，作者选择了各种具有代表性的工程零件，如齿轮、轴承、连杆、管道等，通过图文并茂的方式，展示了这些零件是如何发生失效的，以及最终是如何通过分析找到失效根源并提出解决方案的。这些案例的贴近性和实操性，让我感觉就像在和经验丰富的工程师一起进行案例研究，受益匪浅。

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