材料科學研究與工程技術係列：機械零件失效分析與實例 [Mechanical Parts Failure Analysis and Examples] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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劉瑞堂 編

圖書標籤:

• 材料科學
• 失效分析
• 機械工程
• 零件設計
• 工程技術
• 案例分析
• 金屬材料
• 可靠性工程
• 維修工程
• 工業工程

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###

編輯推薦

　　院士專傢著書 體現先進性 前瞻性 反映材料領域的研究成果
　　學科融閤貫通 注重交叉性 學術性立足材料科學的人纔培養
　　內容豐富翔實 追求研究性 實用性 促進材料工程的創新發展

內容簡介

　　《材料科學研究與工程技術係列：機械零件失效分析與實例》係統地介紹瞭機械零件的各種失效形式、失效原因及失效分析的思維方法和技術。前3章講述失效分析的基本知識和常見失效形式的規律、失效判據及診斷技術；第4章介紹失效分析的思路和處理問題的程序、方法；第5章介紹裂紋和斷口分析技術，闡明瞭各種常見裂紋和斷口的宏觀與微觀形態特徵及分析方法；第6，7，8章討論瞭材料冶金因素、設計與選材失誤引起的失效，以及各種加工工藝缺陷的産生與鑒彆方法和這些缺陷引起的失效及失效分析技術。書中列舉瞭豐富的實際零件失效分析實例，深入淺齣。
　　《材料科學研究與工程技術係列：機械零件失效分析與實例》可作為高等學校材料類和機械類各專業的教學參考書，同時也可供從事機械産品的可靠性、失效分析和質量管理工作的工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 失效與失效學
1.2 失效分析的意義
1.2.1 失效分析促進科學技術發展
1.2.2 失效分析促進産品質量提高
1.3 失效分析與機械産品可靠性的關係

第2章 機械零件失效形式及診斷
2.1 失效分類及診斷
2.1.1 失效形式的分類
2.1.2 失效形式的診斷
2.2 機械零件失效原因概述
2.2.1 零件的服役條件
2.2.2 設計、製造與零件失效
2.2.3 使用、維修與零件失效

第3章 常見失效形式及特徵和診斷
3.1 過量彈性變形失效
3.1.1 概述
3.1.2 特徵及判斷
3.1.3 防止措施
3.2 屈服失效
3.2.1 概述
3.2.2 特徵及判斷
3.2.3 過載壓痕損傷——屈服失效的一種特殊形式
3.2.4 防止和改進措施
3.3 塑性斷裂失效
3.3.1 概述
3.3.2 特徵及判斷
3.3.3 改進措施
3.4 脆性斷裂失效
3.4.1 概述
3.4.2 特徵及判斷
3.4.3 防止和改進措施
3.4.4 脆斷失效實例
3.5 疲勞斷裂失效
3.5.1 概述
3.5.2 疲勞失效行為特徵
3.5.3 疲勞失效的判斷
3.5.4 疲勞失效診斷實例
3.5.5 提高疲勞抗力的措施
3.6 腐蝕失效
3.6.1 概述
3.6.2 幾種主要腐蝕失效類型的現象和特徵
3.6.3 防止金屬腐蝕的措施
3.7 應力腐蝕失效
3.7.1 概述
3.7.2 應力腐蝕斷裂的特點
3.7.3 應力腐蝕評定方法
3.7.4 防止應力腐蝕開裂的措施
3.7.5 防止應力腐蝕開裂的實例
3.8 氫脆失效
3.8.1 概述.I
3.8.2 氫脆失效的類型、特徵及評定.|
3.8.3 防止氫脆的措施
3.9 腐蝕疲勞失效
3.9.1 概述
3.9.2 腐蝕疲勞損傷
3.9.3 提高零件腐蝕疲勞抗力的措施
3.9.4 腐蝕疲勞失效的實例
3.1 0磨損失效
3.10.1 概述
3.1 0.2 磨損機製及行為特徵
3.10.3 磨損失效判斷和改善耐磨性的措施
3.11蠕變失效
3.11.1 概述
3.11.2 特徵及判斷
3.11.3 蠕變失效的鑒彆方法
3.11.4 提高蠕變抗力的措施

第4章 失效分析的思路與方法
4.1 失效分析的常規思路
4.1.1 以失效抗力指標為主綫的失效分析思路
4.1.2 以製造過程為主綫的失效分析思路
4.1.3 以零件或設備為類彆的失效分析思路
……
第5章 裂紋與斷口分析
第6章 材料因素引起的失效
第7章 設計階段的失誤與失效
第8章 工藝因素引起的失效
附錄CVDA-1984《壓力容器缺陷評定規範》摘要
主要參考文獻

前言/序言

材料科學研究與工程技術係列：機械零件失效分析與實例 前言 機械零件的可靠性與安全性是現代工程技術至關重要的基石。在各種工業領域，從航空航天到汽車製造，從能源設備到日常消費品，機械零件的穩定運行直接關係到設備的性能、壽命，乃至人員的生命安全和經濟效益。然而，任何機械零件都無法完全避免在服役過程中齣現失效的可能。失效的發生不僅意味著設備的停機和高昂的維修成本，更可能引發連鎖反應，導緻災難性的後果。因此，深入理解機械零件失效的機理、準確預測失效的發生、並采取有效的預防和控製措施，是每一位工程技術人員必須掌握的核心技能。 本書“材料科學研究與工程技術係列：機械零件失效分析與實例”正是為瞭滿足這一迫切需求而編寫。我們期望通過係統性的理論闡述與豐富多樣的實際案例相結閤的方式，為讀者提供一個全麵、深入、實用的機械零件失效分析學習平颱。本書旨在幫助讀者建立起紮實的失效分析理論基礎，掌握先進的分析方法和技術，並能靈活運用這些知識來解決實際工程中遇到的各種失效問題。 本書內容概述 本書共分為十章，結構清晰，循序漸進，力求全麵覆蓋機械零件失效分析的各個重要方麵。 第一章 機械零件失效分析基礎 本章作為全書的開篇，將帶領讀者進入機械零件失效分析的廣闊領域。我們將從失效的基本概念入手，明確失效的定義、分類及其重要性。接著，深入探討失效分析的基本原理，包括失效模式、失效機理以及失效評估的原則。在此基礎上，我們將介紹失效分析的流程和方法論，闡述從失效現象觀察到最終原因判斷的關鍵步驟。此外，本章還會簡要介紹失效分析的常用術語和基本術語，為後續章節的學習打下堅實的基礎。理解這些基礎知識，是進行有效失效分析的前提。 第二章 材料的力學性能及其在失效分析中的意義 材料的力學性能是決定機械零件能否承受設計載荷並保持功能完整性的關鍵因素。本章將係統迴顧材料的各項基本力學性能，包括強度（屈服強度、抗拉強度）、塑性（伸長率、斷麵收縮率）、硬度、疲勞強度、斷裂韌性等。我們將詳細闡述這些力學性能的測試方法及其錶徵意義。更重要的是，本章將重點闡述這些力學性能與機械零件失效之間的內在聯係。例如，材料的低強度可能導緻零件在載荷作用下發生屈服或斷裂；較低的塑性可能使得零件在變形過程中易於發生脆性斷裂；疲勞強度的不足則會誘發零件在循環載荷下的疲勞失效。理解材料力學性能的局限性，是分析和預測失效風險的根本。 第三章 常見的機械零件失效模式 機械零件在服役過程中可能齣現的失效模式多種多樣，每種模式都對應著獨特的失效機理和錶現特徵。本章將詳細介紹幾種最常見的機械零件失效模式，包括： 過載斷裂 (Overload Fracture)： 零件承受的載荷超過其設計強度極限，導緻瞬間的脆性或延性斷裂。 疲勞斷裂 (Fatigue Fracture)： 零件在反復的循環載荷作用下，即使載荷低於材料的屈服強度，也會逐漸産生裂紋並擴展，最終導緻斷裂。 磨損 (Wear)： 零件錶麵在相對運動過程中，由於摩擦作用導緻材料的損失，進而影響零件的尺寸精度和功能。 腐蝕 (Corrosion)： 材料與周圍環境發生化學或電化學反應，導緻材料性能劣化甚至失效。 蠕變 (Creep)： 材料在高溫和恒定載荷作用下，隨時間推移發生的塑性變形。 屈服 (Yielding)： 材料在超過其屈服強度極限的載荷作用下，發生永久性變形。 本章將深入剖析每種失效模式的典型特徵，並通過圖示和簡要的案例分析，幫助讀者直觀理解這些失效現象。 第四章 機械零件的斷裂分析 斷裂是機械零件最常見的失效形式之一，理解斷裂的機製對於分析和預防失效至關重要。本章將聚焦於斷裂分析，首先介紹斷裂力學的基本概念，包括應力強度因子、斷裂韌性等。我們將區分脆性斷裂和延性斷裂的特點，並詳細闡述斷裂錶麵形貌的觀察和分析方法，例如撕裂紋、放射狀紋等在判斷斷裂源和斷裂方嚮上的作用。本章還將討論斷裂韌性測試方法及其在評估材料抗斷裂能力上的意義。通過對斷裂過程的深入理解，讀者將能更準確地判斷零件斷裂的原因，並提齣相應的改進措施。 第五章 機械零件的疲勞失效分析 疲勞是導緻許多關鍵機械零件失效的“隱形殺手”，尤其是在承受循環載荷的應用中。本章將對疲勞失效進行深入的分析。我們將詳細闡述疲勞的基本原理，包括應力循環、疲勞極限、S-N麯綫（應力-壽命麯綫）等。本章將著重介紹疲勞裂紋的萌生、擴展和最終斷裂的整個過程。此外，我們將探討影響疲勞壽命的各種因素，如應力集中、錶麵狀態、環境因素等。同時，本章還將介紹疲勞裂紋擴展速率的測量和預測方法，以及應力腐蝕裂紋（SCC）等疲勞相關的復雜失效現象。通過本章的學習，讀者將能夠更好地理解和預測零件在循環載荷下的疲勞壽命。 第六章 機械零件的錶麵失效分析：磨損與腐蝕 機械零件的錶麵狀態對其功能和壽命有著決定性的影響。本章將重點關注錶麵的失效形式，即磨損和腐蝕。我們將詳細分類不同類型的磨損，如磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等，並分析其産生的原因和典型的磨損錶麵形貌。針對腐蝕，本章將介紹常見的腐蝕類型，如均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕等，並闡述其發生機理以及對材料性能的影響。本章還將討論減少磨損和腐蝕的常用方法，包括錶麵處理、潤滑、防護塗層等。 第七章 機械零件的溫度相關失效分析：蠕變與熱疲勞 在高溫環境下工作的機械零件，其失效機理會發生顯著變化。本章將聚焦於溫度相關失效，主要包括蠕變和熱疲勞。我們將深入分析材料在高溫下的蠕變行為，包括瞬時蠕變、穩態蠕變和加速蠕變等階段，並介紹蠕變壽命的預測方法。同時，本章將闡述熱疲勞的産生機製，即由於溫度的周期性變化引起的材料熱應力積纍，導緻零件發生裂紋和失效。我們將討論影響蠕變和熱疲勞性能的因素，以及在高溫設計和應用中應注意的事項。 第八章 失效分析的常用檢測技術與儀器 準確地識彆失效原因離不開先進的檢測技術和儀器。本章將介紹失效分析中常用的各種檢測技術，包括： 宏觀檢查： 對失效零件進行肉眼觀察，記錄裂紋、變形、腐蝕等宏觀特徵。 金相顯微鏡檢查 (Metallography)： 觀察材料的微觀組織結構，如晶粒度、相分布、夾雜物等，判斷材料加工或熱處理工藝問題，或識彆微觀失效特徵。 掃描電子顯微鏡 (SEM) 與能譜分析 (EDS)： 提供高分辨率的錶麵形貌觀察，並能進行元素成分分析，對於識彆斷裂錶麵形貌、腐蝕産物等至關重要。 透射電子顯微鏡 (TEM)： 用於觀察材料的超微結構，如位錯、析齣相等。 X射綫衍射 (XRD)： 分析材料的晶體結構、物相等。 力學性能測試： 如拉伸試驗、硬度試驗、疲勞試驗、衝擊試驗等，用於評估材料的力學性能是否滿足要求或發生劣化。 無損檢測 (NDT)： 如超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷等，用於在不損壞零件的情況下檢測內部或錶麵缺陷。 本章將詳細介紹每種技術的原理、應用範圍以及在失效分析中的重要作用。 第九章 機械零件失效分析實例研究 理論知識的掌握最終需要與實踐相結閤。本章將通過大量精心挑選的典型失效案例，來展示如何運用前幾章所學的理論知識和檢測技術進行失效分析。每個案例都將包含： 失效背景： 詳細介紹失效零件的所屬行業、工作環境、預期壽命等。 失效現象描述： 對失效零件的宏觀和微觀損傷特徵進行細緻的描述，並配以清晰的圖片。 失效分析過程： 遵循係統性的失效分析流程，包括初步檢查、取樣、檢測技術應用、數據分析等。 失效機理診斷： 明確判斷零件失效的主要原因和次要原因。 改進措施建議： 基於失效分析結果，提齣切實可行的設計、材料選擇、製造工藝、操作維護等方麵的改進建議，以防止類似失效的再次發生。 這些實例涵蓋瞭航空發動機、汽車傳動係統、化工設備、能源設施等多個領域，具有很強的代錶性和藉鑒意義。 第十章 機械零件的失效預防與可靠性設計 失效分析的最終目的在於預防失效，提升機械零件的可靠性。本章將從失效預防的角度齣發，總結前文所述的各項知識，並提齣可靠性設計的理念和方法。我們將討論如何通過閤理的材料選擇、優化的結構設計、精密的製造工藝、有效的防護措施以及科學的維護保養來最大程度地降低機械零件的失效風險。此外，本章還將介紹一些與可靠性設計相關的概念，如可靠性指標、可靠性分配、故障模式與影響分析（FMEA）等。最終，本書希望引導讀者將失效分析的經驗轉化為主動的可靠性設計策略，從而創造齣更安全、更可靠的工程産品。 結語 本書的編寫凝聚瞭作者在材料科學研究和機械工程實踐中的多年經驗。我們力求內容嚴謹、邏輯清晰、圖文並茂，力求使本書成為機械工程領域專業人士、高等院校師生以及對機械零件失效分析感興趣的讀者的一本必備參考書。希望通過本書的學習，讀者能夠掌握失效分析的“利器”，在各自的工程實踐中，有效應對和解決機械零件失效帶來的挑戰，為工程技術的進步和人類社會的福祉貢獻力量。

评分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠係統性梳理機械零件失效原因並提供實用解決方案的書籍，而這本《材料科學研究與工程技術係列：機械零件失效分析與實例》完全超齣瞭我的預期。首先，它的結構設計非常閤理，從基礎理論齣發，逐步深入到具體的失效類型，再到案例分析，邏輯清晰，易於理解。書中對不同失效模式的分類非常細緻，例如，除瞭常見的疲勞、蠕變、斷裂之外，還詳細討論瞭腐蝕、磨損、應力腐蝕開裂、氫緻開裂等多種復雜失效形式。對於每一種失效模式，作者都從機理、影響因素、檢測方法和預防措施等多個維度進行瞭闡述。我尤其喜歡書中關於“預防措施”的部分，它不僅僅是告訴我們“為什麼會壞”，更重要的是“如何避免壞”。書中提供的許多設計改進建議、材料選擇原則以及工藝優化方案，都具有很強的實踐指導意義。例如，在討論磨損失效時，書中不僅分析瞭不同磨損機理（如磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損等）的差異，還針對不同工況下的磨損問題，給齣瞭潤滑、錶麵處理、材料選擇等方麵的具體建議。這本書對於解決實際工程中的疑難雜癥，確實是提供瞭寶貴的參考。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，在讀這本書之前，我對機械零件的失效分析並沒有一個係統且全麵的認識。這本書就像一盞明燈，照亮瞭我之前模糊的認知。書中對失效分析的整個流程進行瞭非常詳盡的介紹，從失效現象的初步判斷，到宏觀斷口特徵的觀察，再到微觀金相、SEM、EDX等分析手段的選擇和應用，每一個步驟都解釋得非常到位。我印象特彆深刻的是書中關於失效分析報告的撰寫部分，它詳細說明瞭報告的結構、內容要求以及如何清晰、準確地錶達分析結果和結論。這一點對於我們工程師來說，在與客戶溝通、嚮上級匯報時，其重要性不言而喻。書中大量的實例分析更是令人拍案叫絕，作者選擇瞭各種具有代錶性的工程零件，如齒輪、軸承、連杆、管道等，通過圖文並茂的方式，展示瞭這些零件是如何發生失效的，以及最終是如何通過分析找到失效根源並提齣解決方案的。這些案例的貼近性和實操性，讓我感覺就像在和經驗豐富的工程師一起進行案例研究，受益匪淺。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在機械製造行業工作多年的工程師，接觸過不少零件的失效問題。這本《材料科學研究與工程技術係列：機械零件失效分析與實例》是我近期閱讀過最實用、最有價值的書籍之一。書中豐富的案例和翔實的分析，幾乎涵蓋瞭我工作中所遇到的各種典型失效場景。從金屬零件的熱處理缺陷導緻的脆性斷裂，到高壓管道的腐蝕穿孔，再到精密機械的磨損失效，每一個案例的分析都非常透徹，並且提供瞭詳細的解決方案。我特彆喜歡書中關於“失效預防”的章節，它不僅僅是理論上的指導，更多的是基於實際經驗的總結。例如，在處理軸承磨損問題時，書中不僅分析瞭磨損的原因，還詳細介紹瞭如何通過選擇閤適的潤滑脂、改進密封設計、優化錶麵處理工藝等來提高軸承的使用壽命。這種實操性的建議，對於我們一綫工程師來說，是直接的財富。這本書的語言風格也非常接地氣，沒有過多的學術術語堆砌，而是用通俗易懂的語言解釋復雜的科學原理，讓我能夠快速理解並運用到實際工作中。

评分☆☆☆☆☆

這本書絕對是機械工程師、材料科學傢以及相關領域研究者的案頭必備。我花瞭整整一個周末沉浸其中，每一次翻閱都能有新的收獲。書中最令我印象深刻的是其深入淺齣的講解方式。對於失效分析的各個方麵，無論是宏觀的斷裂形貌觀察，還是微觀的顯微結構分析，作者都給予瞭詳盡的闡述。例如，在分析疲勞斷裂時，書中不僅詳細介紹瞭疲勞裂紋的萌生、擴展機理，還列舉瞭大量實際工程中的案例，從航空發動機葉片到橋梁鋼梁，每一種失效模式都配有清晰的金相照片、掃描電鏡圖以及詳細的失效原因推斷過程。這遠不止是理論知識的堆砌，而是將復雜的科學原理與鮮活的工程實踐緊密結閤，使得讀者能夠直觀地理解材料在不同應力、環境條件下的行為。更難能可貴的是，書中對於各種失效分析方法的優缺點、適用範圍也進行瞭深入的比較和討論，這對於我們選擇最閤適的分析手段至關重要。此外，書中還涉及瞭許多最新的研究進展和技術手段，比如先進的數字圖像相關技術在應變場分析中的應用，以及計算材料科學在預測材料行為中的作用，都讓我大開眼界，為我的研究方嚮提供瞭新的思路。

评分☆☆☆☆☆

作為一名材料研究生，我一直在尋找一本能夠幫助我深入理解材料在復雜應力環境下行為的書籍，而這本《材料科學研究與工程技術係列：機械零件失效分析與實例》無疑是我近期最滿意的文獻之一。書中不僅涵蓋瞭基礎的斷裂力學、疲勞理論、蠕變損傷等經典內容，更重要的是，它將這些理論與實際的失效案例緊密聯係起來，使得抽象的概念變得具體生動。我尤其欣賞書中對於失效機理的深入探討，例如，對於某些復雜的失效模式，如高溫氧化與疲勞的協同作用，或是氫脆在不同閤金體係中的錶現差異，書中都進行瞭細緻的分析，並提供瞭大量的實驗數據和研究成果作為支撐。這對於我撰寫學位論文，尤其是進行實驗設計和結果解釋時，提供瞭非常大的幫助。此外，書中還涉及到一些較少被提及的失效類型，如環境因素（如化學腐蝕、磨蝕、高低溫循環）對材料性能的影響，以及復雜應力狀態下的失效問題，這些都拓寬瞭我的研究視野，讓我能夠更全麵地認識材料的失效行為。

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