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《金屬零部件失效分析基礎》編著者楊川、高國慶、崔國棟。
失效分析技術屬于跨學科技術。零部件進行失效分析不但是提高產品質量必需的技術，也是培養工程技術人員綜合利用多學科知識解決工程問題，提高自身學術水平有效途徑。作為一門跨學科技術，也有需要學習者必須牢固掌握的基礎知識與基本技能。本書作者根據自身的實踐經驗及對失效問題的理解，對失效分析技術中的基礎知識進行系統歸納，并盡可能詳細的介紹給讀者。
金屬材料零部件失效有多種類型，其中斷裂是最讓設計者與使用者擔心的問題。在斷裂失效中，疲勞斷裂又是最常見的斷裂類型。因此本書將疲勞斷裂作為重點內容論述，并將近年來發展的關于疲勞斷裂定量分析及疲勞圖的應用內容盡作者所能介紹給讀者。書中設計了不同類型的練習題，目的是幫助讀者掌握失效分析技術的基礎知識與基本技能。
《金屬零部件失效分析基礎》可作為高等院校材料科學與工程、機械設計與制造等專業學生失效分析課程的教材，可作為其他專業學生學習或自學失效分析技術的教材及參考書。同時可供從事金屬材料研究、金屬零部件設計與制備及對金屬零部件進行失效分析的工程技術人員參考使用。
名人/編輯推薦
《金屬零部件失效分析基礎》可作為高等院校材料科學與工程、機械設計與制造等專業學生失效分析課程的教材，可作為其他專業學生學習或自學失效分析技術的教材及參考書。同時可供從事金屬材料研究、金屬零部件設計與制備及對金屬零部件進行失效分析的工程技術人員參考使用。
目次
第1章 緒論
1.1 失效出現的宏觀原因
1.2 失效分析的基本方法
1.2.1 常規分析方法
1.2.2 系統分析方法
1.3 失效分析的主要目的與值得注意的兩種傾向
1.4 失效分析的進展
習題
參考文獻
第2章 失效分析基礎與基本技能
2.1 金屬材料典型力學性能試驗條件下的應力分布與斷裂過程
2.1.1 拉伸試驗金屬材料應力分布斷裂特征
2.1.2 彎曲試驗金屬材料應力分布與斷裂特征
2.1.3 扭轉過載試驗金屬材料應力分布與斷裂特征
2.1.4 剪切過載試驗金屬材料應力分布與斷裂特征
2.1.5 沖擊試驗金屬材料斷裂過程
2.1.6 交變載荷應力分布特點與斷裂過程
2.1.7 實際零部件疲勞強度影響因素
2.2 應力集中與三向應力
2.3 殘余應力產生原理與分析方法
2.3.1 鋼在熱處理過程中的殘余應力
2.3.2 經過表面技術處理后殘余應力分布
2.3.3 鑄造殘余應力
2.3.4 焊接殘余應力
2.4 斷口宏觀形貌分析方法
2.4.1 宏觀斷口分析目的與意義
2.4.2 裂紋源與裂紋擴展方向確定方法
2.4.3 圓柱形與片狀樣品拉伸過載斷裂斷口分析
2.4.4 圓柱樣品扭轉過載斷裂斷口分析
2.4.5 彎曲過載斷裂斷口
2.4.6 剪切過載斷裂斷口
2.4.7 沖擊過載斷裂斷口
2.5 斷口微觀形貌分析方法
2.5.1 分析目的
2.5.2 掃描電鏡(SEM)成像原理與典型用途
2.5.3 典型斷口微觀形貌
2.6 斷口宏觀形貌與斷口微觀形貌間關系
2.6.1 韌性材料拉伸斷裂宏觀與微觀斷口
2.6.2 脆性材料拉伸斷裂宏觀與微觀斷口
2.6.3 韌性材料扭轉斷裂宏觀與微觀斷口
2.6.4 沖擊斷裂宏觀與微觀斷口
2.6.5 彎曲載荷作用下斷裂斷口宏觀形貌與微觀形貌
2.6.6 剪切斷裂宏觀斷口形貌與微觀斷口形貌
2.7 金相組織分析方法
2.7.1 分析目的
2.7.2 阿貝原理
2.7.3 利用阿貝原理分析金相組織
習題
參考文獻
第3章 疲勞失效
3.1 疲勞斷口形成過程與形貌分析
3.1.1 疲勞斷口形成與斷口宏觀形貌特征
3.1.2 宏觀形貌對失效原因提供的信息
3.1.3 疲勞斷口微觀形貌特征及對失效原因提供的信息
3.1.4 疲勞斷口宏觀形貌與微觀形貌間關系
3.2 疲勞斷口定量分析
3.2.1 利用宏觀斷口進行定量分析
3.2.2 利用微觀斷口形貌特征(疲勞條紋間距)進行定量分析
3.3 疲勞圖在疲勞失效分析中的應用
3.4 利用材料表面技術提高疲勞強度
3.5 疲勞斷裂實際案例
案例1 柴油機中盤簧斷裂原因分析
案例2 柴油機汽缸水套失效分析及對策
習題
參考文獻
第4章 磨損失效
4.1 磨損與摩擦力
4.2 磨損機理
4.2.1 粘著磨損機理
4.2.2 磨粒磨損機理
4.2.3 氧化磨損
4.2.4 微動損傷
4.3 判斷磨損機理的方法
4.4 實際案例分析
案例l 反擊式破碎機錘頭耐磨性偏低分析
習題
參考文獻
第5章 失效分析案例
5.1 柴油機“機破”事故分析
5.2 鐵路Ⅱ型彈條制造過程中裂紋分析
5.3 壓力容器罐體表面裂紋分析
5.4 高速軋鋼機用軋輥表面剝落原因分析
5.5 鍍金鈹青銅導電彈簧斷裂分析
5.6 深層滲碳軸承套圈與滾子失效分析
5.7 TDK空壓機機破事故分析
習題
附錄1 應力集中系數圖與表
附錄2 材料性能數據
附錄3 大型構件不同位置疲勞條紋照片
書摘/試閱
2）裂紋形成與冶金缺陷無關
依據：鋼的成分合格，如果出問題應該是冶金質量問題，如鋼管存在疏松、偏析、白點等。但是根據廠家描述的鋼瓶裂紋出現部位的規律是鋼瓶缺陷均出現在外表面，且大部分均在距焊口一定位置的部位。不太可能所有冶金缺陷均有規律出現在在這樣部位面。同時開裂嚴重的1084315爐號鋼的化學成分及夾雜物與其他爐號的鋼無明顯區別。
3）裂紋與罐子結構及淬火介質的冷速有關
（1）罐子本身結構增加了裂紋形成幾率。鋼瓶制作公司進行熱處理時，氣瓶是單面淬火，造成冷卻是從外表面向內表面單方向冷卻。與一般的兩端開口的氣瓶比較，冷卻速度大幅度降低。且罐子內部空氣靠傳熱冷卻，空氣導熱系數遠低于鋼，進一步降低冷速，相當于罐子壁厚大大增加。對于此成分的低合金鋼棒材，淬火危險尺寸油冷時在25～40mm間，對于管材壁厚還要小于該尺寸范圍。所以這種依靠外圓向內壁冷卻的方式本身增加淬火裂紋的可能性。
（2）由于熱應力為主的過渡型應力過大，超過材料斷裂強度導致開裂。對裂紋的特征進行總結如下：裂紋起源于距表面0.8mm左右的內部區域，裂紋與罐體的軸線成60°～70°，裂紋附近的組織沒有發現明顯的異常，如存在夾雜物、脫碳層，碳化物聚集等。裂紋存在的區域約為20mm見方的區域，長度5～8mm，深度4～5mm，說明裂紋形成后向表面與內部同時擴展。
這些現象說明，在淬火過程中在距表面0.8mm處淬火合成應力過大，超過材料強度極限導致開裂。淬火合成應力有三種典型類型：一是組織應力型，二是熱應力型，三是過渡型。造成開裂的應力為過渡型應力，并且熱應力占主要部分。依據是：
①淬火組織應力造成縱向裂紋，且表面應力最大，所以裂紋應該在表面開裂并沿軸線擴展。但裂紋形貌觀察試驗結果是裂紋在距表面0.8mm內部區域形成，且基本傾向于橫向裂紋。因此排除組織應力過大造成的開裂。如果是熱應力造成開裂，起裂點應該在心部位置，并且裂紋應為橫向。裂紋觀察結果也不完全相符。
②過渡型應力是在組織應力與熱應力綜合作用下，最大應力位置向表面偏移，并且裂紋形成與軸線有一定夾角，這與試驗結果吻合。在裂紋觀察中（見圖5 —20）還看到一些細小裂紋在內部開裂后向表面擴展，但是到表面附近就止裂了而沒有裂穿。因為過渡型應力分布是拉應力分布在過渡區域一定范圍，在心部及圓管內表面基本是壓應力所以止裂。
③罐子由于單方向冷卻，且內部空氣難以冷卻，可以近似看成是大尺寸工件冷卻。廠方采用5 %介質淬火也說明這樣問題。而大尺寸工件形成殘余應力往往具有熱應力型特點。
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