金屬構件失效分析（簡體書）

《金屬構件失效分析》闡述金屬裝備及其構件失效與失效分析的工程概念及相關的理論知識。全書共5章。第1章對金屬構件的失效與失效分析作概括性介紹，使教學雙方有互相溝通的共同語言；第2章基礎知識補充金屬學、斷裂力學及腐蝕學中與失效分析密切相關的內容，可根據學生原有基礎知識的情況選學；第3章詳細介紹金屬構件常見的失效形式及其判斷，對各種失效形式的失效現象、失效特點、引起失效的原因及預防措施結合工程實踐作盡可能詳盡的介紹並展示實例；第4章是失效分析方法和手段，包括思維方法、失效分析程序制訂到具體失效分析全過程進行的各項工作，均按指導操作的敘述方式進行介紹；第5章列舉金屬構件失效的案例，可穿插在前幾章學習中使用。《金屬構件失效分析》可作為機械裝備、安全工程等相關專業高年級本科生和低年級研究生的教材，也可作為從事工業裝備，尤其是鍋爐壓力容器安全監察、管理、檢驗工程技術人員的培訓教材，還可作為從事失效分析工作的在職、科研、檢測人員和處理失效事故的管理人員的參考書。

一個工業系統、一台裝備、甚至一個構件或是一個小螺栓，一旦失效而不能執行原來規定的使用功能，就必須找出其失效的原因，並提出有效的對策，因而需要進行失效分析。本教材闡述金屬裝備及其構件失效與失效分析的工程概念及相關的理論知識。全書共分5章。第1章對金屬構件失效及失效分析作概括性的介紹，以使教學雙方有互相溝通的共同語言；第2章基礎知識，僅補充金屬學、斷裂力學及腐蝕學中與失效分析密切相關的內容，可根據學生原有基礎知識情況選學；第3章是本教材的重點，詳細介紹金屬構件常見的失效形式及其判斷，對各種失效形式的失效現象、失效的特點、引起失效的原因及預防措施結合工程實踐作盡可能詳盡的介紹並展示實例；第4章是失效分析的方法和手段，包括思維方法、失效分析程序制訂到具體失效分析全過程進行的各項工作，均按指導操作的敘述方式進行介紹，務求學者可以實踐；第5章列舉金屬構件失效的案例，其中有部分是從書後所列參考文獻摘錄的，大部分是本教材編者進行的工作，可穿插在前幾章學習中使用。
本教材是在華南理工大學1993年12月出版的《金屬設備失效分析》講義的基礎上，經五屆四年級本科生及六屆碩士研究生教學使用。近十年來，國內外相關專著陸續出版，給編者提供了學習和參照。編者博取各位專家學者及書後所列參考文獻的科技精髓、學術觀點和學習心得編寫成本教材。本教材可作為機械裝備、安全工程等相關專業的高年級本科生和初級研究生教材；同時可供大學畢業從事工業裝備，尤其是鍋爐壓力容器安全監察、管理、檢驗的工程技術人員作培訓教材；供有志從事失效分析工作的在職科研、檢測人員和處理失效事故的管理人員作參考書。
本教材共5章。第1章由廖景娛編寫；第2章2.1節由梁思祖編寫，2.2節由廖景娛編寫，2.3節由劉鈞泉編寫；第3章3.2.4小節由梁思祖編寫，3.4節由劉鈞泉編寫，其餘由廖景娛編寫；第4章4.1節至4.6節由梁耀能編寫，4.7節、4.8節由劉鈞泉編寫；第5章共同收集失效實例，由劉凡永編成。全書主編廖景娛。本教材的編寫自始至終得到華南理工大學劉正義教授、華東理工大學柳曾典教授、北京工業大學張亦良教授和上海材料研究所吳劍教授的支持和幫助。全書由劉正義教授審定。
本教材的編寫與出版得到了華南理工大學教務處、工業裝備與控制工程學院、機械工程學院的指導和大力支持，在此表示深切的謝意。洪文健、張明霞、餘紅雅、李麗君等老師和同學為本書的資料收集、稿件校對、圖片整理等做了許多工作；在校學習本課程的安全工程專業本科生和化工過程機械專業碩士研究生結合課程學習給教材初稿提出了勘誤和意見，在此一併感謝。
由於編者的知識和水平有限，書中不妥及錯誤之處，敬請讀者提出寶貴意見。

1 概述
1．1 金屬構件的失效及失效分析
1．2 失效分析的意義
1．2．1 促進科學技術的發展
1．2．2 提高裝備及其構件的質量
1．2．3 具有高經濟效益和社會效益
1．3 金屬構件的失效形式及失效原因
1．3．1 金屬構件的失效形式
1．3．2 引起失效的原因
1．4 失效分析與其他學科的關係
1．5 失效分析的歷史發展與國內外失效分析的狀況
1．5．1 失效分析的歷史發展的三階段
1．5．2 國內外失效分析狀況
1．6 失效分析工作者的主要任務和應具備的基本素質
複習思考題

2 失效分析基礎知識
2．1 金屬構件中可能引起失效的冶金缺陷
2．1．1 鑄態金屬組織缺陷
2．1．2 金屬鍛造及軋製件缺陷
2．1．3 夾雜物及其對鋼性能的影響
2．1．4 金屬焊接組織缺陷
2．1．5 鋼鐵熱處理產生的組織缺陷
2．2 力學計算基本概念
2．2．1 傳統強度理論及其適用範圍
2．2．2 斷裂力學基本概念
2．3 環境作用機理
2．3．1 化學反應
2．3．2 電化學反應
複習思考題

3 金屬構件常見失效形式及其判斷
3．1 變形失效
3．1．1 金屬構件的彈性變形失效
3．1．2 金屬構件的塑性變形失效
3．1．3 高溫作用下金屬構件的變形失效
3．2 斷裂失效
3．2．1 斷裂失效的分類
3．2．2 韌性斷裂
3．2．3 脆性斷裂
3．2．4 疲勞斷裂
3．3 腐蝕失效
3．3．1 腐蝕的類型
3．3．2 均勻腐蝕
3．3．3 點腐蝕與縫隙腐蝕
3．3．4 晶間腐蝕
3．3．5 電偶腐蝕
3．3．6 氫腐蝕
3．3．7 應力腐蝕開裂
3．3．8 腐蝕疲勞
3．4 磨損失效
3．4．1 磨損的類型
3．4．2 磨料磨損
3．4．3 粘著磨損
3．4．4 沖蝕磨損
3．4．5 微動磨損
3．4．6 腐蝕磨損
3．4．7 疲勞磨損
3．4．8 提高耐磨性的途徑
複習思考題

4 失效分析的思路、程序和基本技能
4．1 失效分析思路和邏輯方法
4．1．1 失效分析思路的重要性
4．1．2 構件失效過程及其原因和特點
4．1．3 失效分析思路的方向性及基本原則
4．1．4 幾種失效分析思路簡介
4．1．5 幾種常用的邏輯推理方法
4．2 失效分析的程序
4．2．1 接受任務明確目的要求
4．2．2 調查現場及收集背景資料
4．2．3 失效件的觀察、檢測和試驗
4．2．4 確定失效原因並提出改進措施
4．3 失效件的保護、取樣及試樣清洗、保存
4．3．1 失效件的保護
4．3．2 失效件的取樣
4．3．3 試樣的清洗
4．3．4 試樣的保存
4．4 常規測試技術
4．4．1 測試技術選用原則
4．4．2 化學成分分析
4．4．3 力學性能測試
4．4．4 金相檢驗
4．4．5 無損檢測
4．4．6 殘餘應力測試
4．4．7 物化性能測試
4．5 失效分析的幾種基本技能
4．5．1 斷口分析
4．5．2 裂紋分析
4．5．3 痕跡分析
4．5．4 模擬試驗
4．6 電子顯微鏡研究法
4．6．1 透射電子顯微鏡
4．6．2 掃描電子顯微鏡
4．7 腐蝕性能測試及儀器設備
4．7．1 現場掛片試驗
4．7．2 實驗室試驗
4．8 磨損性能測試及儀器設備
複習思考題

5 失效分析實例
5．1 設計或材料因素為主引起的失效實例
實例1 鍋爐過熱管蠕脹開裂
實例2 醇胺貧富液換熱器列管腐蝕穿漏
實例3 常減壓蒸餾裝置常壓塔上層塔盤及條閥應力腐蝕開裂
實例4 釬桿的疲勞斷裂
實例5 電動鑿岩機機芯齒輪脆性斷裂
5．2 製造因素為主引起的失效實例
實例6 進口萬噸級遠洋貨輪主機曲軸斷裂
實例7 直餾柴油加氫反應器泡罩開裂
實例8 950型軋鋼機主傳動軸斷裂
實例9 消聲器軸向開裂
實例10 斜拉橋鋼索斷裂
實例11 304型不銹鋼熔鹽槽晶間腐蝕
實例12 冷軋輥的熱處理失效
5．3 環境作用因素為主引起的失效實例
實例13 不銹鋼鋼管爆裂
實例14 催化裂化再生器殼體開裂
實例15 礦漿泵磨損
實例16 球磨機磨球疲勞磨損
實例17 圓錐式破碎機襯板磨料磨損
5．4 使用不當或其他因素為主引起的失效實例
實例18 味精結晶罐頂蓋擋罩小圓環穿晶型應力腐蝕開裂
實例19 廢熱鍋爐殼體局部變形
實例20 乙烯裂解爐爐管斷裂
實例21 氨冷凝器傳熱管腐蝕洩漏
實例22 不銹鋼混合機爆炸
實例23 胺化反應釜應力腐蝕開裂
參考文獻