第1章 概论 1
1.1 引言 1
1.2 机械装备缺陷、失效及事故的工程概念 2
1.3 机械装备缺陷、失效及事故分析与预防的主要内容 2
1.4 缺陷、失效及事故分析与预防的作用与意义 2
1.5 缺陷、失效及事故之间的内在联系 4
第2章 缺陷分析与预防 6
2.1 缺陷的来源与分类 6
2.2 缺陷的检测与控制 6
2.3 缺陷与失效 7
2.3.1 缺陷的危害 7
2.3.2 缺陷与失效 7
2.4 由缺陷导致零件失效的典型案例剖析 8
2.4.1 材料缺陷导致机械工件失效的典型案例 8
2.4.2 铸造缺陷导致机械工件失效的典型案例 10
2.4.3 锻压缺陷导致机械工件失效的典型案例 12
2.4.4 热处理缺陷导致机械工件失效的典型案例 13
2.4.5 焊接缺陷导致机械工件失效的典型案例 15
2.4.6 机械加工缺陷导致机械工件失效的4个典型案例 15
第3章 材料缺陷的分析与预防 18
3.1 成分缺陷 18
3.2 夹杂物缺陷 18
3.3 组织结构缺陷 19
3.4 材料缺陷的分析思路 20
3.5 结构钢与不锈钢的常见缺陷 21
3.6 高温合金的常见缺陷 22
3.7 钛合金的常见缺陷 23
3.8 铝合金的常见缺陷 23
第4章 制造工艺缺陷的分析与预防 25
4.1 工艺缺陷的分析思路 25
4.2 锻压工艺缺陷分析与预防 25
4.2.1 锻压工艺简介 25
4.2.2 结构钢锻件常见缺陷分析与预防 27
4.2.3 不锈钢锻件常见缺陷分析与预防 36
4.2.4 高温合金锻件常见缺陷分析与预防 39
4.2.5 铝合金锻件常见缺陷分析与预防 42
4.2.6 镁合金锻件常见缺陷分析与预防 46
4.2.7 铜合金锻件常见缺陷分析与预防 48
4.2.8 钛合金锻件常见缺陷分析与预防 50
4.2.9 大锻件常见缺陷分析与预防 54
4.3 铸造工艺缺陷分析与预防 58
4.3.1 铸造工艺简介 58
4.3.2 钢铸件常见缺陷分析与预防 59
4.3.3 高温合金铸件常见缺陷 63
4.3.4 钛合金铸件常见缺陷 65
4.3.5 铝合金和镁合金铸件常见缺陷 67
4.3.6 铜合金铸件常见缺陷 72
4.3.7 铸造涡轮叶片常见缺陷 74
4.4 热处理工艺缺陷分析与预防 80
4.4.1 金属工件主要热处理工艺 80
4.4.2 金属材料热处理后的组织与性能 82
4.4.3 金属工件热处理工艺缺陷及分类 84
4.5 焊接工艺缺陷 96
4.5.1 金属工件的焊接工艺 96
4.5.2 焊接缺陷分类 98
4.5.3 常见焊接缺陷 98
4.6 机械加工工艺缺陷分析与预防 102
4.6.1 切削加工缺陷 102
4.6.2 磨削加工缺陷 103
第5章 失效分析与预防综述 105
5.1 失效分析的基本概念与内涵 105
5.1.1 机械装备失效的分类与后果 105
5.1.2 失效分析的定义 105
5.1.3 失效分析的主要内容 106
5.1.4 失效分析的功能 106
5.2 机械装备的失效模式与原因 107
5.3 失效分析程序 108
5.4 失效分析的具体步骤与要求 109
5.5 失效分析的基本技术与手段 111
5.6 失效分析所需条件 113
5.7 失效分析应遵循的原则与注意事项 114
第6章 断裂失效分析与预防 117
6.1 断裂失效的概念与内容 117
6.2 断裂分析的力学基础 120
6.2.1 断裂韧度的基本概念 120
6.2.2 裂纹前端的应力和应变分析 121
6.2.3 裂纹前端屈服区的大小及修正系数 122
6.3 裂纹分析 123
6.3.1 裂纹分析方法 123
6.3.2 主裂纹及裂纹源的判断 123
6.4 断口分析 124
6.4.1 裂纹打开与断口的清洗技术 124
6.4.2 断口宏观分析 125
6.4.3 断口微观分析 126
6.5 断裂的微观机理与典型形貌 127
6.5.1 穿晶韧窝断裂 127
6.5.2 滑移分离 128
6.5.3 解理断裂 129
6.5.4 准解理断裂 131
6.5.5 沿晶断裂 131
6.5.6 蠕变断裂 132
6.6 疲劳断裂 133
6.6.1 基本概念 133
6.6.2 疲劳断裂机理与微观形貌 135
6.6.3 疲劳断裂失效分析 139
6.6.4 引起疲劳断裂的载荷类型 140
6.6.5 疲劳断裂失效原因分析 141
6.6.6 零件疲劳寿命的估算 143
6.7 低周疲劳断裂 148
6.7.1 低周疲劳的概念 148
6.7.2 低周疲劳断裂的表现形式 149
6.7.3 低周疲劳断裂特征与分析判据 150
6.8 断裂模式、起源和扩展途径分析 150
6.8.1 断裂性质（模式）分析 150
6.8.2 断裂源区的分析判断 151
6.8.3 断裂扩展方向的分析判别 152
6.9 断裂失效原因分析 152
6.9.1 断裂失效原因分析的前提条件 152
6.9.2 断裂失效原因分析要点 153
6.9.3 断裂失效原因分析的深度与广度 154
第7章 环境因素作用下的失效分析 156
7.1 影响机械装备失效的环境因素 156
7.2 应力腐蚀断裂失效分析 157
7.2.1 应力腐蚀断裂的条件与特征 157
7.2.2 应力腐蚀断裂的基本规律 159
7.2.3 预防应力腐蚀断裂失效的措施 162
7.2.4 应力腐蚀断裂失效案例分析 162
7.3 腐蚀疲劳断裂失效 163
7.3.1 引起腐蚀疲劳断裂失效的因素 163
7.3.2 腐蚀疲劳裂纹的萌生机制 164
7.3.3 腐蚀疲劳裂纹的扩展机制 164
7.3.4 腐蚀疲劳的断裂特征 166
7.3.5 腐蚀疲劳断裂失效的分析判据 169
7.4 氢脆 170
7.4.1 氢脆的表现形式 170
7.4.2 氢脆的敏感性 170
7.4.3 氢脆的机理 171
7.5 液态金属致脆 171
7.5.1 概述 171
7.5.2 液态金属致脆案例分析——涡轮叶片Bi-Sn致脆分析 174
7.6 辐照脆化 178
7.7 高温疲劳断裂失效分析 179
7.7.1 材料在高温下的疲劳行为 180
7.7.2 高温疲劳裂纹的扩展 188
7.8 其他环境因素引起的失效 192
7.9 提高机械装备抗环境失效能力的对策 194
第8章 转动件的失效分析与预防 196
8.1 转动件的功能与失效特征 196
8.2 发动机转动件共模失效原因剖析 198
8.2.1 应力与强度 198
8.2.2 影响共模失效的因素 199
8.3 预防发动机转动件共模失效的对策与措施 200
8.3.1 改进转动件的结构设计 200
8.3.2 完善材料工程与零件制造工艺 201
8.4 叶片的失效分析与预防 202
8.4.1 转子叶片的功能及结构特点 202
8.4.2 转子叶片的工作条件 204
8.4.3 转子叶片的主要失效模式 210
8.4.4 转子叶片的失效分析与诊断技术 231
8.4.5 预防叶片失效的主要技术措施 235
8.5 压气机盘和涡轮盘的失效分析与预防 237
8.5.1 压气机盘与涡轮盘的结构特征 237
8.5.2 轮盘的承载及载荷谱 238
8.5.3 轮盘的振动 243
8.5.4 轮盘的失效模式 248
8.5.5 预防轮盘失效的技术措施 261
8.6 轴的失效分析与预防 264
8.6.1 轴的结构特点与工作条件 264
8.6.2 轴的受力分析 265
8.6.3 轴的失效类型及其特征 269
8.6.4 轴件失效原因分析 275
8.6.5 预防轴件失效的主要技术措施 277
8.7 齿轮的失效分析与预防 277
8.7.1 齿轮传动的类型与工作环境 277
8.7.2 齿轮的受力分析 281
8.7.3 齿轮的振动 283
8.7.4 齿轮失效的基本模式 289
8.7.5 预防齿轮失效的技术措施 299
8.7.6 齿轮失效的分析判断 303
8.8 轴承的失效分析与预防 308
8.8.1 滚动轴承的结构特点及分类 308
8.8.2 滚动轴承的受力分析和工作条件 310
8.8.3 滚动轴承失效的基本模式及其影响因素 314
8.8.4 滚动轴承失效的分析与判断 327
8.8.5 滚动轴承的动态监控和光谱分析技术 335
8.8.6 提高滚动轴承使用可靠性的技术措施 336
8.9 提高转动构件抗疲劳性能与寿命的技术措施 338
8.9.1 表层硬化技术 338
8.9.2 精密热处理技术 338
8.9.3 表层组织再造改性技术 339
8.9.4 长效防护技术 340
8.9.5 抗疲劳制造加工技术 340
第9章 事故调查分析与预防综述 342
9.1 事故的类别、等级与调查 342
9.1.1 事故的分类与分级 342
9.1.2 2010年以来，国内发生的特别重大事故简介 342
9.1.3 事故教训与启迪 346
9.2 事故调查的特点与原则 346
9.2.1 事故调查的特点 346
9.2.2 事故调查应坚持的原则 347
9.3 事故调查的程序与要求 349
9.3.1 事故报告 349
9.3.2 事故调查 350
9.4 事故调查报告典型案例 354
9.4.1 河南航空有限公司黑龙江伊春“8·24”特别重大飞机坠毁事故调查报告 354
9.4.2 京珠高速河南信阳“7·22”特别重大卧铺客车燃烧事故调查报告 359
第10章 人为差错与机械因素引发的事故分析 365
10.1 人为差错引发的事故 365
10.1.1 人为差错的分类 365
10.1.2 人为差错的危害 367
10.1.3 人为差错的特点与产生原因 367
10.1.4 防止人为差错的措施 368
10.2 机械因素引发的事故 370
10.2.1 机械因素引发事故的表征 370
10.2.2 由机械零部件失效引发事故的统计分析 371
10.2.3 事故残骸的收集与分析 371
第11章 完善安全生产体系遏制特别重大事故 385
11.1 特别重大典型事故剖析 385
11.1.1 一起由插头插错引发的特别重大空难事故分析 385
11.1.2 北京东方化工厂“6·27”特大燃爆事故分析 388
11.1.3 伊尔18-222号飞机空难事故原因分析 391
11.1.4 强五135号机雷击事故分析 396
11.1.5 甬温线“7·23”特别重大铁路交通事故分析 399
11.1.6 д30Kγ-154发动机非包容爆裂事故分析 402
11.2 启迪与教训 408
11.3 完善安全生产管理体系，从根本上遏制特别重大事故 409
11.3.1 管理体系不健全是引发事故的根本原因 409
11.3.2 管理体系缺陷的表现形式 409
11.3.3 预防事故要以安全管理为中心 410
第12章 失效分析的思路与方法 412
12.1 概述 412
12.2 失效分析的思路 413
12.2.1 过程性与相关性分析思路 413
12.2.2 失效树分析思路 415
12.3 失效分析的科学方法 417
12.3.1 观察 417
12.3.2 科学试验 418
12.3.3 分析方法简介 419
12.4 分析思路与方法的应用实例 423
12.4.1 过程性与相关性分析思路的应用实例 423
12.4.2 失效树分析思路的应用实例 425
第13章 失效分析在安全生产、质量控制及司法鉴定中的作用 431
13.1 失效分析与安全生产 431
13.2 失效分析与质量控制 432
13.2.1 质量特性 432
13.2.2 产品的质量与失效 433
13.2.3 产品的质量控制与失效分析 435
13.2.4 失效分析与质量控制的组织形式 438
13.2.5 归纳 439
13.3 失效分析与司法鉴定 439
13.3.1 产品失效的责任 439
13.3.2 司法活动中关于失效分析的规定 439
13.3.3 司法鉴定中失效分析应注意的事项 441
13.3.4 司法活动中失效分析存在的问题 442
13.3.5 司法鉴定中失效分析的发展趋势 443
附录 446
附录A 生产安全事故报告和调查处理条例 446
附录B 国防科研生产安全事故报告和调查处理办法 451
参考文献 457