机械装备缺陷、失效及事故的分析与预防

序
前言
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
9.1.22010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
11.1.6Д30ΚΥ-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