零部件的失效与选材(参考模板)
零部件的失效与选材
“刹车门“事件
据介绍，消费者向国家质检总局投诉，丰田凯美瑞的部分车辆存在着刹车制 动失灵的安全隐忧。国家质检总局缺陷产品管理中心随机抽取调查了200位 凯美瑞车主，发现问题主要集中在刹车失灵、变硬、卡滞、有异响等，其中 超过15%的消费者因此发生过危险状况和交通事故。
经过专家初步论证，主要是由于真空助力器内皮膜出现破裂所致。
热轧钢板(带)下料→锻(轧)柄部→球化退火→机加工→淬火 →低温回火
2、机架、箱体类零件
特点： 结构复杂，重量从几千克到数十吨，工作条件相差很大。
箱体毛坯 铸铁件 铸钢件
应用
性能及特点
材料
机床床身，齿轮箱 具有较好的刚度和减振
，阀体，泵体
性
HT200
重型水压机横梁， 可承受重载荷及冲击载 ZG35,必须进行
Ø 高速切削用的刃具： ①高速钢(W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等)制，＜600ºC使用； ②硬质合金，＜1000ºC使用； ③陶瓷制造，＜1500ºC使用。
板锉是钳工常用的工具,用于锉削其他金属。其表面刃部 要求有高的硬度(HRC64～67)，柄部要求硬度＜HRC35。
材料 T12钢 制造工艺：
③高频淬火和低温回火：高频淬火可提高齿轮表面硬度，从而提 高耐磨性和点蚀疲劳抗力；使齿轮表面具有一定的残余压应力， 以进一步提高疲劳强度。
低温回火（180~200 ℃ ）可消除淬火应力，防止磨削裂纹的产生， 提高抗冲击能力。
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1、工作条件
Ø 机床主轴、花键轴、变速轴、丝杠、内燃机的 曲轴、连杆、汽车传动轴和半轴等都属于轴类零件。
大型轧钢机机架
荷
退火或正火
铝合金铸件
航空发动机箱体
摩托车发动机箱体
零件的失效分析与选材
零件的失效分析与选材一.零件失效1. 定义:零件失去正常工作应有的效能.也就是零件在工作时,由于承受各种载荷,或者由于运动表面间长时间地相互摩擦等原因,零件的尺寸、形状及表面质量会随着时间延长而改变.如果零件尺寸由于摩损超过了零件设计时的尺寸公差范围,表面由于磨损或外界介质的侵蚀等造成表面质量下降,这些都是零件失效.由此可见,零件失效≠零件坏了.2. 正常失效:零件在达到或超过设计的预期寿命后发生的失效.3. 非正常失效:在低于设计预期寿命时发生的失效.4. 突发性: 例如:化肥厂爆炸、Titanic二.失效原因三.失效分析1.定义:对零件失效原因进行分析研究.2.方法①收集历史材料②失效部位取样,化验成分,检验冶金质量、组织分析探伤和测定③进行综合分析④最后写出失效分析报告四.零件失效的主要原因零件失效形式变形失效断裂表面损伤剥落麻点第二节零件选材原则一．使用性能原则---首要原则1. 分析零件的工作条件首先应判断零件在工作中所受载荷的性质和大小，计算载荷引起的应力分布。
i 载荷的性质是决定材料使用性能的主要依据之一。
ii 计算应力是确定材料使用性能的数量依据。
·考虑零件的工作环境：环境因素会与零件的力学状态综合作用，提出更为复杂的性能要求。
·最后还应充分考虑材料的某些特殊要求。
受力状况：载荷的类型（如静载、动载、循环载荷或单调载荷等），载荷的作用形式（如拉伸、压缩、弯曲或扭转等），载荷的大小以及分布特点（如均布载荷或集中载荷）。
环境状况：温度（如低温、高温、常温或变温）及介质情况（如有无腐蚀或摩擦作用）。
特殊功能：导电性、磁性、热膨胀性、比重、外观等。
2. 进行失效分析失效抗力取决于材料的性能，对零件主要失效形式的分析常常可以综合出零件所要求的主要使用性能。
几种常用零件的工作条件和失效形式3．零件性能要求的指标化将零件对使用性能的要求具体转化力学性能指标（如强度、韧性、塑性、硬度等）；再根据工作应力、使用寿命或安全性确定性能指标的具体数值。
零件的选材、失效—选材的原则、方法和步骤(航空材料)
选材的原则、 方法和步骤
选材的基本原则
首先保证使用性能要求，然后再考虑工艺性和经济性。
1. 保证使用性能要求 对于一般的工程构件和机械零件，则主要以其力学性
能作为选材依据；对于一些特殊条件下工作的零件，则根 据要求考虑到材料的物理、化学性能。
2. 考虑工艺性能要求 所选用的材料是否能保证顺利加工制造成零件。
(6)对于关键性零件，特别是一些安全可靠性要求很高的零件， 正式投产前应在实验室里对这些零件进行必要的实验或试验 以后，充分证实这些零件达到设计所要求的各项性能指标以 后，才能逐步批量生产。
3. 满足经济性要求 所选用材料能够制造
(1)要求综合性能的零件 (2)要求疲劳强度为主的零件 (3)要求耐磨性为主的零件
2. 选材的一般步骤
(1)分析零件工作条件和失效形式，根据实际的使用情况和 受力分析，确定零件所要具备的性能要求。
(2)对已经过实际使用的同类零件进行调查研究，从使用性能、 加工工艺性、经济性等方面综合分析比较，以此为参考。
(3)根据零件实际工作条件及相关资料，通过理论计算，必 要时进行试验或实验，确定应该具有的力学性能或其他性能 指标。
(4)初步选择出具体的材料牌号，并确定其热处理或其它强化 方法。
(5)审核所选的材料的经济性，综合考虑其成本（加工费， 运输费、材料费等）。
零部件的失效与选材22页word文档
第十三章零部件的失效与选材第一节零部件的失效一、失效概念所谓失效（failure）是指零部件在使用过程中，由于尺寸、形状或材料的组织与性能等的变化而失去预定功能的现象。
由于零部件的失效，会使机床失去加工精度、输气管道发生泄漏、飞机出现故障等，严重地威胁人身生命和生产的安全，造成巨大的经济损失。
因此，分析零部件的失效原因、研究失效机理、提出失效的预防措施便具有十分重要的意义。
二、失效形式零部件常见的失效形式有变形失效(deformation failure)、断裂失效(fracture failure)、表面损伤失效(surface damage failure)及材料老化失效(materials ageing failure)等。
1、变形失效⑴弹性变形失效一些细长的轴、杆件或薄壁筒零部件，在外力作用下将发生弹性变形，如果弹性变形过量，会使零部件失去有效工作能力。
例如镗床的镗杆，如果工作中产生过量弹性变形，不仅会使镗床产生振动，造成零部件加工精度下降，而且还会使轴与轴承的配合不良，甚至会引起弯曲塑性变形或断裂。
引起弹性变形失效的原因，主要是零部件的刚度不足。
因此，要预防弹性变形失效，应选用弹性摸量大的材料。
⑵塑性变形失效零部件承受的静载荷超过材料的屈服强度时，将产生塑性变形。
塑性变形会造成零部件间相对位置变化，致使整个机械运转不良而失效。
例如压力容器上的紧固螺栓，如果拧得过紧，或因过载引起螺栓塑性伸长，便会降低预紧力，致使配合面松动，导致螺栓失效。
2、断裂失效断裂失效是零部件失效的主要形式，按断裂原因可分为以下几种：⑴韧性断裂(toughness fracture)失效材料在断裂之前所发生的宏观塑性变形或所吸收的能量较大的断裂称为韧性断裂。
工程上使用的金属材料的韧性断口多呈韧窝状，如图13-1所示。
韧窝是由于空洞的形成、长大并连接而导致韧断产生的。
图13-1 韧窝断口⑵脆性断裂(brittle fracture)失效材料在断裂之前没有塑性变形或塑性变形很小（<2~5%）的断裂称为脆性断裂。
第十三章 零部件的失效与选材
13.1.2
失效形式
13.1.2
失效形式
• ②低应力脆性断裂失效 • 在工作应力远低于材料的屈服极限的应力 作用下，由于材料自身固有的裂纹扩展导 致无明显塑性变形的突然断裂,称为“低应 力脆性断裂”。 • 对于含裂纹的构件的脆性断裂,要用抵抗裂 纹失稳扩展能力的力学性能指标－断裂韧 性(KIC)来衡量，以确保安全
13.1.3
失效原因
• 3. 加工工艺不当 • 零部件加工成形过程中造成各种质量缺陷 (刀纹过深、磨削裂纹等)，都能成为引发失 效的危险源。 • 热处理不当(如淬火温度不足、表面脱碳、 淬火变形和开裂等)，都是产生失效的重要 原因。
13.1.3
失效原因
• 4. 装配使用不当零部件装配成机器或装置 的过程中由于装配不当(如对中不好、间隙 不合适都会产生附加应力或振动)，造成零 部件过早失效。 • 不按工艺规程操作，使用维护不良，保养 不及时，也将导致零部件过早失效。
13.2.1
选材的基本原则
• 根据使用性能选材的步骤如下: • (1)分析零部件的工作条件,确定使用性能。 • 工作条件分析包括受力状态(拉、压、弯、 剪切)、载荷性质(静载、动载、交变载荷)、 载荷大小及分布、工作温度、(低温、室温、 高温、变温)环境介质、(润滑剂、海水、酸、 碱、盐)特殊性能(电、磁、热)等。 • 在对工作条件全面分析的基础上确定零部件 的使用性能。
13.1.2
失效形式
13.1.2
失效形式
13.1.2
失效形式
• 3. 表面损伤失效 • 由于磨损、疲劳、腐蚀等原因，使零部件 表面失去正常工作所必须的形状、尺寸和 表面粗糙度造成的失效，称为“表面损伤 失效”。 • (1)磨损失效 • 由于摩檫造成零部件尺寸变化、精度降低 而不能继续工作，这种现象称为“磨损失 效”。
机械零件的失效与选材
机械零件的失效与选材1. 引言在机械工程中，机械零件的失效和选材问题一直备受关注。
机械零件的失效可能导致设备的故障和生产线的停工，造成重大经济损失。
因此，正确选择合适的材料是确保机械零件正常运行和延长寿命的关键因素。
本文将介绍机械零件失效的主要原因以及选材时需要考虑的因素，并提供一些常见的机械零件选材指南。
2. 机械零件失效的主要原因机械零件失效的主要原因可以归结为力学失效、热失效和化学失效等几个方面。
2.1 力学失效力学失效是指机械零件在受到外部载荷作用时发生的破坏。
常见的力学失效形式包括拉伸断裂、扭转断裂、疲劳断裂等。
拉伸断裂是指材料在受到拉伸载荷时发生的断裂。
这种失效通常发生在零件或材料的强度达到极限时。
拉伸断裂的原因可以是材料强度不足、缺陷存在、应力集中等。
2.1.2 扭转断裂扭转断裂是指材料在受到扭转载荷时发生的断裂。
与拉伸断裂类似，扭转断裂的原因也包括材料强度不足和缺陷存在等。
疲劳断裂是指材料在受到循环载荷作用下发生的断裂。
疲劳断裂是机械零件失效中常见的形式之一，它的发生与材料的强度、缺陷、外载荷频率等因素有关。
2.2 热失效热失效是指机械零件在高温环境下发生的失效。
高温环境会导致材料的力学性能下降、热膨胀等问题，从而影响机械零件的正常使用。
2.3 化学失效化学失效是指由于机械零件与介质（如酸、碱、氧化剂等）发生化学反应而导致的失效。
化学失效可能包括腐蚀、氧化、氢脆等问题，对机械零件的材料选择提出了更高的要求。
3. 机械零件选材的考虑因素在选择机械零件的材料时，需要综合考虑多种因素，包括机械性能、化学性能、热性能、加工性能等。
3.1 机械性能机械性能是选择机械零件材料的重要考虑因素。
常见的机械性能指标包括材料的强度、硬度、韧性、刚度等。
不同的机械零件所受到的力学载荷不同，因此在材料选型时需要根据实际应用场景的要求，选择具备合适机械性能的材料。
3.2 化学性能化学性能对机械零件的寿命和使用环境至关重要。
(整理)零部件的失效与选材
第十三章零部件的失效与选材第一节零部件的失效一、失效概念所谓失效（failure）是指零部件在使用过程中，由于尺寸、形状或材料的组织与性能等的变化而失去预定功能的现象。
由于零部件的失效，会使机床失去加工精度、输气管道发生泄漏、飞机出现故障等，严重地威胁人身生命和生产的安全，造成巨大的经济损失。
因此，分析零部件的失效原因、研究失效机理、提出失效的预防措施便具有十分重要的意义。
二、失效形式零部件常见的失效形式有变形失效(deformation failure)、断裂失效(fracture failure)、表面损伤失效(surface damage failure)及材料老化失效(materials ageing failure)等。
1、变形失效⑴弹性变形失效一些细长的轴、杆件或薄壁筒零部件，在外力作用下将发生弹性变形，如果弹性变形过量，会使零部件失去有效工作能力。
例如镗床的镗杆，如果工作中产生过量弹性变形，不仅会使镗床产生振动，造成零部件加工精度下降，而且还会使轴与轴承的配合不良，甚至会引起弯曲塑性变形或断裂。
引起弹性变形失效的原因，主要是零部件的刚度不足。
因此，要预防弹性变形失效，应选用弹性摸量大的材料。
⑵塑性变形失效零部件承受的静载荷超过材料的屈服强度时，将产生塑性变形。
塑性变形会造成零部件间相对位置变化，致使整个机械运转不良而失效。
例如压力容器上的紧固螺栓，如果拧得过紧，或因过载引起螺栓塑性伸长，便会降低预紧力，致使配合面松动，导致螺栓失效。
2、断裂失效断裂失效是零部件失效的主要形式，按断裂原因可分为以下几种：⑴韧性断裂(toughness fracture)失效材料在断裂之前所发生的宏观塑性变形或所吸收的能量较大的断裂称为韧性断裂。
工程上使用的金属材料的韧性断口多呈韧窝状，如图13-1所示。
韧窝是由于空洞的形成、长大并连接而导致韧断产生的。
图13-1 韧窝断口⑵脆性断裂(brittle fracture)失效材料在断裂之前没有塑性变形或塑性变形很小（<2~5%）的断裂称为脆性断裂。
机械零件的失效分析与选材
机械零件的失效分析与选材一、机械零件失效的原因1.腐蚀：机械零件在使用过程中遭受外界环境的腐蚀作用，如氧化、化学腐蚀等，导致零件表面产生锈蚀、腐蚀，从而影响零件的机械性能。
2.疲劳：机械零件在长期交替加载作用下，会出现疲劳现象，导致零件发生裂纹和断裂，失去原有的强度和稳定性。
3.磨损：机械零件在使用过程中与其他零件摩擦接触，长期摩擦会导致零件表面磨损，进而影响零件的功能和寿命。
4.劈裂：机械零件在使用过程中遭受冲击或受到异常载荷作用，会出现劈裂现象，造成零件失效。
5.热胀冷缩：机械零件在温度变化过程中，由于材料的热胀冷缩性能差异，会导致零件产生形变和应力集中，从而导致零件失效。
这些失效原因都会导致机械零件的性能下降甚至完全失效，因此，对机械零件的失效分析是非常重要的。
二、机械零件选材的考虑因素机械零件选材是指选择合适的材料用于制造机械零件，以满足设计要求和使用条件。
在进行机械零件选材时，需要考虑以下几个因素：1.强度和刚度：机械零件需要具备足够的强度和刚度，以承载和传递力量和扭矩，保证零件的正常工作。
2.耐磨性：机械零件在使用过程中经常摩擦接触，需要具备一定的耐磨性，以延长零件的使用寿命。
3.耐腐蚀性：机械零件在一些工作环境下可能会受到腐蚀作用，需要选择具有良好耐腐蚀性的材料，以防止零件损坏和失效。
4.热稳定性：机械零件在高温环境下工作时，需要选择具有良好的热稳定性的材料，以防止零件变形和失效。
5.成本和可加工性：机械零件的选材还需要考虑材料的成本和可加工性，避免材料成本过高或者难以加工造成生产成本的增加。
根据以上因素，可以选择各种合适的材料，如金属材料、塑料材料、复合材料等，以满足机械零件的设计和使用要求。
三、机械零件失效分析与选材的方法1.失效分析：对机械零件失效进行分析，可以通过观察零件的损坏情况、痕迹以及使用条件等来判断失效原因，从而采取相应的措施来避免类似失效的再次发生。
2.材料测试：在进行机械零件选材时，可以对不同材料进行物理力学性能测试，如强度、硬度、韧性等，以确定材料是否符合设计要求。
零部件的失效及选材
11.2 零部件的选材
研究和制造有竞争性的优质产品，最重要的要求之一 就是选择产品中不同零件所用的各种材料和与之相应的 加工方法的最佳组合。
11.2.1 零部件选材的基本原则
➢ 使用性原则 ——
首要原则
➢ 工艺性原则 ➢ 经济性原则 ——
根本原则
11.2.1 零部件选材的基本原则
(1)使用性能原则 材料的使用性能是指机械零件在正常工作条件下应具
零部件常见的失效形式有变形失效、断裂失效、表面 损伤失效及材料老化失效等。 (1)变形失效 ① 弹性变形失效
零部件的刚度不足，应选用弹性模量大的材料。 ② 塑性变形失效
零部件承受的静载荷超过材料的屈服强度时，将产生 塑性变形。
11.1.1 失效的概念、形式和原因
(2)断裂失效 零件在工作过程中完全断裂而导致整个机械设备无法
11.1.1 失效的概念、形式和原因
③ 接触疲劳失效
相对运动的两零件为循环点或循环线接触时(如滚动轴 承)，在循环接触应力的长期作用下，使零件表面疲劳并 引起材料剥落的现象，称为接触疲劳失效(或点蚀)。
11.1.1 失效的概念、形式和原因
(4)材料老化失效 高分子材料在储存和使用过程中变脆、变硬或变软、
(3)表面损伤失效 由于磨损、疲劳、腐蚀等原因，使零部件表面失去正
常工作所必需的形状、尺寸或表面粗糙度相互摩擦时表面 发生材料损耗的现象，称 为磨损。
11.1.1 失效的概念、形式和原因
② 腐蚀失效
零件在循环应力和腐蚀介质的共同作用下产生的疲劳， 称为腐蚀疲劳。腐蚀能加速疲劳裂纹的形成和扩展，使 零件的疲劳寿命大大缩短。
在高温下长期工作的零件，当蠕变变形量超过一定范围时， 零件内部产生裂纹而很快断裂(有些材料在断裂前也会产生颈 缩现象)，称为蠕变断裂。 ⑥ 环境断裂失效
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第十三章零部件的失效与选材第一节零部件的失效一、失效概念所谓失效（failure）是指零部件在使用过程中，由于尺寸、形状或材料的组织与性能等的变化而失去预定功能的现象。
由于零部件的失效，会使机床失去加工精度、输气管道发生泄漏、飞机出现故障等，严重地威胁人身生命和生产的安全，造成巨大的经济损失。
因此，分析零部件的失效原因、研究失效机理、提出失效的预防措施便具有十分重要的意义。
二、失效形式零部件常见的失效形式有变形失效(deformation failure)、断裂失效(fracture failure)、表面损伤失效(surface damage failure)及材料老化失效(materials ageing failure)等。
1、变形失效⑴ 弹性变形失效一些细长的轴、杆件或薄壁筒零部件，在外力作用下将发生弹性变形，如果弹性变形过量，会使零部件失去有效工作能力。
例如镗床的镗杆，如果工作中产生过量弹性变形，不仅会使镗床产生振动，造成零部件加工精度下降，而且还会使轴与轴承的配合不良，甚至会引起弯曲塑性变形或断裂。
引起弹性变形失效的原因，主要是零部件的刚度不足。
因此，要预防弹性变形失效，应选用弹性摸量大的材料。
⑵ 塑性变形失效零部件承受的静载荷超过材料的屈服强度时，将产生塑性变形。
塑性变形会造成零部件间相对位置变化，致使整个机械运转不良而失效。
例如压力容器上的紧固螺栓，如果拧得过紧，或因过载引起螺栓塑性伸长，便会降低预紧力，致使配合面松动，导致螺栓失效。
2、断裂失效断裂失效是零部件失效的主要形式，按断裂原因可分为以下几种：⑴ 韧性断裂(toughness fracture)失效材料在断裂之前所发生的宏观塑性变形或所吸收的能量较大的断裂称为韧性断裂。
工程上使用的金属材料的韧性断口多呈韧窝状，如图13-1所示。
韧窝是由于空洞的形成、长大并连接而导致韧断产生的。
图13-1 韧窝断口⑵ 脆性断裂(brittle fracture)失效材料在断裂之前没有塑性变形或塑性变形很小（<2~5%）的断裂称为脆性断裂。
疲劳断裂、应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳断裂和蠕变断裂等均属于脆性断裂。
① 疲劳断裂(fatigue fracture)失效零部件在交变应力作用下，在比屈服应力低很多的应力下发生的突然脆断，称为疲劳断裂。
由于疲劳断裂是在低应力、无先兆情况下发生的，因而具有很大的危险性和破坏性。
据统计，80%以上的断裂失效属于疲劳断裂。
疲劳断裂最明显的特征是断口上的疲劳裂纹扩展区比较平滑，并通常存在疲劳休止线或疲劳纹疲劳断裂的断裂源多发生在零部件表面的缺陷或应力集中部位。
提高零部件表面加工质量，减少应力集中，对材料表面进行表面强化处理，都可以有效地提高疲劳断裂抗力。
② 低应力脆性断裂失效石油化工容器、锅炉等一些大型锻件或焊接件，在工作应力远远低于材料的屈服应力作用下，由于材料自身固有的裂纹扩展导致的无明显塑性变形的突然断裂，称为低应力脆性断裂。
对于含裂纹的构件，要用抵抗裂纹失稳扩展能力的力学性能指标一断裂韧性（K1C）来衡量，以确保安全。
低应力脆性断裂按其断口的形貌可分为解理断裂和沿晶断裂。
金属在正应力作用下，因原子间的结合键被破坏而造成的穿晶断裂称为解理断裂。
解理断裂的主要特征是其断口上存在河流花样（见图13-2），它是由于不同高度解理面之间产生的台阶逐渐汇聚而形成的。
沿晶断裂的断口呈冰糖状（见图13-3）。
图13-2 解理断口图13-3 沿晶断口3、表面损伤失效由于磨损、疲劳、腐蚀等原因，使零部件表面失去正常工作所必须的形状、尺寸和表面粗糙度造成的失效，称为表面损伤失效。
⑴ 磨损(wear)失效磨损失效是工程上量大面广的一种失效形式。
任何两个相互接触的零部件发生相对运动时，其表面会发生磨损，造成零部件尺寸变化、精度降低而不能继续工作，这种现象称为磨损失效。
例如轴与轴承，齿轮与齿轮、活塞环与汽缸套等摩擦付在服役时表面产生的损伤。
工程上主要是通过提高材料的硬度来提高零部件的耐磨性。
另外，增加材料组织中硬质相的数量，并让其均匀、细小的分布；选择合理的磨擦付硬度配比；提高零部件表面加工质量；改善润滑条件等都能有效地提高零部件的抗磨损能力。
提高材料耐磨性的主要途径是进行表面强化，表13-1列出了表面强化工艺方法的分类及特点。
⑵ 腐蚀(corrosion)失效由于化学或电化学腐蚀而造成零部件尺寸和性能的改变而导致的失效称为腐蚀失效。
合理地选用耐腐蚀材料，在材料表面涂覆防护层，采用电化学保护及采用缓蚀剂等可有效提高材料的抗腐蚀能力。
表13-1 表面强化方法的分类和特点⑶ 表面疲劳失效表面疲劳失效是指两个相互接触的零部件相对运动时，在交变接触应力作用下，零部件表面层材料发生疲劳而脱落所造成的失效。
4、材料的老化高分子材料在贮存和使用过程中发生变脆、变硬或变软、变粘等现象，从而失去原有性能指标的现象，称为高分子材料的老化。
老化是高分子材料不可避免的。
一个零部件失效，总是以一种形式起主导作用。
但是，各种失效因素相互交叉作用，可以组合成更复杂的失效形式。
例如应力腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀磨损、蠕变疲劳交互作用等。
三、失效原因造成零部件失效的原因很多，主要有设计、选材、加工、装配使用等因素。
1、设计不合理零部件设计不合理主要表现在零部件尺寸和结构设计上，例如过渡园角太小，尖锐的切口、尖角等会造成较大的应力集中而导致失效。
另外，对零部件的工作条件及过载情况估计不足，所设计的零部件承载能力不够；或对环境的恶劣程度估计不足，忽略和低估了温度、介质等因素的影响等，造成零部件过早失效。
2、选材错误选材所依据的性能指标，不能反映材料对实际失效形式的抗力，不能满足工作条件的要求，错误地选择了材料。
另外，材料的治金质量太差，如存在夹杂物、偏析等缺陷，而这些缺陷通常是零部件失效的发源地。
3、加工工艺不当零部件在加工或成形过程中，由于采用的工艺不当而产生的各种质量缺陷。
例如较深的切削刀痕、磨削裂纹等，都可能成为引发零部件失效的危险源。
零部件热处理时，冷却速度不够、表面脱碳、淬火变形和开裂等，都是产生失效的重要原因。
4、装配使用不当在将零部件装配成机器或装置的过程中，由于装配不当、对中不好、过紧或过松都会使零部件产生附加应力或振动，使零部件不能正常工作，造成零部件的失效。
使用维护不良，不按工艺规程操作，也可使零部件在不正常的条件下运转，造成零部件过早失效。
四、失效分析由于零部件失效造成的危害是巨大的，因而失效分析愈来愈受到重视。
通过失效分析，找出失效原因和预防措施，可改进产品结构，提高产品质量，发现管理上的漏洞，提高管理水平，从而提高经济效益和社会效益。
失效分析的成果也常是新产品开发的前提，并能推动材料科学理论的发展。
失效分析是一个涉及面很广的交叉学科。
掌握了正确的失效分析方法，才能找到真正合乎实际的失效原因，提出补救和预防措施。
1、失效分析的一般程序⑴ 收集失效零部件的残骸，进行宏观外形与尺寸的观察和测量，拍照留据，确定重点分析的部位。
⑵ 调查零部件的服役条件和失效过程。
⑶ 查阅失效零部件的有关资料，包括零部件的设计、加工、安装、使用维护等方面的资料。
⑷ 试验研究：① 材料成分分析及宏观与微观组织分析。
检查材料成分是否附合标准，组织是否正常（包括晶粒度，缺陷，非金属夹杂物，相的形态、大小、数量、分布，裂纹及腐蚀情况等）。
② 宏观和微观的断口分析，确定裂纹源及断裂形式（脆性断裂还是韧性断裂，穿晶断裂还是沿晶断裂，疲劳断裂还是非疲劳断裂等）。
③ 力学性能分析。
测定与失效形式有关的各项力学性能指标。
④ 零部件受力及环境条件分析。
分析零部件在装配和使用中所承受的正常应力与非正常应力，是否超温运行，是否与腐蚀性介质接触等。
⑤ 模拟试验。
对一些重大失效事故，在可能和必要的情况下，应作模拟试验，以验证经上述分析后得出的结论。
⑸ 综合各方面的分析资料，最终确定失效原因，提出改进措施，写出分析报告。
2、失效分析实例⑴ 锅炉给水泵轴的断裂分析某大型化肥厂从国外引进的两台离心式锅炉给水泵在试车过程中只运行了1400多小时便先后发生断轴事故，严重地影响了工厂的正常试车和投产。
泵轴的材质相当于我国的42CrMo钢，外径为90mm，断裂部位为平衡鼓附近的轴节处，该处最小直径为74mm。
在试车期间，给水泵曾频繁开停车。
图13-4为泵轴的断口照片。
图13-4 锅炉给水泵轴的断口成分分析表明，泵轴材料的含碳量高于标准的上限（0.45%）达到0.48%。
泵轴的心部组织为魏氏组织，表面为粗大晶粒的回火索氏体组织。
显然，泵轴材料为不合格材料。
泵轴表面机械加工粗糙，断口部位有四条明显的深车刀痕，泵轴正是沿着这些刀痕之一整齐地发生脆性断裂。
断口上存在着明显的疲劳休止线，最终韧性断裂区为较小的椭圆形区域，并且偏心。
断口边缘存在许多撕裂台阶，为多源断裂。
结论：泵轴的断裂为低载荷高应力集中的旋转弯曲疲劳断裂。
深的车刀痕是高应力集中源，也是引起泵轴断裂的主要原因。
泵轴材料是成分和热处理组织不合格材料。
根据这一分析结论，国外厂商对化肥厂进行了赔付。
⑵ 合成气压缩机提板阀杆断裂分析某大型合成氨厂合成气压缩机提板阀杆多次在开车后3~5天内断裂，严重影响正常生产，造成巨大经济损失。
该压缩机是按进口机仿制的。
阀杆材质为Cr11MoV，成分符合国标，组织基本正常（回火索氏体），工作介质为蒸汽。
阀杆断口存在疲劳纹，裂纹源位于阀杆一侧边缘，最终瞬断区占断面绝大部分面积，为高载荷小应力集中的弯曲疲劳断裂。
断裂发生于阀杆的上罗纹处（用以将阀杆固定在阀板上），在断口附近的罗纹根部与同侧下罗纹的根部发现了大量裂纹，这些裂纹平直，短而粗，尖端较钝，分支少而小，并成群出现，裂纹内充满腐蚀产物，为典型腐蚀疲劳裂纹。
根据裂纹出现位置和紧固螺母与垫片之间磨痕轻重程度发现，阀杆与阀板孔偏心，使阀杆受到弯矩作用。
结论：阀杆断裂为高载荷小应力集中弯曲腐蚀疲劳断裂，加工与装配不合理引起的弯曲应力是阀杆断裂的主要原因。
建议适当扩大阀板孔，消除导致阀杆弯曲的因素。
经改进后再未发生阀杆断裂事故。
⑶ 气化炉氧管线内壁裂纹分析某化工厂进口装置气化炉的氧管线因多次泄漏影响生产而被换下，将氧管剖开后，发现其内壁存在大量裂纹，如图13-5(a)所示。
氧管内通有314℃、105大气压的饱和蒸汽和150℃、100大气压纯氧的混合气体。
这些裂纹的存在会严重威胁人身生命和装置的安全。
氧管材质为进口TP321钢（1Cr19Ni11Ti），外径为114.3mm，壁厚为8.56mm。
其成分符合ASTM标准，组织正常，无明显塑性变形。
显微观察发现，裂纹起源于内壁并穿晶向外壁扩展，裂纹分支很多，尖端尖锐且存在腐蚀产物，其在径向上的形态为枯树枝状（见图13-5(b)），这些都是应力腐蚀裂纹的典型特征。