機械裝備缺陷、失效及事故的分析與預防

序
前言
第1章概論1
1.1引言1
1.2機械裝備缺陷、失效及事故的工程概念2
1.3機械裝備缺陷、失效及事故分析與預防的主要內容2
1.4缺陷、失效及事故分析與預防的作用與意義2
1.5缺陷、失效及事故之間的內在聯(lián)系4
第2章缺陷分析與預防6
2.1缺陷的來源與分類6
2.2缺陷的檢測與控制6
2.3缺陷與失效7
2.3.1缺陷的危害7
2.3.2缺陷與失效7
2.4由缺陷導致零件失效的典型案例剖析8
2.4.1材料缺陷導致機械工件失效的典型案例8
2.4.2鑄造缺陷導致機械工件失效的典型案例10
2.4.3鍛壓缺陷導致機械工件失效的典型案例12
2.4.4熱處理缺陷導致機械工件失效的典型案例13
2.4.5焊接缺陷導致機械工件失效的典型案例15
2.4.6機械加工缺陷導致機械工件失效的4個典型案例15
第3章材料缺陷的分析與預防18
3.1成分缺陷18
3.2夾雜物缺陷18
3.3組織結構缺陷19
3.4材料缺陷的分析思路20
3.5結構鋼與不銹鋼的常見缺陷21
3.6高溫合金的常見缺陷22
3.7鈦合金的常見缺陷23
3.8鋁合金的常見缺陷23
第4章制造工藝缺陷的分析與預防25
4.1工藝缺陷的分析思路25
4.2鍛壓工藝缺陷分析與預防25
4.2.1鍛壓工藝簡介25
4.2.2結構鋼鍛件常見缺陷分析與預防27
4.2.3不銹鋼鍛件常見缺陷分析與預防36
4.2.4高溫合金鍛件常見缺陷分析與預防39
4.2.5鋁合金鍛件常見缺陷分析與預防42
4.2.6鎂合金鍛件常見缺陷分析與預防46
4.2.7銅合金鍛件常見缺陷分析與預防48
4.2.8鈦合金鍛件常見缺陷分析與預防50
4.2.9大鍛件常見缺陷分析與預防54
4.3鑄造工藝缺陷分析與預防58
4.3.1鑄造工藝簡介58
4.3.2鋼鑄件常見缺陷分析與預防59
4.3.3高溫合金鑄件常見缺陷63
4.3.4鈦合金鑄件常見缺陷65
4.3.5鋁合金和鎂合金鑄件常見缺陷67
4.3.6銅合金鑄件常見缺陷72
4.3.7鑄造渦輪葉片常見缺陷74
4.4熱處理工藝缺陷分析與預防80
4.4.1金屬工件主要熱處理工藝80
4.4.2金屬材料熱處理后的組織與性能82
4.4.3金屬工件熱處理工藝缺陷及分類84
4.5焊接工藝缺陷96
4.5.1金屬工件的焊接工藝96
4.5.2焊接缺陷分類98
4.5.3常見焊接缺陷98
4.6機械加工工藝缺陷分析與預防102
4.6.1切削加工缺陷102
4.6.2磨削加工缺陷103
第5章失效分析與預防綜述105
5.1失效分析的基本概念與內涵105
5.1.1機械裝備失效的分類與后果105
5.1.2失效分析的定義105
5.1.3失效分析的主要內容106
5.1.4失效分析的功能106
5.2機械裝備的失效模式與原因107
5.3失效分析程序108
5.4失效分析的具體步驟與要求109
5.5失效分析的基本技術與手段111
5.6失效分析所需條件113
5.7失效分析應遵循的原則與注意事項114
第6章斷裂失效分析與預防117
6.1斷裂失效的概念與內容117
6.2斷裂分析的力學基礎120
6.2.1斷裂韌度的基本概念120
6.2.2裂紋前端的應力和應變分析121
6.2.3裂紋前端屈服區(qū)的大小及修正系數(shù)122
6.3裂紋分析123
6.3.1裂紋分析方法123
6.3.2主裂紋及裂紋源的判斷123
6.4斷口分析124
6.4.1裂紋打開與斷口的清洗技術124
6.4.2斷口宏觀分析125
6.4.3斷口微觀分析126
6.5斷裂的微觀機理與典型形貌127
6.5.1穿晶韌窩斷裂127
6.5.2滑移分離128
6.5.3解理斷裂129
6.5.4準解理斷裂131
6.5.5沿晶斷裂131
6.5.6蠕變斷裂132
6.6疲勞斷裂133
6.6.1基本概念133
6.6.2疲勞斷裂機理與微觀形貌135
6.6.3疲勞斷裂失效分析139
6.6.4引起疲勞斷裂的載荷類型140
6.6.5疲勞斷裂失效原因分析141
6.6.6零件疲勞壽命的估算143
6.7低周疲勞斷裂148
6.7.1低周疲勞的概念148
6.7.2低周疲勞斷裂的表現(xiàn)形式149
6.7.3低周疲勞斷裂特征與分析判據(jù)150
6.8斷裂模式、起源和擴展途徑分析150
6.8.1斷裂性質（模式）分析150
6.8.2斷裂源區(qū)的分析判斷151
6.8.3斷裂擴展方向的分析判別152
6.9斷裂失效原因分析152
6.9.1斷裂失效原因分析的前提條件152
6.9.2斷裂失效原因分析要點153
6.9.3斷裂失效原因分析的深度與廣度154
第7章環(huán)境因素作用下的失效分析156
7.1影響機械裝備失效的環(huán)境因素156
7.2應力腐蝕斷裂失效分析157
7.2.1應力腐蝕斷裂的條件與特征157
7.2.2應力腐蝕斷裂的基本規(guī)律159
7.2.3預防應力腐蝕斷裂失效的措施162
7.2.4應力腐蝕斷裂失效案例分析162
7.3腐蝕疲勞斷裂失效163
7.3.1引起腐蝕疲勞斷裂失效的因素163
7.3.2腐蝕疲勞裂紋的萌生機制164
7.3.3腐蝕疲勞裂紋的擴展機制164
7.3.4腐蝕疲勞的斷裂特征166
7.3.5腐蝕疲勞斷裂失效的分析判據(jù)169
7.4氫脆170
7.4.1氫脆的表現(xiàn)形式170
7.4.2氫脆的敏感性170
7.4.3氫脆的機理171
7.5液態(tài)金屬致脆171
7.5.1概述171
7.5.2液態(tài)金屬致脆案例分析——渦輪葉片Bi-Sn致脆分析174
7.6輻照脆化178
7.7高溫疲勞斷裂失效分析179
7.7.1材料在高溫下的疲勞行為180
7.7.2高溫疲勞裂紋的擴展188
7.8其他環(huán)境因素引起的失效192
7.9提高機械裝備抗環(huán)境失效能力的對策194
第8章轉動件的失效分析與預防196
8.1轉動件的功能與失效特征196
8.2發(fā)動機轉動件共模失效原因剖析198
8.2.1應力與強度198
8.2.2影響共模失效的因素199
8.3預防發(fā)動機轉動件共模失效的對策與措施200
8.3.1改進轉動件的結構設計200
8.3.2完善材料工程與零件制造工藝201
8.4葉片的失效分析與預防202
8.4.1轉子葉片的功能及結構特點202
8.4.2轉子葉片的工作條件204
8.4.3轉子葉片的主要失效模式210
8.4.4轉子葉片的失效分析與診斷技術231
8.4.5預防葉片失效的主要技術措施235
8.5壓氣機盤和渦輪盤的失效分析與預防237
8.5.1壓氣機盤與渦輪盤的結構特征237
8.5.2輪盤的承載及載荷譜238
8.5.3輪盤的振動243
8.5.4輪盤的失效模式248
8.5.5預防輪盤失效的技術措施261
8.6軸的失效分析與預防264
8.6.1軸的結構特點與工作條件264
8.6.2軸的受力分析265
8.6.3軸的失效類型及其特征269
8.6.4軸件失效原因分析275
8.6.5預防軸件失效的主要技術措施277
8.7齒輪的失效分析與預防277
8.7.1齒輪傳動的類型與工作環(huán)境277
8.7.2齒輪的受力分析281
8.7.3齒輪的振動283
8.7.4齒輪失效的基本模式289
8.7.5預防齒輪失效的技術措施299
8.7.6齒輪失效的分析判斷303
8.8軸承的失效分析與預防308
8.8.1滾動軸承的結構特點及分類308
8.8.2滾動軸承的受力分析和工作條件310
8.8.3滾動軸承失效的基本模式及其影響因素314
8.8.4滾動軸承失效的分析與判斷327
8.8.5滾動軸承的動態(tài)監(jiān)控和光譜分析技術335
8.8.6提高滾動軸承使用可靠性的技術措施336
8.9提高轉動構件抗疲勞性能與壽命的技術措施338
8.9.1表層硬化技術338
8.9.2精密熱處理技術338
8.9.3表層組織再造改性技術339
8.9.4長效防護技術340
8.9.5抗疲勞制造加工技術340
第9章事故調查分析與預防綜述342
9.1事故的類別、等級與調查342
9.1.1事故的分類與分級342
9.1.22010年以來，國內發(fā)生的特別重大事故簡介342
9.1.3事故教訓與啟迪346
9.2事故調查的特點與原則346
9.2.1事故調查的特點346
9.2.2事故調查應堅持的原則347
9.3事故調查的程序與要求349
9.3.1事故報告349
9.3.2事故調查350
9.4事故調查報告典型案例354
9.4.1河南航空有限公司黑龍江伊春“8·24”特別重大飛機墜毀事故調查報告354
9.4.2京珠高速河南信陽“7·22”特別重大臥鋪客車燃燒事故調查報告359
第10章人為差錯與機械因素引發(fā)的事故分析365
10.1人為差錯引發(fā)的事故365
10.1.1人為差錯的分類365
10.1.2人為差錯的危害367
10.1.3人為差錯的特點與產(chǎn)生原因367
10.1.4防止人為差錯的措施368
10.2機械因素引發(fā)的事故370
10.2.1機械因素引發(fā)事故的表征370
10.2.2由機械零部件失效引發(fā)事故的統(tǒng)計分析371
10.2.3事故殘骸的收集與分析371
第11章完善安全生產(chǎn)體系遏制特別重大事故385
11.1特別重大典型事故剖析385
11.1.1一起由插頭插錯引發(fā)的特別重大空難事故分析385
11.1.2北京東方化工廠“6·27”特大燃爆事故分析388
11.1.3伊爾18222號飛機空難事故原因分析391
11.1.4強五135號機雷擊事故分析396
11.1.5甬溫線“7·23”特別重大鐵路交通事故分析399
11.1.6Д30ΚΥ-154發(fā)動機非包容爆裂事故分析402
11.2啟迪與教訓408
11.3完善安全生產(chǎn)管理體系，從根本上遏制特別重大事故409
11.3.1管理體系不健全是引發(fā)事故的根本原因409
11.3.2管理體系缺陷的表現(xiàn)形式409
11.3.3預防事故要以安全管理為中心410
第12章失效分析的思路與方法412
12.1概述412
12.2失效分析的思路413
12.2.1過程性與相關性分析思路413
12.2.2失效樹分析思路415
12.3失效分析的科學方法417
12.3.1觀察417
12.3.2科學試驗418
12.3.3分析方法簡介419
12.4分析思路與方法的應用實例423
12.4.1過程性與相關性分析思路的應用實例423
12.4.2失效樹分析思路的應用實例425
第13章失效分析在安全生產(chǎn)、質量控制及司法鑒定中的作用431
13.1失效分析與安全生產(chǎn)431
13.2失效分析與質量控制432
13.2.1質量特性432
13.2.2產(chǎn)品的質量與失效433
13.2.3產(chǎn)品的質量控制與失效分析435
13.2.4失效分析與質量控制的組織形式438
13.2.5歸納439
13.3失效分析與司法鑒定439
13.3.1產(chǎn)品失效的責任439
13.3.2司法活動中關于失效分析的規(guī)定439
13.3.3司法鑒定中失效分析應注意的事項441
13.3.4司法活動中失效分析存在的問題442
13.3.5司法鑒定中失效分析的發(fā)展趨勢443
附錄446
附錄A生產(chǎn)安全事故報告和調查處理條例446
附錄B國防科研生產(chǎn)安全事故報告和調查處理辦法451
參考文獻457