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出版者:化学工业出版社发行部

作者:廖景娱

出品人:

页数:239

译者:

出版时间:2003-8

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502545550

丛书系列:

图书标签:

• 金属材料
• 失效分析
• 金属构件
• 工程材料
• 材料科学
• 断裂力学
• 腐蚀失效
• 疲劳失效
• 应力分析
• 结构完整性

《金属构件失效分析》—— 洞察材料内在隐患，守护结构安全之基 金属构件，作为现代工业的骨骼与血脉，其稳定性与可靠性直接关乎着设备的正常运行、工程的稳固以及生命的安危。然而，即便是坚固如斯的金属，在长期服役、复杂环境以及不当操作的多重压力下，也可能潜藏着不为人知的失效风险。本书，正是致力于为工程师、技术人员、科研学者以及相关从业者提供一套系统、深入的失效分析方法与实践指南，帮助我们拨开迷雾，直击金属构件失效的本质，从而有效预防和解决实际工程中遇到的各类金属结构损伤问题。 本书并非仅仅罗列失效案例，而是构建了一套严谨的分析框架，从微观的材料形变机制到宏观的结构力学表现，层层递进，深入剖析。我们首先将带领读者走进金属材料的世界，回顾其基本的力学性能，理解应力、应变、屈服、断裂等关键概念。在此基础上，本书将重点阐述导致金属构件失效的几大主要失效模式： 塑性变形与屈服失效： 深入探讨金属在超过其屈服强度时发生的不可逆变形，分析过载、应力集中等因素如何诱导塑性变形，并介绍量化评估塑性变形严重程度的方法。 脆性断裂： 区别于延性断裂，脆性断裂往往发生得突然且具毁灭性，常伴随较小的变形。本书将深入讲解导致脆性断裂的关键因素，如材料脆性、应力状态、缺陷存在等，并着重介绍断裂韧性理论在脆性断裂预测与预防中的应用。 疲劳失效： 周期性载荷是导致许多金属构件寿命终止的“无声杀手”。本书将系统阐述疲劳的宏观表现、微观机制，介绍应力循环、应力幅、应力比等关键参数对疲劳寿命的影响，并详述各种疲劳寿命预测模型和抗疲劳设计策略，包括表面处理、应力消除等。 蠕变失效： 在高温和恒定载荷作用下，金属会发生缓慢而持续的变形，即蠕变。本书将详细解读蠕变过程中的变形机制，探讨温度、载荷、材料成分对蠕变行为的影响，并介绍蠕变损伤累积模型以及高温结构的安全设计原则。 腐蚀失效： 环境因素对金属构件的破坏同样不容忽视。本书将聚焦于金属在不同介质中的腐蚀行为，从电化学腐蚀机理出发，系统介绍点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）、氢致开裂等多种腐蚀失效模式，并提供相应的防护措施和腐蚀监测技术。 在明确了主要的失效模式后，本书将重点转向失效分析的实际操作层面。我们将详细介绍进行金属构件失效分析的通用步骤与方法论： 失效现象的初步调查与记录： 如何细致地观察构件的宏观断口形貌，记录裂纹萌生位置、扩展痕迹、断裂区域特征，以及构件服役环境、载荷历史、维修记录等重要信息。 宏观与微观断口分析： 介绍各种宏观断口特征（如放射状纹、河流纹、橘皮状等）与失效模式的对应关系。重点讲解金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等在微观断口形貌观察、二次电子像、背散射电子像分析中的作用，如何识别疲劳条带、脆性断裂的解理断口、韧窝形貌等关键微观特征。 材料成分与组织分析： 运用能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）等技术，确定构件的化学成分、相组成、晶粒度、第二相粒子等，为理解材料性能与失效机理提供依据。 力学性能测试： 介绍拉伸试验、弯曲试验、硬度试验、冲击试验、断裂韧性试验等，直接量化材料在失效前后的力学性能变化，为失效判别提供定量数据。 无损检测（NDT）技术应用： 详细介绍超声波检测（UT）、射线检测（RT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）等在检测构件内部或表面缺陷方面的原理、适用性与局限性，以及如何将NDT结果与失效分析过程相结合。 应力与载荷分析： 介绍有限元分析（FEA）等数值模拟技术，模拟构件在实际服役条件下的应力分布和变形状态，确定潜在的应力集中区域或过载点。 失效原因的综合判定： 基于上述各项分析结果，进行综合推理，准确判定导致构件失效的根本原因，是单一因素作用，还是多种因素耦合的结果。 本书的另一大特色在于，我们不仅关注“为什么会失效”，更着眼于“如何防止失效”。在失效原因分析完成后，本书将提供一系列针对性的预防和改进建议，包括： 材料选材与优化： 根据构件的服役环境和载荷特点，推荐合适的金属材料，或通过热处理、合金化等手段改善材料性能，提高其抗失效能力。 结构设计与优化： 提出如何通过改变构件的几何形状、加强关键部位、减小应力集中等手段，提高结构的整体可靠性。 制造工艺的控制与改进： 指导如何通过优化焊接工艺、热处理工艺、表面处理工艺等，减少制造过程中引入的缺陷，提高构件的内在质量。 运行维护与监测策略： 建立科学的定期检查、润滑、防腐蚀措施，以及先进的在线监测技术，及时发现和预警潜在的失效风险。 《金属构件失效分析》以其系统性、实践性、前瞻性，成为金属材料及工程领域不可或缺的参考宝典。书中案例丰富，图文并茂，理论联系实际，旨在帮助读者建立起对金属构件失效问题的深刻认识，掌握科学有效的分析方法，并最终能够运用这些知识，设计、制造和维护出更加安全可靠的金属结构，为各个行业的健康发展保驾护航。

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我发现这本书在结构组织上非常注重层次感和关联性，它不是将各种失效模式孤立地陈述，而是构建了一个相互联系的网络。比如，在讨论蠕变和应力松弛时，作者巧妙地将话题引向了高温合金的微观析出相演变，进而解释了这些相的粗化是如何加速了宏观尺度的蠕变断裂。这种“微观决定宏观，演化决定结果”的叙事逻辑贯穿始终，让人在学习过程中能够建立起一个完整的、多尺度的失效思维模型。尤其是在涉及断口形貌与加载历史重建的部分，它的图谱对比做得非常出色，左边是宏观断口照片，中间是SEM高倍观察，右边是作者对该断口所对应的应力-时间曲线的推测和验证，这种多维度信息的叠加，对于我们进行事故调查和责任判定工作来说，提供了极大的参考价值。可以说，它不是一本纯粹的工具书，更像是一本教人如何“像材料学家一样思考”的思维导引手册。

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这本书的实用性超出了我的预期，它没有停留在“是什么”的层面，而是深入到了“怎么办”和“如何避免”的环节。在每一个主要失效机制的章节末尾，作者都会设置一个专门的小节，总结出针对该类失效的预防性维护策略和设计规范的修订建议。这些建议并非空泛的口号，而是基于材料科学原理和大量工程数据的总结，例如，对于特定焊接热影响区（HAZ）的脆性问题，它明确指出了应力消除退火的具体温度区间和保温时间要求，并附带了不同热处理制度下冲击韧性的对比数据。这种直击痛点的解决方案导向，让这本书的价值瞬间从理论研究工具升级为了生产现场的决策支持系统。对于我这种需要经常对接设计、制造和检验部门的人来说，这本书提供了一套通用的、基于科学依据的沟通语言，能有效减少不同专业团队之间的理解偏差，极大地提高了解决实际工程问题的效率。

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这本书的行文风格，可以说是做到了“严谨中的灵动”。我通常阅读技术文献时，很容易因为过于干燥的术语堆砌而感到疲劳，但这本著作在处理那些晦涩难懂的材料科学概念时，似乎总能找到一种恰到好处的平衡。它没有回避那些专业术语，但会用非常精炼的语言对关键概念进行阐述，使得即便是跨专业的读者，在付出一点点努力后也能抓住核心。比如，它在解释韧性转变温度（DTT）对冲击性能影响时，用了一个非常形象的比喻，将材料的微观结构比作一层层堆叠的积木，在不同温度下受力时，能量的传递和耗散方式截然不同。这种生动的描述，极大地降低了理解门槛，使得那些原本可能只在研究生阶段才会深入探讨的复杂现象，变得触手可及。此外，书中的案例分析，大量引用了工程实践中的真实数据，而不是理想化的模拟结果，这使得书中的结论具有极强的可迁移性和应用价值，让人觉得手里的知识是“活的”。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种带着磨砂质感的深灰色背景，配上那几道犹如金属断裂面般锐利的银色线条，一下子就抓住了我的目光。我把它从书架上抽出来的时候，那种沉甸甸的分量感，就让人觉得这不是一本泛泛而谈的理论书，而是实实在在、有血有肉的干货汇集。内页的纸张质量也很好，文字排版清晰，图表和插图的印刷色彩还原度极高，即便是那些复杂的微观结构照片，细节也保留得非常到位，这对于我们这些需要对照图谱进行判断的工程师来说，简直是福音。特别值得称赞的是，书中对一些典型失效案例的配图，不仅仅是简单地展示一个裂纹，而是结合了宏观形貌、金相组织分析，甚至是能谱分析的结果，形成了一个完整的证据链条，这种严谨的叙事方式，让人在阅读时能迅速建立起对问题本质的理解。我尤其喜欢它在章节过渡时使用的那些简洁而有力的引言，虽然没有直接点明主题，但总能让人对即将展开的深入讨论产生强烈的期待感，整体来看，这是一本从物理形态到内在精神都散发着专业气息的佳作。

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我最近正在攻克一个关于疲劳断裂的复杂项目，市面上关于疲劳的书汗牛充 বুকে，但大多要么过于侧重理论推导，公式推演得让人头皮发麻，要么就是只停留在现象描述的表面，缺乏深入的机制剖析。这本书的切入点非常新颖，它没有一开始就抛出复杂的数学模型，而是选择了一条“从后果到原因”的逆向工程路径。开篇几个案例，直接展示了高应力、低周疲劳下，材料内部晶界滑移、孪晶结构诱导的微裂纹萌生过程，配图的放大倍数和清晰度简直是教科书级别的。最让我感到惊喜的是，它对环境因素，比如氢脆、腐蚀疲劳的耦合作用的讨论，不再是简单地罗列几个影响因子，而是深入到特定介质与基体材料在特定载荷下的相互作用机理，这一点在很多同类著作中是相对缺失的。阅读这本书的过程，更像是一次跟随一位经验丰富的老专家在实验室里进行深度会诊，他不仅告诉你“哪里断了”，更重要的是帮你还原了“为什么会这样断”的全过程，逻辑链条非常紧凑且富有说服力。

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