1.失效分析有助于提高管理水平和促进产品质量提高

有些产品在使用中之所以会失效，常常是由于产品本身有缺陷，而这些缺陷在大多数情况下在出厂前是可以通过相应的检查手段予以发现的。但是由于出厂时漏检而进入市场，这就表明工厂的检验制度不够完善或者检验的技术水平不够高。

产品在使用中发生的早期失效，有相当大的部分是因为产品的质量有问题。通过失效分析，将其失效原因反馈到生产厂并采取相应措施，将有助于产品质量的不断提高。这一工作是失效分析和预防技术研究的重要目的和内容。

有些产品在加工制造中留下了较大的加工刀痕，或热处理工艺控制不当形成了不良组织，在以后的服役过程中，断裂源就在此处产生，从而导致早期断裂。例如：某发电厂使用的灰浆泵，在一年内连续出现灰浆泵主轴断裂，最严重时，一根主轴使用时间不到24h。经分析，主轴均为疲劳断裂，是由于表面加工刀痕过大引起的。对20CrMo嘉陵摩托车连杆断裂的失效分析表明，热处理过程中在连杆表面形成粗大的马氏体针状组织是导致断裂的主要原因。

随着深层含CO₂油气藏的开发，应用于含CO₂油气水多相环境中的集输管道出现了越来越多的失效问题。针对多相混输管道失效问题的研究，在应用中存在着较大的局限性。如我国某高温高压凝析气田，由于缺乏相关系统理论指导，投产1年多以来，碳钢集输管线多次出现局部壁厚严重减薄现象（12mm/a），以及刺漏、穿孔等事故，平均3～5月就要更换1次，影响正常生产，并存在安全隐患。应用失效分析理论、流体动力学理论、数值模拟方法及现场试验，分析CO₂腐蚀的失效机理及其作用规律，使类似油气田的开发得以更顺利进行。

通过失效分析，切实找出导致零件失效的原因，从而提出相应的有效措施，提高产品的质量和可靠性。如某坦克厂生产的扭力轴，长期存在着疲劳寿命不高的质量问题。该厂曾多次改进热处理工艺及滚压强化措施未能得到显著效果。后来利用失效分析技术，发现疲劳寿命不高的主要原因是钢中存在过量的非金属夹杂物，将此信息反馈到冶金厂，通过提高冶金质量，使扭力轴的疲劳寿命由原来的10万次左右提高到50万次以上。某碱厂购进的40Cr钢活塞杆在试车时就发生断裂，经过对断裂活塞杆的失效分析，提出了改进热处理工艺的措施。经改进热处理工艺的活塞杆使用近一年后没有出现任何问题。

在材料的研究过程中，由于钢材中过量氢的存在而引起的氢脆，促使真空冶炼和真空浇注技术的出现，从而大大提高了钢材的冶金质量。不锈钢的晶间腐蚀断裂，可以通过降低钢中的含碳量或利用加钛和铌来稳定碳的办法予以解决。这些措施的提出是由于失效分析发现，不锈钢的晶间腐蚀是由于碳化物沿晶界析出引起的。

目前，日本的某些产品在国际市场有很大的竞争力，比如日本的汽车冲击着整个世界市场，其实早在20世纪60年代初期，日本就对各国生产的汽车，特别是关键的零部件进行分析并加以比较，为改进本国的产品提供了科学的依据，从而使其产品很快地进入世界先进行列。早在20世纪70年代，德国拜尔轻金属厂（BLW）的精锻齿轮产量就达到了年产1000万件的水平，而我国在20世纪60年代就开始了精锻齿轮的研究，但至今生产水平不高，其主要原因之一是模具使用寿命低。统计表明约有80%属于磨损、塌陷等正常失效，而另外的20%则属于早期断裂，甚至几件至十几件就开裂。通过失效分析，采取合适的材料和工艺可以有效地提高模具寿命，在压铸模中也存在同样的问题。由于失效分析是对产品在实际使用中的质量与可靠性的客观考察，由此得出的正确结论用以指导生产和质量管理，将产生改进和革新的效果，企业和管理组织应根据实际情况设立有效的失效分析组织和质量控制体系。图1-2所示为一种以工程为基础的可靠性组织形式。

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图1-2 以工程为基础的可靠性组织形式

2.失效分析有助于分清责任和保护用户（或生产者）利益

对重大事故，必须分清责任。为了防止误判，必须依据失效分析的科学结论进行处理。例如，某军工厂一重要产品在锻造时发生成批开裂事故，开始主观地认为是操作工人有意进行破坏并进行了处分，后经分析表明，锻件开裂的原因是由铜脆引起的，并非人为的破坏，从而避免了错案。又如，某煤矿扒装机减速器上的行星齿轮采用45钢制造，齿轮在井下使用仅月余就因严重磨损而报废，为了更换该齿轮，须将减速器卸下送到机修厂检修，一般需停产4～5天，造成很大损失。失效分析发现，该齿轮并未按要求进行热处理。

对于进口产品存在的质量问题，及时地进行失效分析，则可向外商进行索赔，以维护国家的利益。例如：某磷肥厂由国外引进的价值几十万美元的设备，使用不到9个月，主机叶片发生撕裂。将此事故通知外商后，外商很快返回了处理意见，认为是操作者违章作业引起的应力腐蚀断裂。该厂在使用中的确存在着pH值控制不严的问题，而叶片的外缘部位也确实有应力腐蚀现象，看来事故的责任应在我方。但进一步分析表明，此叶片断裂的起裂点并不在应力腐蚀区，而发生在叶片的焊缝区，是由焊接质量不良（有虚焊点）引起的。依此分析与外商再次交涉，外商才承认产品质量有问题，同意赔偿损失。随着我国经济与世界经济的进一步接轨，相信这一工作的意义会更大，也会更加引起国内各企业和政府部门的关注和支持。

3.失效分析是修订产品技术规范及标准的依据

随着科学技术水平的不断提高及生产的不断发展，要求对原有的技术规范及标准做出相应的修订。各种新产品的试制及新材料、新工艺、新技术的引入也必须及时制订相应的规范及标准。这些工作的正确进行，都应依据产品在使用条件下所表现的行为来确定。如果不了解产品服役中是如何失效的，不了解为避免此种失效应采取的相应措施，原有规范和标准的修订及新标准的制订将失去科学的依据，这对确保产品质量的不断提高是不利的。

例如：某车辆重负荷齿轮，原来采用固体渗碳处理，其渗碳层的深度、硬度及金相组织等均有相应的技术要求。但在使用中发现，产品的主要失效形式为齿根的疲劳断裂。为了提高齿根的承载能力改进了渗碳工艺并加大了齿轮的模数，该齿轮的使用性能得以显著提高。当对产品的性能提出更高要求时，齿轮的主要失效形式为齿面的黏着磨损及麻点剥落。为此，试制了高浓度浅层碳氮共渗表面硬化工艺，该齿轮的使用寿命又有大幅度的提高。在老产品的改型及新工艺的引入过程中，产品的技术规范和标准多次做了修改。由于此项工作始终是以产品在使用条件下所表现的失效行为为基础的，所以确保了产品的性能得以稳定和不断提高。相反，如果旧的规范及标准保持不变，就会对生产的发展起到阻碍作用；但在产品的技术规范和标准变更的过程中，如果不以失效分析工作为基础，也很难达到预期的结果。