（1）零部件彻底损坏，无法继续工作。
（2）虽然仍能安全工作，但不能令人满意地发挥预期的作用。
（3）零件损坏严重，继续工作不安全。
1、零件的失效模式
根据零件损伤的特点，其失效形式可分为变形、断裂和表面损伤三种基本类型。
1）变形破坏与材料选择
变形失效有弹性变形失效和塑性变形失效两种。
（1）弹性变形失效。弹性变形失效是指零件因弹性变形过大而失效。例如，电机转子轴刚度不足，产生过大的弹性变形，导致转子与定子相撞，最后主轴弯曲甚至断裂。
弹性变形的大小取决于零件的几何尺寸和材料的弹性模量。金刚石和陶瓷的弹性模量最高，其次是难熔金属和钢，有色金属较低，有机高分子材料的弹性模量最低。因此，作为结构件，从刚度和经济性的角度考虑，钢是比较合适的。
（2）塑性变形失效。塑性变形失效是指零件因过度塑性变形而失效。塑性变形失效是由于零件内的工作应力超过材料的屈服强度而导致的。塑性变形是一种永久性变形，可表现在零件的形状和尺寸上。在给定的载荷条件下，是否发生塑性变形取决于零件的几何尺寸和材料的屈服强度。
一般情况下，陶瓷材料的屈服强度很高，但其脆性很大，在进行拉伸试验时，未达到屈服应力即断裂，其高强度不能充分发挥，因此不能用来制造高强度结构件。而有机高分子材料强度很低，最高强度的塑料也不超过钼合金低碳钢材料在拉伸试验，因此低碳钢材料在拉伸试验，目前高强度结构件的主要材料仍是钢材。
2）断裂失效
断裂失效是机械零件的主要失效形式，根据断裂的性质和原因可分为以下四种类型。
（1）塑性断裂。塑性断裂是指零件在受到外载荷作用时，某一截面上的应力超过材料的屈服强度，产生很大的塑性变形而发生的断裂。例如在光滑的低碳钢试样的拉伸试验中。由于断裂前已发生很大的塑性变形，零件已进入破坏状态，所以只能使零件不能工作，而不会造成更大的危险。
（2）脆性断裂。脆性断裂发生时，事先没有发生明显的塑性变形，工作应力通常远低于材料的屈服强度，所以又称低应力脆性断裂。这种断裂常发生在有尖锐缺口或裂纹的零件上。此外，也易发生在零件组织中棱角、台阶、沟槽、拐角等组织突变处，特别是在低温下或受冲击载荷作用时，更容易发生脆性断裂。
（3）疲劳断裂。在低于材料屈服强度的交变应力反复作用下发生的断裂称为疲劳断裂。因疲劳而产生的最终断裂是瞬时的，因此危害很大，常发生在齿轮、弹簧、轴、模具、叶片等零件上。疲劳断裂危害极大，是一种常见的失效形式。据统计，受交变应力作用的零件的损坏80%～90%以上是由于疲劳引起的。采用各种强化方法，提高材料的强度，特别是表面强度，在表面形成残余压应力，可明显提高疲劳强度。另外，减少零件上能引起应力集中的各种缺陷、刀痕、尖角、截面突变等，可提高零件的抗疲劳性能。
（4）蠕变断裂。蠕变断裂是指在恒定应力条件下，变形随时间增加，最终因变形过大而失效或断裂。例如架空聚氯乙烯电线管在导线及自重作用下的缓慢弯曲变形，就是典型的材料蠕变现象。金属材料在高温下一般会产生明显的蠕变，而聚合物在常温下受载时也会产生显著的蠕变。当蠕变变形超过一定范围时，制件内部就会出现裂纹，并很快断裂。
3）表面损伤
零件在工作过程中，由于机械和化学作用，导致工件表面及靠近表面的材料受到严重损伤而失效，称为表面损伤失效。表面损伤失效大致可分为磨损失效、表面疲劳失效和腐蚀失效三类。
（1）磨损失效。在机械力的作用下，发生相对运动（滑动、滚动等），使接触面材料以磨粒形式逐渐磨损，使零件形状和尺寸发生改变而失效，这就叫磨损失效。零件磨损后，其精度就会下降或丧失，甚至不能正常工作。材料抵抗磨损的能力叫耐磨性，用单位时间内的磨损量来表示。磨损量越小，耐磨性越好。
磨损主要有两种类型：磨料磨损和粘着磨损。
①磨粒磨损。磨粒磨损是零件表面受到摩擦时，硬质颗粒嵌入材料表面，形成许多切屑沟而产生的磨损。这种磨损常发生在农业机械、矿山机械、车辆、机床等机械在运转过程中，由于嵌入的硬质切屑（硬质颗粒）而磨损。
②粘着磨损。粘着磨损也称胶着磨损，是由于摩擦过程中相对运动的摩擦表面之间局部熔接或粘附而产生的，分离时在粘附点处撕下小块材料，形成磨屑。这种磨损会发生在一切摩擦副中，如蜗轮蜗杆、内燃机的活塞环与气缸套、轴承与轴颈等。
为了减少粘着磨损，所选用的材料应与摩擦副性质不同，摩擦系数尽量小，最好具有自润滑能力或有利于润滑剂的保存。例如近年来许多设备上都采用尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯、粉末冶金材料等制造轴承、轴套等。
（2）表面疲劳。两个相互接触（特别是滚动接触）的运动表面，在工作中受到交变的接触应力，使表面材料产生疲劳损伤，并引起其脱落，这称为表面疲劳失效。为了提高材料表面抗疲劳性能，材料应具有足够高的硬度和一定的塑性和韧性，材料中应含有尽可能少的夹杂物，并对材料进行表面强化。强化层的深度应足够大，以避免在强压层下基体中形成小裂纹，而造成强化层大块脱落。
（3）腐蚀失效。由于化学和电化学腐蚀引起表面损伤而引起的零件失效称为腐蚀失效。腐蚀失效除与材料的成分和结构有关外，还与周围的介质有密切的关系。应根据介质的成分和性质选择材料。
2.零件故障原因
零件发生故障的类型取决于许多因素。总结起来，故障有四个原因。
1）零部件设计不合理
零件的结构、形状、尺寸设计不合理最容易导致失效。例如截面变化剧烈的键槽、孔或尖角，或有尖锐缺口等，都容易产生应力集中，产生裂纹。其次是对零件在工作过程中受力状况判断错误，设计时安全系数太小或对环境变化估计不足，导致零件实际承载能力降低。这些都是不合理的设计。
2）材料选择不当
材料选择不当是指所选材料的性能不能满足工作条件的要求，或者所选材料的标称性能指标不能反映材料对实际失效形式的抵抗力。所用材料的化学成分和组织不合理，以及质量差，也会造成零件的失效，如夹杂物、杂质元素过多等缺陷。因此，对原材料进行严格的检验是避免零件失效的重要步骤。
3）加工工艺不合理
零件在加工成形过程中，可能由于工艺方法和工艺参数不合理，操作不正确等原因而产生失效。例如热成形时温度过高而产生的过热、过烧、氧化、脱碳等；热处理时工艺参数不合理而产生的变形、裂纹、组织缺陷，淬火应力不均匀而使零件转角处、台阶处产生拉应力等。
4）安装和使用不当
机器在安装过程中，如果配合过紧、过松、对中不良、固定不牢或重心不稳、密封性差，或装配、紧固时用力过大或过小，都容易造成零件的过早失效。在超速、超负荷、润滑条件不良、工作环境中有腐蚀性物质以及维修保养不及时或不当等情况下工作，也会造成零件的过早失效。
3.故障分析步骤及方法
失效部件失效分析的基本步骤和方法如下。
（1）进行现场检查，检查零件故障的部位、形式，明确零件的工作情况、运行状态、故障过程；对故障零件进行收集、保护，必要时对现场进行拍照。
（2）了解零件的背景信息，包括零件的设计、加工、制造、装配、使用、维护等一系列历史信息，收集与该零件故障类似的相关信息。
（3）试验分析主要包括断口宏观分析、金相组织分析、电子显微镜分析、成分分析、表面及内部质量分析、应力分析、力学分析及力学性能试验等，以上项目可根据需要选取。
（4）综合分析：对以上调查资料和试验结果进行综合分析，确定破坏原因（特别是主要原因，这是确定主要抗破坏指标的依据），提出改进措施，并在实践中检验效果。
