金屬材料的失效形式及失效原因密切相關(guān)，失效形式是材料失效過程的表觀特征,可以通過適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行觀察。而失效原因是導(dǎo)致構(gòu)件失效的物理化學(xué)機(jī)制，需要通過失效過程調(diào)研研究及對失效件的宏觀、微觀分析來診斷和論證。
　　設(shè)計(jì)不合理
　　其中結(jié)構(gòu)或形狀不合理，材料存在缺口、小圓弧轉(zhuǎn)角、不同形狀過渡區(qū)等高應(yīng)力區(qū),未能恰當(dāng)設(shè)計(jì)引起的失效比較常見?？傊?設(shè)計(jì)中的過載荷、應(yīng)力集中、結(jié)構(gòu)選擇不當(dāng)安全系數(shù)過小追求輕巧和高速度)及配合不合適等都會導(dǎo)致構(gòu)件及裝備失效。構(gòu)件及裝備的設(shè)計(jì)要有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理。分析設(shè)計(jì)原因引起的失效尤其要注意:對復(fù)雜構(gòu)件未作可靠的應(yīng)力計(jì)算;或?qū)?gòu)件在服役中所承受的非正常工作載荷的類型及大小未作考慮;甚至于對工作載荷確定和應(yīng)分析準(zhǔn)確的構(gòu)件來說，如果只考慮拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度數(shù)據(jù)的靜載荷能力，而忽視了脆性斷裂、低循環(huán)疲勞、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞等機(jī)理可能弓|起的失效，都會在設(shè)計(jì)上造成嚴(yán)重的錯誤。
　　選材不當(dāng)及材料缺陷
　　金屬裝備及構(gòu)件的材料選擇要遵循使用性原則、加工工藝性能原則及經(jīng)濟(jì)性原則，首先要考慮遵循使用性原則。使在特定環(huán)境中的構(gòu)件，對可預(yù)見的失效形式要為其選擇足夠的抵抗失效的能力。如對韌性材料可能產(chǎn)生的屈服變形或斷裂，應(yīng)該選擇足夠的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度;但對可能產(chǎn)生的脆性斷裂、疲勞及應(yīng)力腐蝕開裂的環(huán)境條件,高強(qiáng)度的材料往往適得反。在符合使用性能的原則下選取的結(jié)構(gòu)材料,對構(gòu)件的成形要有好的加工工藝性能。在保證構(gòu)件使用性能、加工工藝性能要求的前題下，經(jīng)濟(jì)性也是必須考慮。
　　制造工藝不合理
　　金屬裝備及其構(gòu)件往往要經(jīng)過機(jī)加工(車、銑、刨、磨、鉆等)、熱冷變形(沖、壓、卷、等)、焊接、裝配等制造工藝過程。若工藝規(guī)范制訂不合理，則金屬設(shè)備或構(gòu)件在這些加工成形過程中，往往會留下各種各樣的缺陷。如機(jī)加工常出現(xiàn)的圓角過小、倒角尖銳、裂紋、劃痕；冷熱成形的表面凹凸不平、不直度不圓度和裂紋;在焊接時可能產(chǎn)生的焊縫表面缺陷(咬邊、焊縫凹陷、焊縫過高)、焊接裂紋、焊縫內(nèi)部缺陷(未焊透、氣孔、夾渣),焊接的熱影響區(qū)更因在焊接過程經(jīng)受的溫度不同，使其發(fā)生組織轉(zhuǎn)變不同，有可能產(chǎn)生組織脆化和裂紋等缺陷;組裝的錯位、不同心度、不對中及強(qiáng)行組裝留下較大的內(nèi)應(yīng)力等。所有這些缺陷如超過限度則會導(dǎo)致構(gòu)件以及裝備早期失效。
　　使用操作不當(dāng)和維修不當(dāng)
　　使用操作不當(dāng)時金屬裝備失效的重要原因之一，如違章操作,超載、超溫、超速;缺乏經(jīng)驗(yàn)、判斷錯誤;無知和訓(xùn)練不夠;主觀臆測、責(zé)任心不強(qiáng)、粗心大意等都是不安全的行為。某時期統(tǒng)計(jì)260次壓力容器和鍋爐事故中,操作事故194次，占74.5%。裝備是要進(jìn)行定期維修和保養(yǎng)的,如對裝備的檢查、檢修和更換不及時或沒有采取適當(dāng)?shù)男蘩?、防護(hù)措施，也會弓|起裝備早期失效。