材料的失效表現(xiàn)為材料的累積損傷和性能退化兩大類。

（一）材料的累積損傷

       材料的累積損傷從宏觀表象規(guī)律上可歸納為各種材料累積損傷模式。為了滿足產(chǎn)品的規(guī)定功能，首先必須保證產(chǎn)品材料的宏觀完整性。由于材料完整性的喪失導(dǎo)致產(chǎn)品失效，是累積損傷的主要特征。這一類的失效模式（形式）主要有斷裂、表面損傷和過(guò)量變形。

1、斷裂

       斷裂失效是機(jī)械產(chǎn)品最主要和最具危險(xiǎn)性的失效，其分類比較復(fù)雜，一般有如下幾種：按斷裂機(jī)理分為滑移分離、韌窩斷裂、蠕變斷裂、解理與準(zhǔn)解理斷裂、沿晶斷裂和疲勞斷裂；按斷裂路徑分為穿晶、沿晶和混晶斷裂；按斷裂性質(zhì)分為韌性斷裂、脆性斷裂和疲勞斷裂，在失效分析實(shí)踐中大都采用這種分類法。

       韌性斷裂又叫延性斷裂和塑性斷裂，即零件斷裂之前，在斷裂部位出現(xiàn)較為明顯的塑性變形。在工程結(jié)構(gòu)中，韌性斷裂一般表現(xiàn)為過(guò)載斷裂，即零件危險(xiǎn)截面處所承受的實(shí)際應(yīng)力超過(guò)了材料的屈服強(qiáng)度或強(qiáng)度極限而發(fā)生的斷裂。

       脆性斷裂，工程構(gòu)件在很少或不出現(xiàn)宏觀塑性變形（一般按光滑拉伸試樣的截面收縮率ψ<5%）情況下發(fā)生的斷裂稱作脆性斷裂，因其斷裂應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)度，故又稱作低應(yīng)力斷裂。由于脆性斷裂大都沒(méi)有事先預(yù)兆，具有突發(fā)性，對(duì)工程構(gòu)件與設(shè)備以及人身安全常常造成極其嚴(yán)重的后果。因此，脆性斷裂是人們力圖予以避免的一種斷裂失效模式。

       疲勞斷裂，工程構(gòu)件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)一定循環(huán)周次后發(fā)生的斷裂稱作疲勞斷裂。它是工程中最常見(jiàn)的斷裂，約占斷裂失效的80%~90%。按斷裂前宏觀塑性變形的大小分類，疲勞斷裂應(yīng)屬脆性斷裂范疇。但是，由于疲勞斷裂出現(xiàn)的比例高，危害性大，且是在交變載荷作用下出現(xiàn)的斷裂，因此國(guó)內(nèi)外工程界均將其單獨(dú)作為一種斷裂形式加以重點(diǎn)分析研究。

2、表面損傷失效

       表面損傷失效是材料由于受到應(yīng)力或溫度的作用而造成的表面損耗，或者是由于材料與介質(zhì)（周圍環(huán)境）產(chǎn)生的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而使金屬表面損傷。表面損傷失效是一種慢性失效的行為，其主要有腐蝕和磨蝕兩種形式。腐蝕可分為連續(xù)腐蝕和局部腐蝕兩種類型。磨損的主要方式有磨料磨損、疲勞磨損、沖蝕磨損和腐蝕磨損等。

3、過(guò)量變形失效

       過(guò)量變形失效是指材料在載荷作用下，其尺寸或形狀的變化超過(guò)了所允許的范圍，導(dǎo)致材料不能勝任預(yù)定的功能或妨礙了其他零件的正常運(yùn)行。它分為過(guò)量彈性變形和過(guò)量塑性變形（即永久變形）。過(guò)量彈性變形是由于材料剛度不足或因溫度升高造成彈性模量降低而造成。過(guò)量塑性變形是由于外加應(yīng)力超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度而造成的。材料累積損傷的模式比較多，除了以上三種比較常見(jiàn)的類型外，還有老化、燒蝕和電侵蝕等。

（二）材料性能的退化

       許多產(chǎn)品主要利用材料的某些性能，以滿足產(chǎn)品功能的需求。材料的各種性能在服役過(guò)程中由于受到外界條件的作用可能發(fā)生退化。這些性能的退化一般不破壞材料的宏觀完整性。但是，當(dāng)材料性能退化，不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，往往造成事故。所以，通常，材料性能退化是指產(chǎn)品材料在服役條件下其性能逐漸退化到規(guī)定值以下。

與產(chǎn)品失效相關(guān)的材料性能有：

物理性能，包括熱學(xué)性能、聲學(xué)性能、光學(xué)性能、電學(xué)性能、磁學(xué)性能和輻照性能等；

化學(xué)性能，包括抗氧化性、耐腐蝕性、抗?jié)B入性等；

力學(xué)性能，包括強(qiáng)度、彈性、塑性、韌性等；

復(fù)合性能，如高溫疲勞強(qiáng)度；

使用性能，如抗彈穿入性、耐磨性、刀刃鋒利性、消振性等。

       機(jī)械產(chǎn)品失效的原因涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)、材料、制造和工作環(huán)境等諸多因素，并且，失效往往是幾種原因綜合作用的結(jié)果。另外，失效分析的目的不僅在于失效原因的分析和判斷，更重要的是找出有效的預(yù)防措施，防止失效事故重復(fù)發(fā)生。為此，失效分析需要應(yīng)用機(jī)械、力學(xué)、物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、電子技術(shù)等多方面知識(shí)，需要借助現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)，從宏觀到微觀，從定性到定量，從單項(xiàng)到綜合的系統(tǒng)性分析。