文档介绍：机械工程材料课件第8章机械零件的失效与选材第一节零件的失效分析第二节零件的选材8-1零件的失效分析一零件的失效: 1、零件失效: 零件由于某种原因(由于承受载荷、运动表面间的互相摩擦以及各种介质的作用,丧失了预定的功能时,即它发生了失效。指: ①零件完全破坏,不能继续工作; ②严重损伤,继续工作不安全; ③虽能安全工作,但不能满意的起到预期作用。8-1零件的失效分析2、非正常失效(早期失效):   低于设计预期寿命时发生的失效,称为非正常失效。  零件的失效,特别是那些事先没有明显征兆的失效,往往会带来巨大的损失,甚至导致重大事故。 3、正常失效: 零件在达到或超过设计的预期寿命后发生的失效,称为正常失效。  因此,对零件的失效进行分析,找出实效的原因,并提出防止或推迟失效的措施,具有重要的意义。零件失效分析的结果,对零件的合理进行设计和加工工艺及正确使用延长使用寿命是完全必要的。它为这些工作提供了实践基础。防止机器非正常性故障,提高经济效益具有重要意义。8-1零件的失效分析二零件失效的形式:根据零件损坏特点,所受载荷形式和外界条件等,可将失效分为变形、断裂核表面损伤三大类 1、变形失效:零件在工作过程中因受力或受温度的作用而产生超过允许变形量的现象。①弹性变形失效:是指因构件和零件刚性不足,在受力过程中产生过量的弹性变形或弹性失稳,而导致的失效。②塑性变形失效:多发生在构件和零件所承受的工作应力超过材料的σs而产生过量变形失效。③蠕变失效:是指长期受固定载荷的零件,在高温下蠕变量超过规定范围,使之处于不安全状态而导致的失效。当温度超过材料的在结晶温度时,蠕变变形十分明显。材料发生蠕变是由于回复和再结晶,位错密度降低,碳化物的球化或石墨化,第二相析出或聚集等原因所引起。所以通过合金化,热处理等途径,增加金属的变形硬化能力,提高其回复和再结晶温度,可以提高材料的抗蠕变能力。2、断裂失效:零件在工作中,当作用应力达到一定值时,材料的截面相邻两部分发生完全分离的现象,称为断裂。断裂是零件最危险的失效形式。它往往是多种因素综合作用,引起材料内部发生一系列复杂过程的最后结果。断裂的形式因载荷特性、材料性能,外界温度和环境介质等的不同而异。①塑性断裂失效:(韧性断裂)是屈服强度的结果,受静载零件产生过量的塑性变形,直至断裂,断口形貌呈暗灰色,纤维状,断面收缩率大,断口呈杯状或45度斜断。②低应力脆断失效:脆性断裂时无明显塑性变形,常在低应力下能发生;在静载、冲击载荷时可发生;光滑、缺口构件也可以发生。但最多的是有尖锐缺口或裂纹的构件,在低温或受冲击载荷时发生的低应力断裂。断口形貌较平齐,呈光亮结晶状。③疲劳断裂失效:零件承受交变应力作用时,在比静载屈服应力低的多的应力下发生突然断裂,断裂前没有明显征兆。④蠕变断裂失效:受长期固定载荷的零件,特别是在高温下工作的,蠕变量超过规定范围,因而处于不安全状态,严重时可能与其它零件相撞,造成断裂。⑤介质加速断裂失效:零件在某些环境中受载时,由于应力和腐蚀介质的作用下,引起断裂。称为介质加速断裂失效(应力腐蚀失效)。8-1零件的失效分析3、表面损伤失效:零件在工作过程中,其表面由于受机械的或环境介质的共同作用下,表面质量或尺寸、形状发生变化而导致的失效,统称为表面损伤。①磨损:②表面疲劳失效: ③腐蚀失效:①磨损:是零件最常见的失效形式之一。研究磨损规律,提高材料的耐磨性,对延长零件使用寿命具有重要意义。磨损的原因和种类很复杂,但按磨损机理,一般可分为磨粒磨损、氧化磨损、粘着磨损。 a、磨粒磨损:b、氧化磨损:c、粘着磨损:磨擦副表面的硬的微观凸起或硬质磨粒,在外力作用下,嵌入软的一方,使相对运动时材料被犁切而逐渐磨耗的过程叫磨粒磨损。磨粒磨损受工作温度、环境介质、应力大小以及材料性能等因素的影响。一般的讲,材料硬度愈高,耐磨性愈好;硬度相同时,B下组织的耐磨性比M回的高;钢中高硬度的合金碳化物,可大大提高耐磨性;磨粒愈硬,磨损愈严重;机器的防尘和经常擦洗能大大减小磨粒磨损。材料由于外界环境的影响而产生表面氧化,氧化膜在摩擦之中被剥落,于是新露出的表面又被氧化,氧化膜又被剥落,如此不断重复所造成的磨损称为氧化磨损。  形成的氧化膜愈脆弱,和基体的结合愈差,磨损也就愈严重。适当的润滑和对零件表面进行发蓝,硫氮共渗以及对有色金属的氧化处理等,都可以有效的减少氧化磨损。零件无论经过怎样精细的加工,表面不可能绝对平滑,总是存在高低不平,表面愈粗糙,真正接触面愈少,接触压力就愈大,在很大的接触压力下,接触点的润滑剂被挤出,可能发生粘着,这样,在相对运动中焊着的触点,受剪而撕落,产生粘着磨损。   粘着磨损与润滑条件、接触压力、表面粗糙度有关,也与材料的强度、塑性、韧性有关。强韧性愈好,耐磨性也愈好。表面硬化处理