文档介绍：材料的选用
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第一节 零部件的失效
失效  零件由于某种原因，导致其尺寸、形状、或材料的组织与性能发生变化而不能完满地完成指定的功能。
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零件失效的模式及其失效机理
失效模式
失效机理
弹性变形失效
畸变失效 塑性变形失效
翘曲畸变失效
弹性变形
塑性变形
弹、塑性变形
韧性断裂失效
低应力脆性失效
断裂失效 疲劳断裂失效
蠕变断裂失效
介质加速断裂失效
塑性变形
裂纹扩展
疲劳
蠕变断裂
应力腐蚀
磨损失效
表面损伤失效 表面疲劳失效
腐蚀失效
磨粒磨损、粘着磨损
疲劳机理
氧化、电化学
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一、失效形式
常见的失效形式有变形失效、断裂失效、表面损失失效及材料的老化失效等。
1、变形失效
（1）弹性变形失效
不恰当的弹性变形量导致失效。
防止弹性畸变的主要措施：增加零件截面、采用弹性模量高的材料，防止超载。
（2）塑性变形失效
外加应力超过零件材料的屈服极限时发生明显的塑性变形(永久变形)。
防止零件塑性变形失效的措施：采用屈服强度高的材料，进行合理的热处理，防止超载。
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2、断裂失效
断裂失效 机械零件因断裂而产生的失效。
（1）韧性断裂失效
断裂前有明显的塑性变形。 
宏观变形方式为颈缩，典型断口呈韧窝状，韧窝是由于空洞的形成、长大并连接而导致韧性断裂产生的。
（2）脆性断裂失效 断裂前无塑性变形。疲劳断裂、应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳断裂和蠕变断裂等均属于脆性断裂。
① 疲劳断裂  
在交变应力作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作而产生裂纹导致发生断裂，称金属的疲劳断裂。
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②低应力脆性断裂失效
石油化工容器、锅炉等一些大型锻件或焊接件，在工作应力远远低于材料的屈服应力作用下，由于材料自身固有的裂纹扩展导致的无明显塑性变形的突然断裂，称为低应力脆性断裂。
低应力脆性断裂按其断口的形貌可分为解理断裂和沿晶断裂。
解理断口
沿晶断口
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3、表面损失失效
由于磨损、疲劳、腐蚀等原因，使零部件表面失去正常工作所须的形状、尺寸和表面粗糙度造成的失效，称为表面损伤失效。
⑴ 磨损(wear)失效
任何两个相互接触的零部件发生相对运动时，其表面会发生磨损，造成零部件尺寸变化、精度降低而不能继续工作，这种现象称为磨损失效。
⑵ 腐蚀(corrosion)失效
由于化学或电化学腐蚀而造成零部件尺寸和性能的改变而导致的失效称为腐蚀失效。
⑶ 表面疲劳失效
表面疲劳失效是指两个相互接触的零部件相对运动时，在交变接触应力作用下，零部件表面层材料发生疲劳而脱落所造成的失效。
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4、材料的老化
高分子材料在贮存和使用过程中发生变脆、变硬或变软、变粘等现象，从而失去原有性能指标的现象，称为高分子材料的老化。老化是高分子材料不可避免的。
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二、失效原因
造成零部件失效的原因很多，主要有设计、选材、加工、装配使用等因素。
1、设计不合理
2、选材错误
3、加工工艺不当
4、装配使用不当
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三、失效分析
1、失效分析的一般程序
⑴ 收集失效零部件的残骸，进行宏观外形与尺寸的观察和测量，拍照留据，确定重点分析的部位。
⑵ 调查零部件的服役条件和失效过程。
⑶ 查阅失效零部件的有关资料，包括零部件的设计、加工、安装、使用维护等方面的资料。
⑷ 试验研究
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