第5章 零件失效分析.ppt

选材与工艺： 普通车床（轻载）主轴 ——45，调质或正火+轴颈高频表面淬火。 工艺路线:锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈表面淬火＋低温回火→磨削 心部：回火S ，轴颈表面：回火M 铣床（中载）主轴 —— 40Cr，调质+轴颈高频表面淬火。 组合机床（重载）主轴 —— 20CrMnTi 、20Cr，渗C+淬火+回火处理。 精密镗床（高精度）主轴 —— 38CrMoAl ，调质 + N化 + 时效。 手工刃具（手锯锯条、锉刀、木工用刨刀、凿子等简单、低速刃具） 性能——高硬度、高耐磨性，红硬性和强韧性要求不高 选材——碳素工具钢，T8、T10、T12等 工艺 ——锻造→球化退火→机加工→淬火—低温回火 最终组织 —— 回火M? * * 零件的失效 选材的原则 典型零件的选材 零件的失效 什么是失效：由于某种原因丧失其规定功能 ①完全不能工作； ②虽仍能工作，但已不能完成指定的功能或工作低效； ③有严重损伤，不能确保安全工作。 失效的基本类型 ①断裂失效 ②过量变形失效（畸变失效） ③表面损伤失效 失效的主要原因 ①设计缺陷 ②选材不当或材质存在缺陷 ③制造工艺问题 ④装配调试因素 ⑤运转维修因素 零件失效形式类型 零件失效的主要原因： 失效分析的一般方法　　正确的失效分析，是找出零件失效原因，解决零件失效问题的基础环节。机械零件的失效分析是一项综合性的技术工作，大致有如下程序：（1）尽量仔细地收集失效零件的残骸，并拍照记录实况，确定重点分析的对象，样品应取自失效的发源部位，或能反映失效的性质或特点的地方。（2）详细记录并整理失效零件的有关资料，如设计情况（图纸）、实际加工情况及尺寸、使用情况等。根据这些资料全面地从设计、材料、加工、使用各方面进行具体的分析。（3）对所选试样进行宏观（用肉眼或立体显微镜）及微观（用高倍的光学或电子显微镜）断口分析，以及必要的金相剖面分析，确定失效的发源点及失效的方式。（4）对失效样品进行性能测试、组织分析、化学分析和无损探伤，检验材料的性能指标是否合格，组织是否正常，成分是否符合要求，有无内部或表面缺陷等等，全面收集各种必要的数据。（5）断裂力学分析。在某些情况下需要进行断裂力学计算，以便于确定失效的原因及提出改进措施。（6）综合各方面分析资料作出判断，确定失效的具体原因，提出改进措施，写出报告。 典型零件的工作条件、失效形式及主要机械性能指标 螺栓的脆性断裂 韧性扭转过载断口 齿轮折断 齿面点蚀 齿面磨损 齿面胶合 齿面塑性变形 齿轮的失效 常见的滚动轴承失效形式 接触疲劳失效 磨损失效 腐蚀失效 断裂失效 铁路货车摇枕出现裂纹的宏观位置 摇枕断口宏观照片 目测可见的两条亮线和焊补区? 使用性能原则 根据零件的工作条件、失效形式，确定零件的使用性能指标 工艺性能原则 材料的工艺性能应满足生产工艺（铸、锻、焊、机加工、热处理）的要求 经济性原则 应考虑材料的价格、零件的总成本?、国家的资源等因素? 选材的原则 机械零件选材的一般步骤 典型工件的选材及工艺 机床齿轮 工作条件——转速中等，载荷不大，工作平稳，无强烈冲击 性能指标——心部HBS220~250，齿面硬度≥HRC52 　选材 —— 45、40Cr 　工艺路线 ——锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及低温回火→精磨 最终组织 —— 心部：回火S　齿面：回火M 载重汽车变速箱齿轮 　工作条件——受力较大，受冲击频繁。 性能指标——耐磨性、疲劳强度、心部强度、冲击韧性等均要求比机床齿轮高（σb1000MPa，aK≥50J ，齿面硬度≥HRC55 ） 　选材 —— 20CrMnTi、20Cr 　工艺路线 —— 下料→锻造→正火→机加工→渗C、淬火＋低温回火→喷丸→磨削 最终组织 —— 心部：回火M + F　　齿面：回火M + 碳化物 + Ar 机床主轴 工作条件与性能要求 ：受交变弯曲和扭转复合应力，载荷和转速不高，冲击载荷不大，一般综合机械性能即可；大端轴颈、锥孔与卡盘、顶尖间有摩擦，要有较高硬度和耐磨性。　 典型工件的选材及工艺 C620车床主轴 175A型农用柴油机曲轴 性能——功率和承受载荷不大；轴颈部要有较高硬度及耐磨 σb750MPa，整体硬度240～260HBS，轴颈表面硬度≥ (HRC55) 选材——QT700-2 工艺 —— 铸造→高温正火→高温回火→机加工→轴颈 N化 最终组织 —— P + G + 少量F 热处理工艺 —— 880~920℃正火 + 500～600℃回火 + 轴颈 N化 低速切削、形状较复杂的