机械工程材料 本科 课件第13章+机械零件的实效与选材.pptVIP

大连理工大学经济系0501班 姜珊 机械工程材料 大连海洋大学精品课程 授课教师：丁晓非 潘颖 授课时间：2013年03月15日 * 目录 第4篇 材料的应用 第3篇 常用机械工程材料 第2篇 金属材料组织和性能的控制 第1篇 金属材料的结构与性能 * 第4篇 材料的选用 第14章 典型零件选材及工艺路线分析 第13章 机械零件的失效与选材 3 3 * [章节内容]: 13.1零件的失效 13.2材料的选择 13.1.1 失效的概念 第13章 机械零件的失效与选材 零件在使用中，由于形状、尺寸的改变或内部组织及性能的变化而失去正常的工作能力。 零件完全破坏不能工作； 零件虽能工作但不能完成预定功能； 零件严重损伤不能继续安全工作。 * [章节内容]: 13.1零件的失效 13.2材料的选择 13.1.2 失效的形式 第13章 机械零件的失效与选材 变形失效 断裂失效 表面损伤失效 指零件变形量超过允许范围造成的失效 过量弹性变形失效 过量塑性变形失效 零件完全断裂而无法工作的失效 韧性断裂失效 脆性断裂失效 蠕变断裂失效 由于磨损、腐蚀、磨蚀、接触疲劳等原因，使表面失去正常工作所必须的形状、尺寸而造成的失效 表面磨损失效 表面腐蚀失效 表面疲劳失效 * [章节内容]: 13.1零件的失效 13.2材料的选择 13.1.3 失效的原因 第13章 机械零件的失效与选材 设计不合理 选材不当 加工工艺不当 装配使用不良 零件尺寸、几何形状及结构不合理 设计中对零件的工作条件估计不全面 沿用传统设计方法 * [章节内容]: 13.1零件的失效 13.2材料的选择 13.1.4 失效分析的方法 第13章 机械零件的失效与选材 收集失效零件的残骸 调查零件的服役条件和失效过程 查阅失效零件的有关资料 试验研究 材料成分分析及宏观与微观组织分析 宏观和微观的断口分析 力学性能分析 零部件受力及环境条件分析 模拟试验 综合各方面的分析资料，确定失效原因 * [章节内容]: 13.1零件的失效 13.2材料的选择 13.1.5 失效分析示例 第13章 机械零件的失效与选材 1.分析过程 磁粉探伤证实 42/44 裂纹 显微检查分析 原材料合乎质量要求 轴套端面的低倍及高倍检查结果表明--- 油田高压注水泵轴套表面裂纹分析 3Crl3 锻造→850~870℃保温2h退火→粗车→精车成型 外表面有裂纹 * [章节内容]: 13.1零件的失效 13.2材料的选择 13.1.5 失效分析示例 第13章 机械零件的失效与选材 裂纹由表面开始沿晶深入内部，粗大裂缝内嵌填有氧化物 （a） 内部裂纹 (b) 裂缝内的氧化物 2.分析结果 裂纹是在退火处理前产生的 * [章节内容]: 13.1零件的失效 13.2材料的选择 13.1.5 失效分析示例 第13章 机械零件的失效与选材 3.分析失效原因 锻造加热炉测温仪表失修 锻件加热不符合工艺规定要求 没有充分预热就直接快速升温 3Cr13属高铬钢，这种材料的导热性较差； 在没有很好预热情况下快速升温，锻件内外温差悬殊，造成锻件在锻造过程中开裂； 退火加热时，空气渗入裂缝，致使裂缝两侧金属脱碳氧化，氧化产物充填于裂缝之中 。 * [章节内容]: 13.1零件的失效 13.2材料的选择 13.2.1 使用性能 第13章 机械零件的失效与选材 零件在工作过程中应该具有的力学性能、物理性能和化学性能。 1. 正确分析零件的工作条件 （1）受力状况 载荷类型 大小 形式 特点 （2）环境状况 温度特性 介质情况 （3）特殊要求 导电性 磁性 热膨胀 密度 外观 * [章节内容]: 13.1零件的失效 13.2材料的选择 13.2.1 使用性能 第13章 机械零件的失效与选材 （2）进行失效分析，准确定出零件所要求的主要使用性能 弹性极限，屈强比，疲劳极限 弹性失稳，疲劳破坏 振动 交变，冲击 扭、弯 弹簧 表面高强度及疲劳极限，心部强度及韧性 断齿，磨损，疲劳断裂，接触疲劳 摩擦振动 循环，冲击 压、弯 传动齿轮 综合力学性能 疲劳断裂，过量变形，轴颈磨损 轴颈摩擦 循环，冲击 弯、扭 传动轴 强度，塑性 过量变形，断裂 ── 静载 拉、剪 螺栓 受载状态 载荷性质 应力种类 性能要求 主要失效形式 工作条件 零件 * [章节内容]: 13.1零件的失效 13.2材料的选择 13.2.1 使用性能 第13章 机械零件的失效与选材 （3）将零件对使用性能的要求具体转化为力学性能指标 刚度要求→弹性模量 不允许塑性变形（强度要