机械零件的失效分析与选材.pptVIP

第十一章机械零件的失效分析与选材;第一节机械零件的失效分析;一、失效形式

常见的失效形式有变形失效、断裂失效、外表损伤失效等。

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。;2、断裂失效

机械零件因断裂而产生的失效。

〔1〕韧性断裂

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

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。

〔3〕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。;〔4〕蠕变断裂

即在应力不变的情况下，变形量随时间的延长而增加，最后由于变形过大或断裂而导致的失效。金属材料一般在高温下才会产生明显的蠕变，而聚合物在常温下受载就会产生显著的蠕变。如架空的聚录乙烯电线管在电线和自重的作用下发生的缓慢的挠曲变形。;3、外表损失失效

由于磨损、疲劳、腐蚀等原因，使零部件外表失去正常工作所必须的形状、尺寸和外表粗糙度造成的失效，称为外表损伤失效。常见的有三种形式：

⑴磨损失效

任何两个相互接触的零部件发生相对运动时，其外表会发生磨损，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。如磨粒磨损和粘着磨损。

⑵外表疲劳

相互接触的两个运动外表，在工作过程中承受交变接触应力的作用，是表层材料发生疲劳破坏而脱落，造成零件失效称为外表疲劳失效。;〔3〕腐蚀失效

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。;潘存云教授研制;潘存云教授研制;常见零件的工作条件和失效??式;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。〔见下页〕

1、设计不合理

2、选材不合理

3、加工工艺不合理

4、装配及使用不当;高温蠕变;现场调查;第二节机械零件的选材原那么;一、使用性能选材原那么;力学性能指标的综合作用

一般情况下，在提高材料的强度的同时，塑、韧性就要下降，当塑、韧性下降到一定值时，在低应力的作用下材料也易产生微裂纹，从而使得承载能力下降。所以，在对零件进行选材时一定要考虑力学性能指标的综合作用，充分考虑零件力学性能的强韧性配合。为了保证零件的平安，要求零件既具有高强度又具有较高的韧性。一般只是根据以下原那么定性确实定，其可靠性往往仍需按实际试验来验证。;①对于静载荷，结构上存在非锋利缺口(如结构小孔、键槽、凸肩等)的零件，高的塑性可以降低局部的应力集中，防止零件产生微裂纹。所选材料应有一定的塑性和韧性。

②对于承受小能量屡次冲击的零件，以及结构上存在锋利缺口和内部存在裂纹的零件，强度〔疲劳强度、断裂韧度〕是非常重要的因素。

③对于在低温下工作的零件，常选择韧性较大的材料。

对于大多数的零件来说，在保证强度的同时，应合理地确定塑性与韧性，以充分发挥材料的潜能。;14:35;*;*;*;4.机械加工性能

主要指切削加工性和磨削加工性，其中切削加工性最重要。一般来说材料的硬度越高、加工硬化能力越强、切屑不易断排、刀具越易磨损，其切削加工性能就越差。在钢铁材料中，易切削钢、灰铸铁和硬度处于180～230HBS范围的钢具有较好的切削加工性能；而奥氏体不锈钢、高碳高合金钢(高铬钢、高速钢、高锰耐磨钢)的切削加工性能较差。铝、镁合金及局部铜合金具有优良的切削加工性能。;5.热处理工艺性能

必须首先区分是否可进行热处理强化，如纯铝、纯铜、局部铜合金、单相奥氏体不锈钢一般不可热处理强化；对可热处理强化的材料而言，热处理工艺性能相当的重要。;*;产品本钱分析;根本材料的本钱〔价格、利用率〕;四、环保性原那么;一、工程材料的应用概况;陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的受力零件；目前主要应用领域是建筑陶瓷和功能材料。

陶瓷材料具有高热硬性及化学稳定性，可用作耐热、耐磨、耐蚀的零件，如燃烧器喷嘴、刀具与模具、石油化工容器等。由于陶瓷功能材料具有极其广阔的应用前景，在高新技术产品中占据重要地位，故有人认为21世纪是“第二个石器时代”。陶瓷作为结构材料，目前尚处开发应用阶段。;*;*;二、齿轮类零件选材;齿轮类零件的性能要求;2．主要失效形式

①断裂——包括交