机械零件的失效分析.ppt

第30页,共55页，星期六，2024年，5月总结疲劳断裂是零构件常见的一种失效形式，它是一种脆性断裂，危害很大。无裂纹零构件设计中常用的疲劳抗力指标是疲劳极限、过载持久值（和疲劳缺口敏感度）。工作应力s疲劳极限，构件不发生疲劳断裂。工作应力s疲劳极限，构件在一定的周次下断裂，该周次称为过载持久值。工作应力越大，过载持久值越低。3 疲劳断口上可清楚显示疲劳裂纹源、疲劳裂纹扩展区和最后断裂区。所以，根据断口就可判断是否发生疲劳断裂。第31页,共55页，星期六，2024年，5月第四节零件的磨损失效 本节主要讲粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损的发生过程、机理以及防止措施。一、磨损的基本概念产生磨损的条件磨损的定义：在摩擦过程中零件表面发生尺寸变化和物质耗损的现象叫做磨损。第32页,共55页，星期六，2024年，5月二、磨损的过程和机理粘着磨损（1）又称咬合磨损，在滑动摩擦条件下，摩擦幅的接触面发生金属粘着，在随后的相对滑动中粘着处被破坏，有金属屑粒被拉拽下来或者是金属表面被擦伤的一种磨损形式。（2）过程滑动第33页,共55页，星期六，2024年，5月（3）粘着磨损的特点：磨损速度大；破坏严重。（4）防止措施合理选材，摩擦幅配对材料选用硬度差较大的异类材料；提高表面硬度；合理设计减小接触压应力；减小表面粗糙度。局部粘着粘着处被撕掉金属表面被划伤或者金属屑粒脱落第34页,共55页，星期六，2024年，5月磨粒磨损（1）定义：又称磨料磨损，在滑动摩擦时零件表面存在硬质磨粒，使磨面发生局部塑性变形，磨粒嵌入、磨粒切割金属表面从而导致零件表面逐渐损耗的一种磨损。（2）过程金属表面发生局部塑性变形磨粒嵌入金属表面，切割金属表面表面被划伤第35页,共55页，星期六，2024年，5月（4）防止措施提高表面硬度（从选材方面）；减少磨粒数量（从工作状况方面）。接触疲劳（疲劳磨损，麻点磨损）（1）定义：零件工作面作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力的长期作用下引起的表面疲劳剥落破坏的现象。（2）过程：类似于疲劳断裂，是裂纹萌生和扩展过程。（3）主要防止措施提高材料硬度；提高材料纯度；提高零件心部和表面强度；减小表面粗糙度。第36页,共55页，星期六，2024年，5月总结磨损是机械零件常见的一种失效形式，总是从零件表面开始发生。各种磨损的过程和机理不同，因此其主要的预防措施也不同。提高零件表面硬度，合理设计减小压应力，以及提高表面光洁度等对降低磨损都有利。第37页,共55页，星期六，2024年，5月第五节零件的腐蚀失效问题1什么是腐蚀？可分为几类？高温氧化腐蚀常发生在那些零件中？耐热钢为什么具有抗高温氧化能力？发生电化学腐蚀的条件是什么？改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么第38页,共55页，星期六，2024年，5月一、腐蚀的定义和分类腐蚀：材料表面和周围介质发生化学反应或者电化学反应所引起的表面损伤现象。分类： 化学腐蚀 电化学腐蚀二、腐蚀过程及防止化学腐蚀过程（以高温氧化腐蚀为主）第39页,共55页，星期六，2024年，5月高温氧化过程：（1）金属失去电子成为金属离子（2）氧原子吸收电子成为氧离子（3）金属离子和氧离子结合为金属氧化物基体金属能否继续氧化，取决于氧化物薄膜是否致密。提高钢抗氧化能力：加入Al、Si、Cr等元素，与氧结合形成致密的氧化物膜，防止基体金属进一步氧化。电化学腐蚀条件：存在电极电位差，并且相互接触并处于相互联通的电介质溶液中形成微电池。第40页,共55页，星期六，2024年，5月电化学腐蚀的过程阳极：失去电子，M?Mn++ne(被腐蚀）阴极：发生析氢反应或者吸氧反应第41页,共55页，星期六，2024年，5月三、零件防止腐蚀的措施对于化学腐蚀，常采用以下方式：选择抗氧化材料如耐热钢、高温合金、陶瓷材料等；零件表面涂层。对于电化学腐蚀：选择耐腐蚀材料；表面涂层；电化学保护；加缓蚀剂第42页,共55页，星期六，2024年，5月第六节零件在高温下的蠕变变形和

断裂失效问题金属材料在高温下的力学行为有哪些特点？什么是材料的蠕变？评价金属材料高温力学性能指标有哪些？高温下零件的失效方式有哪些？如何防止？第43页,共55页，星期六，2024年，5月一、材料在高温下的力学行为材料的强度随温度的升高而降抵。高温下材料的强度随时间的延长而降抵。高温下材料的变形量随时间的延长而增加。第44页,共55页，星期六，2024年，5月二蠕变和蠕变曲线蠕变：材料在长时间恒应力