機(jī)械工程材料沈蓮01章機(jī)械零件的失效分析(文件)
【正文】 t? SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 三、高溫蠕變的防止 1. 正確選材 在高溫合金和耐熱鋼表面鍍硬鉻、熱噴涂鋁、陶瓷材料以提高抗氧化性、耐腐蝕性和耐磨性。 Tt?? ?—— 高溫長期載荷作用下，材料對蠕變斷裂的抵抗能力。 零件因蠕變變形而引起的斷裂稱為蠕變斷裂。 不同材料出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象的溫度是不同的。 高溫對金屬材料力學(xué)性能的影響 2）高溫下金屬材料的強(qiáng)度隨加載時間的延長而降低。 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 2. 形成機(jī)理 裂紋形成 → 擴(kuò)展 → 剝落 3. 防止措施 ⑴提高零件表面硬度 ⑵提高材料的純凈度 ⑶提高零件的心部強(qiáng)度和硬度，增加硬化層深度，細(xì)化硬化層組織。 微動磨損的磨損產(chǎn)物不易排出，故兼有氧化磨損、磨粒磨損和粘著磨損的作用，在微動磨損區(qū)形成一定深度的磨痕蝕坑，引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致疲勞破壞。材料的硬度越高，磨粒磨損時的耐磨性越好。 磨粒磨損的磨損速度較大。 ⑵采用表面處理減小摩擦系數(shù)或提高表面硬度。零件在摩擦過程中其表面發(fā)生尺寸變化和物質(zhì)耗損的現(xiàn)象叫做磨損。但實(shí)際零件所承受的交變載荷有不同類型，如扭轉(zhuǎn)、拉 壓、拉 拉等，這些載荷下的疲勞極限和 有一定的對應(yīng)關(guān)系： 1??1??拉 壓疲勞 5p?????（鋼） （鑄鐵） 扭轉(zhuǎn)疲勞 5???（鋼） ?（鑄鐵） SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 2. 材料本質(zhì) 1) 不同材料有不同的疲勞極限 1??幾種材料的疲勞曲線 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 2) 材料組織類型對疲勞極限的影響 材料的疲勞極限和抗拉強(qiáng)度有一定的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系： 中、低強(qiáng)度鋼為： 10. 5 b??? ?灰鑄鐵為： 1 2 b? ?鑄造銅合金為： 1 5 ~ b? ?高強(qiáng)度鋼： 1700 M P a? ? ? SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 3) 材料純度對疲勞極限有明顯影響 材料中的夾雜物可以成為疲勞裂紋源，導(dǎo)致疲勞極限降低。 2. 疲勞缺口敏感度 —— q 由于實(shí)際機(jī)器零件常常帶有臺階、圓角、鍵槽等，不可避免地有應(yīng)力集中存在，從而使零件在較低的應(yīng)力或較短的壽命下產(chǎn)生疲勞裂紋，所以必須考慮缺口對材料疲勞極限的影響。 r? SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 應(yīng)該指出，材料的疲勞曲線通常用旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)方法測定， ，其疲勞極限用 表示。 ⑵ 突然性：斷裂時無明顯的宏觀塑性變形，無預(yù)兆而是突然地發(fā)生，為脆性斷裂，即使在靜載和沖擊載荷下有大量塑性變形的塑性材料，發(fā)生疲勞斷裂時也顯示出脆性斷裂的宏觀特征因而具有很大的危險性。 零件在交變載荷下經(jīng)過較長時間的工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，叫做疲勞斷裂。 ? ?? ? SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 在扭轉(zhuǎn)情況下 ，表現(xiàn)為切斷式的韌性斷裂。 ?若以最大切應(yīng)力 為縱坐標(biāo)，“最大正應(yīng)力” 為橫坐標(biāo)，就可以畫出材料的力學(xué)狀態(tài)圖。 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 斷裂力學(xué)提出了材料抵抗脆性斷裂的力學(xué)性能指標(biāo) —— 斷裂韌度 ，它是材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力，其單位是 或 。 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 為了防止脆性斷裂，過去傳統(tǒng)的設(shè)計方法是，一方面要求零件的工作應(yīng)力 ， 為安全系數(shù)；另一方面要求材料有足夠的塑性 、 和 韌性 和 。 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 4. 沖擊韌度與溫度的關(guān)系 三種鋼的沖擊韌度隨溫度變化曲線示意圖 沖擊韌度隨溫度降低而減小 存在韌脆轉(zhuǎn)變溫度 TK SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 三、影響脆斷的因素 1. 材料本性和加載方式 2. 溫度和加載速度 在拉伸載荷下，屈服強(qiáng)度隨溫度降低而升高，但正斷強(qiáng)度基本不變， 為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINEERING 電氣信息工程學(xué)院 機(jī)械工程材料 所謂沖擊韌性，是指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，常用標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收功 表示。 對于脆性斷裂，裂紋形成后很快達(dá)到臨界長度，幾乎不經(jīng)歷裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段就進(jìn)入裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展階段，裂紋擴(kuò)展速度極快，所以脆性斷裂前無明顯塑性變形。材料在外力作用下形成微裂紋或者以原有的內(nèi)部缺陷（如微裂紋、空孔、雜質(zhì)等）作為裂紋源，當(dāng)裂紋源逐漸擴(kuò)展到一個臨界裂紋長度時，立刻發(fā)生斷裂。 1. 韌性斷裂 2. 脆性斷裂 斷口特征：杯錐狀，暗灰色。 SCHOOL OF ELECTRONICAL AND INFORMATION ENGINE
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