【文章內容簡介】 的敏感度大于鑄鐵的 （2）、疲勞極限與抗拉強度的關系： 對中低強度鋼、鑄鐵等材料，s1 與sb之間保持一定的線性關系。 V 鋼 ： s1 = 灰鑄鐵： s1 = 高強度鋼： 無上述線性關系 （原因是高強度鋼中的殘余應力促進裂紋萌生，降低了他的疲勞極限，破壞了s1與sb之間的關系）。 （3）、對過載持久值的影響 （指的是材料在高于疲勞極限的應力作用下發(fā)生疲勞斷裂所經歷的疲勞周次）。 過載持久值取決于材料的強度、塑性、韌性。 高周疲勞：強度 ↑，Nf ↑ 低周疲勞：塑性、韌性 ↑, Nf ↑ (4)、對△Kth的影響： KIC ↑, △Kth ↑, da/dN ↓； 材料純度 ↑， s1 ↑； 材料強度 ↑， s1 ↑；（中低強度鋼、鑄鐵等） 零件表面狀態(tài)： 無裂紋構件（零件）：表面光潔度↑，疲勞極限↑，強度越高，表面狀態(tài)對s1的影響越大，表面強化處理（ 滾壓，涔碳等） s1↑.。 工作溫度 T ↑, ss ↓ → s1 , ↓ , da/dN ↑ T ↓, ss ↑ → s1 ↑ , q ↑。 腐蝕介質 腐蝕介質：酸、堿、鹽的水溶液、海水、潮濕的空氣等； （1）、s1 、 △Kth ↓ 、 da/dN ↑ （2）、疲勞曲線水平部分消失，s1 與sb之間的線性關系被破壞。 第四節(jié) 零件的磨損實效一、 基本概念： 產生磨損的條件：（1）零件表面接觸 （2）發(fā)生相對運動如火車輪輪砸與鋼軌；活塞環(huán)和汽缸套；齒輪嚙合是兩齒表面 定義：在摩擦過程中零件表面發(fā)生尺寸變化和物質耗損的現(xiàn)象叫做磨損。據(jù)統(tǒng)計，由于磨損造成經濟損失數(shù)千億元。　二、 磨損的分類（粘著磨損、腐蝕磨損、磨粒磨損、麻點磨損）（一） 粘著磨損 定義：又稱咬合磨損，在滑動摩擦條件下，摩擦副的接觸面發(fā)生金屬粘著，在隨后的相對滑動中年酌處被破壞，由金屬屑粒從零件表面被拉拽下來或者零件表面被擦傷的一種形式。 過程： （局部冷焊） 撕掉 接觸面發(fā)生粘著 → 粘著處破壞 → 金屬屑粒脫落表面擦傷 圖 圖 實例：曲軸和軸瓦；渦輪和蝸桿；不銹鋼螺栓與不銹鋼螺母。特點:磨損速度大，破壞嚴重，有時是摩擦副咬死，不能相對運動，（10—15μm /h ）是設備無法正常工作。防治措施：（針對發(fā)生的過程看防止粘著） （1）合理選材，摩擦副的配對材料選用異類材料，應度差大。 （2）表面處理提高表面硬度 （3）減小接觸壓應力，合理設計接觸壓應力； (4)減小表面粗糙度，減小接觸壓應力； （二）、磨粒磨損 定義：又稱磨料磨損，在滑動摩擦時零件表面存在硬質磨礪，是磨面發(fā)生局部塑性變形、磨礪相入河被磨粒切割的過程，導致零件磨面逐漸損耗的一種磨損。 過程: 發(fā)生運動 磨面材料損耗 磨面發(fā)生局部塑性變形 → 顯微切割 → 表面損傷 失效 圖 圖 發(fā)生場合： 汽車、拖拉機的汽缸套：進氣口，空氣濾清器 進油口， 濾油器 3 特點：滑動條件 普遍存在 大氣、潤滑油中都有大的顆粒存在 磨損速度達 改進措施（發(fā)生過程） （1）提高表面硬度方法：選高硬度材料 表面處理 （2）加過濾裝置，減少磨損數(shù)量； 汽缸套：進氣口，空氣濾清器 進油口，濾油器 （三）、接觸疲勞（麻點磨損、疲勞磨損） 定義：零件工作面作滾動或滾動加滑動摩擦時，在交變接觸壓應力的長期作用下引起的表面疲勞剝落破壞的現(xiàn)象。 圖 齒輪、滾動軸承鋼軌與火車輪箍 表現(xiàn)形式：接觸表面有針狀的凹坑，稱為麻點所以稱為麻點磨損 過程：類是疲勞失效，有裂紋形成，擴展兩個過程。 改善措施： 提高材料硬度（增加塑性變形抗力，延緩裂紋形成和擴展） 提高材料純度（見稍加雜物，減少裂紋源） 提高表面硬度，增加硬化層深度，細化硬化層組織 提高表面光潔度（減少摩擦力） 第五節(jié) 零件的腐蝕失效讓同學自學，并解答一下思考題 什么是腐蝕失效？化學、電化學腐蝕的區(qū)別是什么？ 高溫氧化腐蝕發(fā)生在那些零件中？耐熱鋼為什么具有高的抗氧化能力？ 什么是應力腐蝕？評定材料抵抗應力腐蝕的力學性能指標是什么？ 第六節(jié) 零件在高溫下的蠕變變形和斷裂失效 一、材料在高溫下的力學行為（高溫對金屬力學性能的影響）和室溫下的力學性能比較 材料的強度隨溫度的升高而降低。 T ↑ , 高溫下材料的強度隨時間（加載）的延長而降低.。 時間t↑, ss(sb)↓ 例如：20鋼，4500C,在230 MPa應力作用下持續(xù)300小時發(fā)生斷裂。 在4500C下，在120 ，持續(xù)1000小時發(fā)生斷裂。 高溫下變形量隨加載時間的延長而增加。s一頂，t ↑,e ↑. 蠕變、定義： 蠕變斷裂、 蠕變曲線。 所以，在高溫下描述材料的力學行為，除了應力應變兩個參量外，還應考慮溫度、實踐兩個參量。評定材料高溫力學性能的指標有蠕變極限和持久強度。 有些零件是在高溫下長期工作的，如高壓蒸汽鍋爐，汽輪機，燃氣輪機，柴油機，航空發(fā)動機，對于這些機械零件，只考慮室溫的性能是不夠的，歡迎考慮它在高溫下的力學行為，了解溫度對材料力學性能的影響。 二、蠕變極限和持久強度 蠕變： 材料在長時間的恒溫、恒應力作用下緩慢地產生塑性變形的現(xiàn)象稱為蠕變。 蠕變斷裂：需件由于蠕變變形而引起的斷裂稱為蠕變斷裂。 不同的材料發(fā)生蠕變的溫度是不同的。 高分子材料及鉛等 室溫 ← 發(fā)生蠕變的溫度 碳鋼 〉 3000C3500C T — Tm ； 合金鋼 〉 3500C4000C T — Tm ； 陶瓷（高溫） 11000C T Tm ； 2 、蠕變曲線 圖可分為三個階段：1）減速蠕變階段（ab）,斜率隨時間t的增加而減少。de/dt ↓ ；2）恒速蠕變階段（bc），斜率不變， de/dt = c ； （穩(wěn)態(tài)蠕變階段），通常所指的蠕變速度。3）加速蠕變階段（cd），如便速率隨時間的增加而增加，直至斷裂。de/dt ↑； 蠕變速率單位： 二、抗力指標 蠕變極限 （1）定義：高溫長期載荷作用下材料對塑性變形的抗力稱為蠕變極限。（相當于材料常溫下的屈服強度） （2）表示方法、兩種a:在規(guī)定的溫度T下，使試樣產生規(guī)定穩(wěn)態(tài)蠕變速率的應力值。 符號：sTe s6001*105 = 60 MPa. 含義：在6000C下是材料穩(wěn)態(tài)蠕變速率為 1*105%/h的應力為60 MPa。b:給定溫度下，在規(guī)定時間內使試樣產生一定蠕變總變形量d的應力值，sTd /t s6001 /105 MPa. 含義：在6000C下，在105h后總的蠕變變形量為1%的蠕變極限為100MPa.持久強度 定義：表征材料在高溫長期載荷作用下抵抗斷裂的能力。（抗拉強度） 用給定溫度和規(guī)定時間內試樣發(fā)生斷裂時應力表示 sTt t時間；T溫度； s7001*103 = 300MPa. 含義：在7000C經過1*103小時后的持續(xù)強度為300 MPa.規(guī)定時間：構件的設計壽命；溫度 ：零件的工作溫度；三、高溫零件的時效和防止 失效方式1）蠕變；（引起的過量塑性變形）。2）斷裂；（蠕變斷裂、疲勞斷裂等）3）磨損 ； 4）氧化腐蝕； 防止措施1）正確選材：耐熱合金、耐熱鋼、陶瓷材料最為常用。2）表面處理：表面鍍鉻、熱噴涂鋁、陶瓷等 作業(yè)：P2728 ( 2,3,4,7,11,12) 第二章 碳鋼 碳鋼是以鐵、碳兩種元素為主要成分的合金。性能特點：良好的力學性能 加工性能 應用最廣泛，用兩也最大。 第一節(jié) 純鐵組織和性能 一、純鐵的結晶： 晶體由液態(tài)變成固態(tài)的過程。 → 什么時候開始結晶呢？ 圖 （一）、過冷現(xiàn)象和過冷度（結晶中發(fā)生的現(xiàn)象） 圖 圖  過冷現(xiàn)象： 理論結晶溫度T0 ； 實際開始結晶溫度Tn ； 過冷度△T = T0Tn ；提供結晶驅動力（來源：自由能差），冷卻速率越高，過冷度越大。 過冷現(xiàn)象：實際中開始潔凈的溫度總是低于理論結晶溫度的現(xiàn)象。 圖 圖 結晶過程：自發(fā)的，也就是說它是一個自由能降的過程結晶熱力學條件 △ 〈 O 。 1〉自由能將過程結晶的動力學：△T O 2）提供結晶驅動力→由過冷度→自由能差 （二）、結晶過程：形核、長大；形核：結晶開始時在液體中形成的一些微小晶體晶核，數(shù)目與△T有關。]張大：晶核不斷長大直至液體全部結晶成固體。單晶：一塊晶體只有一個晶核長成。(用于激光發(fā)生器中的YAG晶體用作功能材料，單晶硅)多晶：一塊晶體由多個晶核長成。晶界：晶粒與晶粒之間的界面成為晶界?？刂凭Я５拇笮。毣┚Я＜毣姆椒ǎ荷靶丸T模 → 金屬膜，形核數(shù)量越多，晶粒越細； 攪拌、震動； 加入人工晶核，孕育處理增加晶核數(shù)；晶粒細化：強度、塑性、韌性；(細晶強化：細化晶粒使材料強度提高的方法)。二、純鐵的晶體結構： （一）、晶體結構的基本概念 晶體和晶體結構：晶體：原子、分子或離子在空間呈規(guī)則排列的固體。晶體結構：晶體中的原子、分子或粒子在空間的具體排列。 為了研究晶體規(guī)則性把原子抽象為“點”，原子排列就變成了點排列，稱點陣。把點陣中的點用平行直線連起來構成空間格子，稱為“晶格”。 晶體的描述 晶體→點陣→晶格→晶胞；晶面：點陣的結點所組成的平面代表晶體中的原子面。晶向：點陣中的結點按直線排列代表晶體中的原子列，稱為晶項。晶格是由一些基本單元構成的。晶胞：構成晶格最基本的單元 參數(shù)：a , b , c , 棱邊長度 a , b , g , 棱邊夾角 圖 圖 根據(jù)晶胞的特點晶體結構的類型：金屬的晶體結構： 體心立方結構 （bcc）； 面心立方結構 (fcc)； 圖圖 密排六方結構 (hcp)；性能特點：面心立方結構的金屬其塑性最好； 晶體結構與性能的關系