工程材料—ch10-機械零件失效與選材(編輯修改稿)
2024-09-19 10:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 金缺陷（殘余縮孔、夾渣、空洞、成份偏析、夾雜物超標等） 車軸疲勞 斷裂分析 斷口面基本與軸向垂直 設計不當、嚴重缺陷或過載 斷口特征異常 ? 機加工缺陷 ?機加工不當 撞傷 ?意外損傷 腐蝕產(chǎn)物 ?環(huán)境腐蝕 磨損產(chǎn)物 ?微動摩擦 軸表面異常 化學成份 ?冶煉工藝不當 力學性能不合格 金相組織 ?冶煉、鍛造 或熱處理 工藝不當 疲勞裂紋源發(fā)生在車軸表面 斷口面與軸向成 45?角 扭轉(zhuǎn)載荷過大 鐵路鋼軌的失效 鋼軌傷損的主要形式 失效形式 失 效 的 原 因 磨耗 鋼軌與車輪接觸面表層發(fā)生磨損 壓潰 輪軌接觸壓應力使鋼軌表面發(fā)生塑性變形 剝離 交變接觸應力使疲勞裂紋在鋼軌表層 (次表層 )形成擴展至剝落 疲勞裂紋或折斷 交變應力引起疲勞裂紋的萌生 ,并可能進一步擴展至斷裂 擦傷 輪軌接觸面發(fā)生熱機械作用 , 導致組織產(chǎn)生相變由珠光體組織轉(zhuǎn)變成馬氏體組織 銹蝕 腐蝕環(huán)境作用 （ a） （ b） （ c） 圖 812 鋼軌軌頭磨耗、壓潰和剝離 （ a）軌頭側(cè)面磨耗（ b）軌頭踏面被壓潰及出現(xiàn)飛邊 （ c）魚鱗狀裂紋和剝離坑 鐵路全天候運行，行程長、工作條件較惡劣，磨耗、腐蝕、疲勞斷裂時其主要形式。 ? 鋼軌使用初期出現(xiàn)的縱向劈裂等主要與鋼軌的內(nèi)部和表面質(zhì)量有關(guān)，如非金屬夾雜物、白點、偏析、殘余縮孔、翻皮、折疊等引起的核傷。（圖 a） ? 表面損傷（表面剝離、壓潰、擦傷、機械碰撞等）、鋼軌結(jié)構(gòu)引起的局部高應力則可能導致疲勞裂紋甚至折斷。軌頭嚴重磨耗、壓潰等則主要與鋼軌的強度與負荷有關(guān)。（圖 b） （ a） （ b） 圖 813 鋼軌在交變接觸應力作用下產(chǎn)生的核傷 (接觸疲勞傷損 ) （ a）夾雜物引起的核傷斷口（白核） （ b）表面剝離引起的核傷斷口 二、工程材料的選擇 選材的動機 ? 首次開發(fā)生產(chǎn)一種新產(chǎn)品、新零件或新裝置； ? 現(xiàn)有產(chǎn)品的改進和更新?lián)Q代； ? 零件過早失效甚至災難性事故發(fā)生后，需改變用材。 傳統(tǒng)的設計觀念把選材歸入設計過程的后期： 1. 以前的大多數(shù)設計中創(chuàng)新部分很少； 2. 設計的理論基礎(chǔ)很不完善，設計中存在著許多未知因素。 ——前人的經(jīng)驗進行設計和選材。 ——采用過大的安全系數(shù)， ——過分依賴手冊，把材料看成一種抽象的性
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