【正文】 3）電化學(xué)保護(hù)，如犧牲陽極保護(hù)、外加電位陰極保護(hù) 4）加緩蝕劑降低電解質(zhì)腐蝕性。 第五節(jié) 零件的腐蝕失效 3. 材料抵抗應(yīng)力腐蝕的力學(xué)性能指標(biāo)： KISCC 三 . 應(yīng)力腐蝕 應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子， 物理意義：表示拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力 第五節(jié) 零件的腐蝕失效 1. 抗 氧化腐蝕 措施： 四 . 改善零件腐蝕抗力的措施 1）選擇抗氧化材料，如耐熱鋼、高溫合金、耐熱鑄鐵、陶瓷材料。 2）小孔腐蝕：金屬表面微小區(qū)域因氧化膜破損或析出相和夾雜物剝落，引起該處電極電位降低而出現(xiàn)小孔并向深度發(fā)展的現(xiàn)象，又稱點(diǎn)蝕。 一. 高溫氧化腐蝕 第五節(jié) 零件的腐蝕失效 金屬的氧化過程（以 +2價(jià)金屬為例）： 金屬原子失去電子成為離子； 氧原子吸收電子成為氧離子； 金屬離子和氧離子結(jié)合形成氧化物； 一. 高溫氧化腐蝕 2 2M M e???22O e O ???22M O M O????第五節(jié) 零件的腐蝕失效 電化學(xué)腐蝕： 金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的 條件 是不同金屬或同一金屬的不同組成部分之間存在著 電極電位差 ，且它們是相互接觸并處于互相聯(lián)通的電解質(zhì)溶液中構(gòu)成 微電池 。提高零件磨損抗力的途徑： 第五節(jié) 零件的腐蝕失效 腐蝕： 材料表面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)引起的表面損傷現(xiàn)象，分別稱之為 化學(xué)腐蝕 和 電化學(xué)腐蝕 。 凡提高基體金屬表面硬度或形成與基體金屬牢固結(jié)合的致密氧化膜的一切表面處理方法，如滲碳、滲氮蒸汽處理等 三。 （ 3）減小接觸壓應(yīng)力 粘著磨損量隨接觸壓應(yīng)力增大而增加，接觸壓力超過材料硬度值的 1/3時(shí)，黏著磨損加劇。 第四節(jié) 零件的磨損失效 粘著磨損 （ 1）合理選擇摩擦副配對(duì)材料 異類材料比同類材料配對(duì)磨損量?。? 多相合金比單相合金配對(duì)磨損量小。 裂紋源于次層的麻點(diǎn)剝落： 它是裂紋在 純滾動(dòng) 或光潔、摩擦力很小、接近于純滾動(dòng)的情況下產(chǎn)生的。 第四節(jié) 零件的磨損失效 4. 接觸疲勞： 零件（如齒輪、滾動(dòng)軸承、鋼軌和輪箍等）兩接觸面作滾動(dòng)或滾動(dòng)加滑動(dòng)摩擦?xí)r，在交變接觸壓應(yīng)力的長期作用下，引起的一種表面疲勞 剝落 破壞而使物質(zhì) 損耗 的現(xiàn)象，表現(xiàn)為接觸表面上出現(xiàn)許多針狀或痘狀的凹坑，稱為麻點(diǎn)也叫麻點(diǎn)磨損或疲勞磨損。 普遍性： ；任何摩擦速度； ； 都會(huì)發(fā)生 第四節(jié) 零件的磨損失效 2). 微動(dòng)磨損： 在機(jī)械的嵌合部位，如嵌合連接的汽輪機(jī)葉片的葉根部位，以及緊配合處，如軸套與軸的配合處（ 圖 ）雖然配合面之間沒有明顯的相對(duì)位移，但在外部交變載荷作用和震動(dòng)的影響下卻產(chǎn)生 微小的相對(duì)滑動(dòng) dl(220μ m),此時(shí)配合表面上產(chǎn)生大量褐色（鋼質(zhì)機(jī)件表面）或黑色（鋁或鎂合金機(jī)件表面）的粉末狀磨損產(chǎn)物。 一 . 磨損的基本類型 第四節(jié) 零件的磨損失效 磨損的基本類型：粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損、麻點(diǎn)磨損（接觸疲勞） 粘著磨損是在滑動(dòng)摩擦條件下，力學(xué)性能相差不大的兩種金屬之間發(fā)生的最常見的磨損形式。 第四節(jié) 零件的磨損失效 磨損： 零件在摩擦過程中其表面發(fā)生尺寸變化和物質(zhì)損耗的表現(xiàn) 磨損是零件失效的一種形式，也是決定機(jī)械壽命的重要因素。 零件表面粗糙，還使疲勞曲線左移，即縮短了過載下的疲勞壽命。 1 b??? ?中 、 低 強(qiáng) 度 鋼 為1 0. 5 b??? ?灰 鑄 鐵 為 1 0. 5 b??? ?鑄 造 銅 合 金 為材料一定時(shí)，其純度和組織狀態(tài)對(duì)疲勞抗力有顯著影響。 dadN疲勞裂紋擴(kuò)展速率： 裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)度因子： 12K Y a??疲勞裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)度因子幅 ΔK： 1 2 1 2 1 2m a x m in m a x m inK K K Y a Y a Y a? ? ?? ? ? ? ? ? ?控制疲勞裂紋擴(kuò)展的力學(xué)參數(shù) 做出曲線： lg lgda KdN ??第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂 三 . 疲勞抗力指標(biāo)及其影響因素 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 帶裂紋零件的疲勞抗力指標(biāo) lg lgda KdN ??曲線分為三個(gè)階段： da 0thKK dN? ? ? ?時(shí) ， ， 裂 紋 不 擴(kuò) 展 thKK??只 有 當(dāng) 時(shí) ， 裂 紋 才 擴(kuò) 展為交變應(yīng)力作用下裂紋不擴(kuò)展的最大應(yīng)力場強(qiáng)度因子幅值 ,稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值。fffS S?光滑件疲勞極限： 缺口件疲勞極限 ： 第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂 三 . 疲勞抗力指標(biāo)及其影響因素 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 （ 2）疲勞缺口敏感度 1fK ?q=0 時(shí)： 缺口不降低疲勞極限 11N?????ftKK?q=1 時(shí)： 缺口嚴(yán)重降低疲勞極限 39。 低周疲勞 510N ?高周疲勞 5?第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂 三 . 疲勞抗力指標(biāo)及其影響因素 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 （ 1）疲勞極限和過載持久值 疲勞極限： 當(dāng)應(yīng)力低于 時(shí)，即使循環(huán)無限多次也不會(huì)發(fā)生疲勞斷裂，曲線水平部分對(duì)應(yīng)的應(yīng)力 ，就是疲勞極限。 m ax00r ???? ?m a x m a x0 2 2m? ? ?? ? ?齒輪齒根 （彎曲） m in m a x01r ??? ? ?? ?a x m in 20m? ?? ? ? 缸蓋螺釘 大拉小壓 第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂 一 . 疲勞的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 交變載荷：載荷的大小、方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷。 平面應(yīng)變狀態(tài)， Z方向彈性約束阻止了該方向的變形。 原因：沒考慮一般材料中都存在著微小的宏觀裂紋。 沖擊韌性： 用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。 斷裂前發(fā)生明顯塑性變形，警告人們注意，不會(huì)造成嚴(yán)重事故 兩種斷裂的危害性對(duì)比 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 斷裂后斷口齊平，由無數(shù)的小平面組成 足夠的伸長量才斷裂，斷口為杯形，呈暗灰色纖維狀 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 裂紋源或微裂紋逐漸擴(kuò)展到一臨界長度的過時(shí)，立刻發(fā)生斷裂 1. 材料在外力下的微裂紋 2. 原有的內(nèi)部缺陷（微裂紋、空孔、雜質(zhì)等） 裂紋源 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展的過程 裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段 ： 裂紋自形成到擴(kuò)展至臨界擴(kuò)展階段 特點(diǎn)： 裂紋擴(kuò)展阻力大，擴(kuò)展速度較慢 失穩(wěn)擴(kuò)展階段 ： 裂紋達(dá)到臨界長度后的擴(kuò)展階段 特點(diǎn)： 裂紋擴(kuò)展阻力小，擴(kuò)展速度快，可達(dá)聲音在該材料中的傳播速度 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性斷裂 脆性斷裂 裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展的過程 裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段 ： 裂紋自形成到擴(kuò)展至臨界擴(kuò)展階段 特點(diǎn)： 裂紋擴(kuò)展阻力大，擴(kuò)展速度較慢 失穩(wěn)擴(kuò)展階段 ： 裂紋達(dá)到臨界長度后的擴(kuò)展階段 特點(diǎn)： 裂紋擴(kuò)展阻力小，擴(kuò)展速度快，可達(dá)聲音在該材料中的傳播速度 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 第二節(jié) 零件在靜載和沖擊載荷下的斷裂 一、韌斷和脆斷的基本概念 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 韌性： 材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，是材料輕度和塑性的綜合表現(xiàn)。 （一）零構(gòu)件過量彈性變形的條件 拉壓條件下： 彎曲條件下： FllEA??334lFlEt??扭轉(zhuǎn)條件下： npMGI? ?[許可彈性變形量，扭轉(zhuǎn)角 ] 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 三 . 過量變形失效 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 概念：由于彈性或塑性變形超過了允許量而導(dǎo)致零（構(gòu)）件失效 1. 過量彈性變形及其抗力指標(biāo) （二）過量彈性變形的原因 零構(gòu)件的剛度不夠 （三）抗力指標(biāo) 彈性模量 E 或切變模 G （三）不同材料的彈性模量 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 三 . 過量變形失效 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 概念：由于彈性或塑性變形超過了允許量而導(dǎo)致零（構(gòu)）件失效 1. 過量彈性變形及其抗力指標(biāo) 彈性模量 E 或切變模 G,主要取決于材料中原子本性和原子間結(jié)合力。 布氏硬度 — HBW P 2222( ) ( )21( 1 1 si n )22PPHBDF D D dPD??????????????????壓材料為淬火鋼和硬質(zhì)合金 第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形 二 . 靜載性能指標(biāo) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 2. 彈性和塑性指標(biāo) （ 3） 硬度：表征材料軟硬程度的一種性能。撞銷是一只具有尖端的小錐，尖端上常鑲有金剛鉆。 莫氏硬度 — 表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。 δ、 ψ越大，材料的塑性越好。 彈性能為應(yīng)力 應(yīng)變曲線下面彈性變形部分所包圍的面積。 無明顯屈服階段。 應(yīng)用前、應(yīng)用中、突發(fā) 第一章 機(jī)械零件（或器件）的失效分析 學(xué)習(xí)失效的目的 機(jī)械設(shè)計(jì)者 →→為了防止零件失效