选材及失效分析.pptVIP

失效分析的重要性 零件失效是不可避免的。任何一个零件，都有其设计寿命。但有些零件可能会因各种原因，其运行寿命远远低于设计寿命就发生早期失效，从而带来严重安全隐患，甚至酿成重大事故 （2）断裂失效 零件失效的主要形式，也是最严重的失效形式，它是因零件承载过大或因疲劳损伤等发生破断。 ①韧性断裂失效 材料在断裂之前所发生的宏观塑性 变形或所吸收的能量较大的断裂。 ②脆性断裂失效 材料在断裂之前没有塑性变形或塑 性变形很小（＜2%~5%）的断裂。 a、疲劳断裂失效 零部件在变应力作用下，在比屈服应 力低很多的应力下发生的突然脆断。 b、低应力脆性断裂失效 石油化工容器、锅炉等一些大型锻件或焊接 件，在工作应力远远低于材料的屈服应力作用 下，由于材料自身固有的裂纹扩展导致的无明 塑性变形的突然断裂。 （2）高分子材料的工艺性能 高分子材料的加工工艺比较简单，主要是成形加 工，成形加工方法也比较多。 （3）陶瓷材料的工艺性能 陶瓷材料的加工工艺路线为： 陶瓷材料的加工工艺也比较简单，主要工艺是成 形。 （2）典型齿轮的选材 ①机床齿轮 机床齿轮的选材是依其工作条件 （圆周速度、载荷性质与大小、精 度要求等）而定的，一般用中碳钢 （例如45钢），对于性能要求较高 的齿轮可选中碳合金钢（例如40Cr 等）。工艺路线为： 备料→锻造→正火→粗机械加工→调 质→精机械加工→高频淬火+低温回火→装配。 ②汽车、拖拉机齿轮 与机床齿轮比较，汽车、拖拉机齿轮工作时受 力较大，受冲击频繁，因而对性能的要求较高。 常用合金渗碳钢（如20CrMnTi、0CrMnMo、 20MnVB等）。工艺路线为： 备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火+低温回 火→喷丸→磨削→装配。 汽车齿轮 拖拉机齿轮 45钢或球墨铸铁；中速的选用调质态的45钢、调质态 的中碳合金钢（例如40Cr）或球墨铸铁；高速的选用 强度级别再高一些的合金钢（例如42CrMo）。 工艺路线： 选用中碳钢或中碳合金钢时： 备料→锻造→正火→粗机械加工→调质→精机械加工→轴颈 表面淬火+低温回火→磨削→装配。 选用球墨铸铁时： 备料→熔炼→铸造→正火→高温回火→机械加工→轴颈表面 淬火+低温回火→装配。 共振力的作用。 ②叶片的失效形式：蠕动变形、断裂（包括振动疲劳断 裂、应力腐蚀开裂、蠕变疲劳断裂及热疲劳开裂）和表面损伤（包括氧化、电化学腐蚀和磨损）。 ③对叶片的性能要求： a.高的室温和高温强度、塑性及韧性，以防蠕变变形和 疲劳断裂 b.高的化学稳定性，以防止氧化、腐蚀及应力腐蚀开裂 c.导热性好，热膨胀系数小，防止热疲劳破坏 d.耐磨性好，以防冲刷磨损和机械磨损 e.减振性好，以防共振疲劳破坏 f.良好的冷、热加工性能，以利于叶片成型，提高 生产效率 （2）叶片的选材及热处理 叶片的选材主要取决于工作温度。 对于中、低压汽轮机，叶片工作温度 不高（＜500℃），失效主要方式不 是蠕动，而是共振疲劳和应力腐蚀开 裂，因此结构设计上除避免共振外，还要选减震性能 好的12Cr13和20Cr13马氏体不锈钢。对于工作于过热 蒸汽中的前级叶片，虽温度较高（450～475℃），但 腐蚀不明显，可采用低合金钢20CrMo进行氮化、镀硬 铬或堆焊硬质合金。汽轮机后级叶片的工艺路线： 备料→模锻→退火→机械加工→调质→热整形→去应力退火 →机械加工叶片根 →镀硬铬→ 抛光→ 磁粉探伤 →成品 对于高压汽轮机，叶片工作温度高于500 ℃，主要 以蠕变破坏方式失效，可选07Cr19Ni11Ti。温度低于 600 ℃可选用： 马氏体耐热钢15Cr12WMoV和18Cr12WMoVNbB 对于燃气轮机叶片，因工作温度更高，主要失效 形式为蠕变和热疲劳破坏。 当温度低于650 ℃时，可选用奥氏体耐热钢 12Cr17Ni13W、10Cr14Ni18W2NbBCe； 当温度在700至750 ℃时，选用 06Cr14Ni40W4Mo2Ti3Al2BZr或铁基高温合金； 当温度高于750 ℃时，可选用镍基耐热合金 Ni80Cr20或镍基高温合金 1.泵的选材 泵是用来输送液体或液气、液固两相介质的一种流 体机械 （1）泵的选材应考虑的因素 ①被输送介质的腐蚀性； ②被输送介质的温度； ③泵的工作压力； ④被输送介质中固体颗粒的磨蚀作用； ⑤各零部件材料的膨胀系数及相互咬合性能； ⑥材料的价格及是否易获