第一章机械零件(金属材料)的性能指标与失效分析..ppt

（3）过载持久值：材料在高于疲劳极限的应力作用下发生疲劳断裂的循环周次。 即疲劳曲线的斜线部分，而且疲劳曲线上倾斜部分愈陡，过载持久值越高。 显然，在相同的应力下，?材料的过载持久值高。 ? 有些零件如飞机的起飞架，其使用次数不是无限次，而是有限的次数，设计时没有必要用“疲劳极限”指标，采用“过载持久值”指标。 高周疲劳：Nf105 低周疲劳: Nf105 （4）、疲劳缺口敏感度： 零件有台阶、圆角、键槽，产生应力集中，影响材料的疲劳度极限，通常用疲劳缺口敏感度q 来表示。 0 q 1 q→0, 疲劳极限对缺口不敏感； q→1 , 疲劳极限对缺口敏感； 希望：q 越小越好 总结：对于不含裂纹的构件，其疲劳抗力指标有： 疲劳极限 σr 过载持久值 Nf 疲劳缺口敏感度 q （三）、影响疲劳抗力的因素 1、载荷类型： 如果我们得到了旋转弯曲疲劳极限?σ- 1 拉压疲劳： σ-1p =O.85σ-1 （钢） σ-1p =O.65σ-1 （铸铁） 扭转疲劳 τ-1 =O.55σ-1 （钢及轻合金） τ-1 =O.8σ-1 （铸铁） 2、材料本质的影响 ??（1）对疲劳缺口敏感 q 的影响： q 钢 q 铸铁 ????说明钢的疲劳极限对缺口的敏感度大于铸铁的 ??（2）疲劳极限与抗拉强度的关系： ?? 对中低强度钢、铸铁等材料?σ-1与σb之间保持一定的线性关系。 中低强度钢 ： ?σ-1=0.5σb ????? 灰铸铁： σ-1?=0.42σb? ?????高强度钢： 无上述线性关系 （原因是高强度钢中的残余应力促进裂纹萌生，降低了他的疲劳极限，破坏了?σ-1与?b之间的关系）。 （3）、对过载持久值的影响 （指的是材料在高于疲劳极限的应力作用下发生疲劳断裂所经历的疲劳周次）。 过载持久值取决于材料的强度、塑性、韧性。 高周疲劳：强度 ↑，Nf ↑ 低周疲劳：塑性、韧性 ↑, Nf ↑ 3、零件表面状态： ? 无裂纹构件（零件）：表面光洁度↑，疲劳极限↑，强度越高，表面状态对σ-1 的影响越大，表面强化处理（ 滚压，渗碳等） 4、工作温度 T ↑, ?σs ↓ →?σ-1?↓ , da/dN ↑ T ↓, ?σs↑ → σ-1?↑ ?? q ↑; 总 结 疲劳断裂是零构件常见的一种失效形式，它是一种脆性断裂，危害很大。 无裂纹零构件设计中常用的疲劳抗力指标是疲劳极限、过载持久值和疲劳缺口敏感度。 工作应力s疲劳极限，构件不发生疲劳断裂。 工作应力s疲劳极限，构件在一定的周次下断裂，该周次称为过载持久值。工作应力越大，过载持久值越低。 3 疲劳断口上可清楚显示疲劳裂纹源、疲劳裂纹扩展区和最后断裂区。所以，根据断口就可判断是否发生疲劳断裂。 第四节 零件的磨损失效 本节主要讲粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损的发生过程、机理以及防止措施。 一、磨损的基本概念 1、产生磨损的条件（1）零件表面接触 （2）发生相对运动 2、磨损的定义：在摩擦过程中零件表面发生尺寸变化和物质耗损的现象叫做磨损。 二、磨损的过程和机理 粘着磨损 （1）又称咬合磨损，在滑动摩擦条件下，摩擦付的接触面发生金属粘着，在随后的相对滑动中粘着处被破坏，有金属屑粒被拉拽下来或者是金属表面被擦伤的一种磨损形式。 （2）过程 滑动 （3）粘着磨损的特点：磨损速度大；破坏严重。 （4）防止措施 合理选材，摩擦副配对材料选用硬度差较大的异类材料； 提高表面硬度； 合理设计减小接触压应力； 减小表面粗糙度。 局部粘着 粘着处被撕掉 金属表面被划伤或者金属屑粒脱落 磨粒磨损 （1）定义：又称磨料磨损，在滑动摩擦时零件表面存在硬质磨粒，使磨面发生局部塑性变形，磨粒嵌入、磨粒切割金属表面从而导致零件表面逐渐损耗的一种磨损。 （2）过程 金属表面发生局部塑性变形 磨粒嵌入金属表面，切割金属表面 表面被划伤 （4）防止措施 提高表面硬度（从选材方面）； 减少磨粒数量（从工作状况方面）