机械零件失效分析..docVIP

第一章 失效：产品丧失其规定功能的现象。 常见失效形式：有变形、断裂、损伤失效。 失效分析：研究机械装备的失效诊断、失效预测和失效预防的理论、技术、方法及其工程应用的一门学科。(综合性、实用性） 引起失效的因素是复杂的，归纳为两个方面： n材料因素：内因，包括材料品质及加工工艺方面的各种因素； n环境因素：外因，包括受载条件、时间、温度及环境介质等因素。 产品的失效都是在材料或零件的强度(韧性)与应力因素和环境条件不相适应的条件下发生的。失效总是从产品对服役条件最不适应的环节开始的，而且失效产品或零件的残骸上必然会保留有失效过程的信息。 产品的可靠度： 产品在规定的条件下和规定的时间内满意地完成规定功能的概率。 四个含义：即功能、时间、使用条件和满意地完成规定功能的概率。 第二章 按失效的宏观特征作为一级失效形式分类，分为变形失效、断裂失效和表面损伤失效。 机械零件失效原因概述 1.服役条件---受力状况（载荷类型、载荷性质、应力状态）和环境（介质和温度） 2.材料因素 3.设计和工艺因素 4.使用和维修 软性应力状态：α1 α越大，应力状态越软，易引起塑性变形 硬性应力状态：α1 α越小，应力状态越硬，易引起脆性断裂 第三章 P25+P69 常见失效形式（11种）：过量弹性变形失效、屈服失效（塑性变形失效）、塑性断裂失效、脆性断裂失效、疲劳断裂失效、腐蚀失效、应力腐蚀失效、氢脆失效、腐蚀疲劳失效、磨损失效、蠕变失效。 脆性断裂失效：构件在断裂前没有发生或很少发生宏观可见的塑性变形的断裂形式。断裂应力低于材料屈服强度，因此称为低应力脆断。工作条件: 高速、高压、高温和低温导致材料的服役条件越来越苛刻。 低温脆性断裂主要发生于体心立方和密排六方金属材料中，这些材料称为低温脆性材料，低碳钢是其典型代表。 脆性断裂特征： (1)断裂部位在宏观上几乎看不出或者完全没有塑性变形，碎块断口可以拼合复原。 (2)起裂部位常在变截面处即应力集中部位，或者存在表面缺陷或内部缺陷处。 (3)形成平断口，断口平面与主应力方向垂直。 (4)断口呈细瓷状，较光亮，对着光线转动，可看到闪光刻面，无剪切唇。 (5)断裂常发生于低温条件下，或受冲击载荷作用时。 (6)断裂过程瞬间完成，无预兆。 金属机件或构件在变动应力和应变长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂现象称为疲劳。疲劳断裂特点 ⑴疲劳断裂是低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂。 ⑵疲劳断裂是突然断裂，即脆性断裂。断裂前没有明显的征兆，疲劳是一种潜在的突发性断裂。 ⑶对缺陷（缺口、裂纹及组织缺陷）十分敏感。 典型疲劳断口具有三个形貌不同的区域：疲劳源、疲劳裂纹扩展区、瞬时断裂区。 疲劳裂纹有贝纹线，贝纹线是以疲劳源为圆心的一簇同心圆弧；间距不同，近源者密，远源者疏。贝纹线的宽窄不同。与过载程度、材质有关，过载大、韧性差的线粗而不明显。 贝纹线和疲劳辉纹的区别： ◆形成原因不同。 贝纹线是交变应力的频率、幅度变化或载荷停歇等原因造成的。 疲劳辉纹是一次交变应力循环使裂纹尖端塑性钝化形成的。 ◆二者可以同时出现，也可以不同时出现。 有时在宏观断口上看不到贝纹线； 在电子显微镜下也不一定看到疲劳辉纹。 氢脆失效的类型及特征 1. 白点 ：又称发裂，是由于钢中存在的过量的氢造成的。 2.氢蚀：如果氢与钢中的碳发生反应，生成CH4气体，也可以在钢中形成高压，并导致钢材塑性降低，这种现象称为氢蚀。 3.氢化物致脆：在纯钛、α－钛合金、钒、锆、铌及其合金中，氢易形成氢化物，使塑性、韧性降低，产生脆化。 4. 氢致延滞断裂 由于氢的作用而产生的延滞断裂现象称为氢致延滞断裂。这类氢脆是目前工程上所说的大多数氢脆。 防止氢脆的措施 1. 环境因素，设法切断氢进入金属内的途径 2．力学因素，在机件设计和加工过程中应避免各种产生残余拉应力的因素。 3．材料因素，含碳量较低且硫、磷含量较少的钢，氢脆敏感性低。钢的强度等级越高，对氢脆越敏感。因此，对在含氢介质中服役的高强度钢的强度应有所限制。 磨损失效：由磨损导致的功能丧失。 磨损：相互接触并作相对运动的物体由于机械、物理和化学作用，物体表面形状、尺寸或质量发生变化的过程。 分类：氧化磨损、咬合磨损、热磨损、磨粒磨损、接触磨损、微动损伤。 蠕变失效：金属零件在应力和高温的长期作用 下，缓慢产生永久变形而导致的失效。 第四章 P81 故障树是表示事件因果关系的树状逻辑图 故障树分析(FTA)就是以故障树(FT)为模型对系统进行可靠性分析的方法。 如何建立故障树： 1．熟悉系统 在建树之前，应该对所分析的系统进行深入的了解。为此，需