第1章 机械零件的失效分析-3.ppt

第四节 零件的磨损失效 粘着磨损 磨粒磨损 疲劳磨损 产生过程、机理以及防止措施 一、磨损的基本类型 粘着磨损 磨粒磨损 腐蚀磨损 麻点磨损（接触疲劳） （一）粘着磨损（咬合磨损） 在滑动摩擦条件下，摩擦幅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。 特点 在滑动摩擦条件上产生； 摩擦副的两种金属力学性能相差不大； 磨损速度大，10～15μm/h，破坏严重。 防止措施 合理选材，摩擦幅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。 （二）磨粒磨损（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、切割金属表面从而导致零件表面逐渐损耗的一种磨损。 特点 提高表面硬度（从选材方面）； 减少磨粒数量（从工作状况方面）。 （三）腐蚀磨损 在摩擦力和介质联合作用下，金属表层的腐蚀产物剥落与金属磨面间的机械磨损（粘着磨损和磨粒磨损）合的一种磨损。 （四）接触疲劳 零件工作面作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力的长期作用下引起的表面疲劳剥落破坏的现象。 特点 产生接触疲劳的零件表面上出现许多针状或痘状的凹坑，称麻点，故得名麻点磨损，亦称疲劳磨损。 接触疲劳是裂纹形成和扩展的过程。 防止措施 提高材料硬度；（以增加塑性变形的抗力，延缓裂纹形成和扩展） 提高材料纯度； （减少裂纹源） 提高零件心部强度和硬度，增加硬化层深度，细化硬化层组织； 减小表面粗糙度，以减小摩擦力。 小结 磨损是机械零件常见的一种失效形式，总是从零件表面开始发生。各种磨损的过程和机理不同，因此其预防措施也不同。 提高零件表面硬度，合理设计减小压应力，以及提高表面光洁度等对降低磨损都有利。 第五节 零件的腐蚀失效 材料表面和周围介质发生化学反应或者电化学反应所引起的表面损伤现象。 化学腐蚀过程中不产生腐蚀电流，如金属在高温氧化性气氛中、在干燥空气中、在石油及酒精中的腐蚀……都属于化学腐蚀。 电化学腐蚀过程中会产生腐蚀电流，如金属在潮湿空气、海水、或电解质溶液中的腐蚀都是电化学腐蚀。 一、高温氧化腐蚀 除Au、Pt外，金属中在空气中都会发生氧化，高温会加速氧化过程。 腐蚀会导致零件有效截面积减小，承载能力降低。 在高温含氧气氛中工作的零件的抗高温氧化能力是一项重要指标。 氧化过程（三个步骤） 金属失去电子成为金属离子 氧化膜形成后，将金属基体与氧隔开，金属要继续氧化必须： Al2O3、 Cr2O3 、SiO2等氧化膜的熔点高，致密，阻力大； FeO 、Cu2O等氧化膜的熔点低，疏松，阻力小； 二、电化学腐蚀 不同金属或同一金属的不同部分存在电极电位差； 相互接触； 有电介质溶液。 阳极：失去电子发生氧化反应 （被腐蚀） 腐蚀原电池 F基球墨铸铁在HCl中的电化学腐蚀 三、应力腐蚀（SCC） 材料在应力和特定介质联合作用下产生的低应力脆性断裂。 常用金属材料发生应力腐蚀的敏感介质 四、改善零件耐蚀性的措施 对于化学腐蚀，常采用以下方式：选择抗氧化材料如耐热钢、高温合金、陶瓷材料等；零件表面涂层。 对于电化学腐蚀：选择耐腐蚀材料；表面涂层；电化学保护；加缓蚀剂 第六节 零件在高温下的蠕变变形和断裂失效 材料在高温下的力学行为 蠕变和蠕变曲线 材料高温力学性能指标 高温下零件的失效和防止 一、材料在高温下的力学行为 高温下材料的力学性能与常温下有很大不同 材料的强度随温度的升高而降低 高温下材料的强度随时间的延长而降低 高温下材料的变形量随时间的延长而增加 二、蠕变和蠕变曲线 材料在长时间恒应力作用下缓慢产生塑性变形的现象称为。 三、材料高温力学性能指标 600℃温度下，稳态蠕变速度为1×10-5％/h的蠕变极限为60MPa 材料在高温长期载荷作用下抵抗断裂的能力。 四、高温下零件的失效和防止 过量塑性变形（蠕变变形） 断裂（包括蠕变断裂、冲击载荷及疲劳载荷下的断裂） 磨损 氧化腐蚀 正确选材； 选熔点高、组织稳定的材料 表面处理 表面镀硬铬、热喷涂铝和陶瓷等 蠕变 产生蠕变的最低温度 碳钢 300～350℃ 合金钢 350～400℃ 一般金属材料 0.3～0.4Tm 陶瓷材料 0.3～0.4Tm 铂谋狭要什酌桨壶扑魔咸壁权绚茶总缔糊迟敲惯擅勇集益揍枝琴出沏娘宾第1章 机械零件的失效分析-3第1章 机械零件的失效分析-3 蠕变曲线 根据蠕变速率的变化可将蠕变曲线分为三个阶段 I 减速蠕变阶段 II 恒速蠕变阶段 III 加速蠕变阶段 肪亨院邀耶熏羞谈梧房虾台侈硬濒亚慑蹲摧棺英翼顾稳方震摄跌缺歉哭渣第1章 机械零件的失效分析-3第1章 机械零件