第一章节机械设备维修的基本概念幻灯片.pptVIP

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2018-03-23 发布于未知
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第一章节机械设备维修的基本概念幻灯片.ppt

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1.3 金属零件的断裂 ③金属材料本身对应力腐蚀断裂的敏感性，它取决于金属材料的化学成分和组织结构。应力腐蚀裂纹扩展机理有许多理论试图解释，如机械化学效应理论、闭塞电池腐蚀理论、表面膜破裂理论、氢蚀理论等，但尚无统一的看法。这主要是因为应力腐蚀断裂体系太大，影响因素复杂多样的缘故，以至于机理可以转变，用某一种理论模型是难以全面解释清楚的。上一页下一页返回 1.3 金属零件的断裂防止金属材料应力腐蚀的主要措施是合理选用材料，尽量使用对工作环境条件不敏感的材料;在金属结构设计上要合理，尽可能减少应力集中，消减残余应力;采取改善腐蚀环境的措施。 (2)氢脆断裂。由于氢渗入钢件内部而在应力作用下导致的脆性断裂称为氢脆断裂。氢气的主要作用是其所产生的压力，它往往有助于某种断裂机制如解理断裂、晶界断裂等的进行。由于氢脆断裂也是裂纹萌生和扩展的过程，而裂纹的扩展速率受钢中的含氢量以及氢在钢中的扩散速度影响很大。氢在钢中的溶解度越小，其扩散系数越大，氢脆裂纹的扩展速率也就越大，即越容易发生氢脆断裂。上一页下一页返回 1.3 金属零件的断裂氢脆断裂在工程上是一种比较普通的现象，因而人们对氢脆机理进行了大量的研究，提出了多种理论。如其中的晶格脆化模型理论认为，高浓度的固溶氢可以降低晶界上或相界上金属晶体的原子间结合力，当局部应力等于已被氢降低了的原子间结合力时，原子间的键合就发生破坏，材料便产生脆性断裂。 (3)高温蠕变断裂。金属材料在长时间恒温、恒应力作用下，即使应力小于屈服强度，也会缓慢地产生塑性变形的现象称为蠕变。由于蠕变变形而导致断裂的现象称为蠕变断裂。蠕变在低温下也会产生，但只有当温度高于0.3Tm( Tm为热力学温度表示的熔点)时才较显著，故这种断裂又称为高温蠕变断裂。如高温高压工况下的螺栓紧固件，常因蠕变导致断裂破坏。上一页下一页返回 1.3 金属零件的断裂蠕变断裂宏观断口有明显氧化色或黑色，有时还能见到蠕变孔洞。蠕变微观断口多为沿晶断裂，无疲劳条痕。由于致使金属零件蠕变断裂失效的主要原因是应力、温度、时间和材料的耐热性等，因此，必须从设计、制造及使用维修中采取措施以提高蠕变断裂的抗力。例如，设计上避免应力集中和早期微裂纹产生;采用隔热涂层，避免局部工作温度过高，降低零件实际温度;制造中严格控制热加工工艺;制造和修理中采用表面强化或预防措施消除表面的缺陷。上一页下一页返回 1.3 金属零件的断裂 (4)腐蚀疲劳断裂。金属材料在腐蚀介质环境中，在低于抗拉强度的交变应力的反复作用下所产生的断裂称为腐蚀疲劳断裂。这种断裂破坏在化工、石油和冶金工业中尤为常见。腐蚀疲劳断裂和纯机械疲劳断裂都是在交变应力作用下引起的疲劳断裂，但纯机械疲劳裂纹的萌生(生核)时间在整个的疲劳寿命中占很大的比例，而且交变应力小于或等于某一数值时，疲劳裂纹不能萌生，此时疲劳寿命无限长。而腐蚀疲劳断裂可以在很低的循环(或脉冲)应力下发生断裂破坏，并且往往没有明显的疲劳极限值，因而具有更大的危害性。上一页下一页返回 1.3 金属零件的断裂腐蚀疲劳断裂和应力腐蚀断裂都是应力与腐蚀介质共同作用下引起的断裂。但由于腐蚀疲劳的应力是交变的，其产生的滑移具有累积作用，金属表面的保护膜也更容易遭到破坏。因此，绝大多数金属都会发生腐蚀疲劳，对介质也没有选择性，即只要在具有腐蚀性的介质中就能引起腐蚀疲劳直至断裂，而且在容易产生孔蚀的介质下更容易发生，介质的腐蚀性越强，腐蚀疲劳也越容易发生。上一页下一页返回 1.3 金属零件的断裂防止腐蚀疲劳断裂的主要方法是首先要防止腐蚀介质的作用。若必须在腐蚀介质下工作，则采用耐腐蚀材料，或根据不同的介质条件分别采用阴极保护或阳极保护。也可采取表面防腐涂层等表面处理方法。 (劝冷脆断裂。当金属材料所处的温度低于某一温度Tk时，材料将转变为脆性状态，其冲击韧度明显下降，这种现象称为冷脆。由于材料的冷脆而造成的断裂现象称为冷脆断裂。温度Tk为材料少出服点、和断裂强度相等时的温度，即由延性断裂向脆性断裂转变的温度，称为冷脆温度。上一页下一页返回 1.3 金属零件的断裂 1.3.2 腐蚀 1.腐蚀的概念腐蚀是金属受周围介质的作用而引起损坏的现象。金属的腐蚀损坏总是从金属表面开始，然后或快或慢地往里深入，同时常常伴随发生金属表面的外形变化，首先在金属表面上出现不规则形状的凹洞、斑点、溃疡等破坏区域，其次破坏的金属变为化合物(通常是氧化物和氢氧化物)，形成腐蚀产物并部分地附着在金属表面上，例如铁生锈。上一页下一页返回 1.3 金属零件的断裂 2.腐蚀的分类金属的腐蚀按其机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 (1)化学腐蚀。金属与介质直接发生化学作用而引起的损坏叫化学腐蚀。腐