工程材料与热加工零件失效.pptVIP

第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日第12章机械零件材料与

成型方法的选择选材是机械零件设计的第一步。机械零件使用的材料种类繁多，如何合理地选择材料是一项非常重要的工作。在掌握各种工程材料性能和失效形式的基础上，正确合理地选择和使用材料是从事工程构件和机械零件设计与制造的工程技术人员的一项重要任务。第2页，共34页，星期日，2025年，2月5日第12章机械零件材料与

成型方法的选择机械零件的选材与成型方法选择不是相互独立的。在进行机械零件设计时，首先遇到的就是选材问题，而材料的工艺性能好坏是决定其是否被选用的一个重要因素。而在选择零件成型方法时，也要首先考虑该工艺是否适合对选中材料的成型加工。由此可知，机械零件材料的选择与零件成型方法的选择是相关的、统一的。正确选择零件毛坯的材料、类型和合理选择毛坯成型工艺方法是机械零件设计和制造中的关键环节之一。第3页，共34页，星期日，2025年，2月5日第12章机械零件材料与

成型方法的选择12.1零件失效分析12.2零件材料与成型方法的选择原则12.3典型零件材料与成型方法选择第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日12.1零件失效分析◆零件失效：主要指某零件由于某种原因，导致其尺寸、形状或材料的组织与性能的变化而不能完满地完成指定的功能。◆零件失效的原因很多，但零件的材料选用不当（零件材料不能适应零件的服役条件），与零件材料和结构不相适应的零件成型方法是造成零件失效的主要原因。第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日12.1零件失效分析12.1.1机械零件的服役条件机械零件在服役过程中可能承受的载荷主要有三种类型：力学载荷、热载荷(环境温度)和环境介质。◆在力学载荷作用下，机械零件将产生变形，甚至出现断裂；◆在热载荷作用下，机械零件会产生尺寸和体积的改变，并产生热应力，同时随着温度的升高，零件的承载能力下降；第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日12.1零件失效分析12.1.1机械零件的服役条件机械零件在服役过程中可能承受的载荷主要有三种类型：力学载荷、热载荷(环境温度)和环境介质。◆环境介质的作用主要表现为机械零件的表面磨损和腐蚀环境下机械零件表面的化学腐蚀和电化学腐蚀，对于高分子材料制成的机械零件，环境介质还会导致材料的老化。第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日12.1零件失效分析12.1.1机械零件的服役条件对于以承受力学载荷为主要功能的机械零件来说，服役过程中主要是承受各种力学载荷的作用。◆根据外力作用性质的不同，分为静载荷、冲击载荷及疲劳载荷。◆根据外力作用方式的不同，分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷。◆根据外力大小和分布的特点，分为均布载荷和集中载荷。机械零件在不同力学载荷作用下表现出不同的力学行为。第8页，共34页，星期日，2025年，2月5日12.1零件失效分析12.1.2机械零件的失效形式畸变失效，断裂失效，磨损失效，腐蚀失效第9页，共34页，星期日，2025年，2月5日15.1零件失效分析15.1.3机械零件失效的原因①设计因素②材质因素③制造（工艺）因素④装配调试因素⑤运转维修因素第10页，共34页，星期日，2025年，2月5日15.1零件失效分析◆影响失效的基本因素：①设计因素设计时应考虑的因素：零件在特定工况、结构和环境等条件下可能发生的基本失效模式。设计过程：依据经验预选材确定零件结构计算受力并验算合格不合格第11页，共34页，星期日，2025年，2月5日12.1零件失效分析◆影响失效的基本因素：②材质因素选材不当：所选用的材料的性能不能满足工作条件的要求；材料内部缺陷、毛坯加工(铸锻焊)工艺；冷热加工(特别是热处理)工艺过程中产生的缺陷。第12页，共34页，星期日，2025年，2月5日11.1零件失效分析◆影响失效的基本因素：③制造（工艺）因素制造工艺条件达不到设计要求是导致零件失效的一个重要因素。如零件在锻造过程中产生的夹层、冷热裂纹；焊接过程的未焊透、偏析、冷热裂纹；铸造过程的疏松、夹渣，机加工过程的尺寸公差和表面粗糙度不合适；热处理工艺产生的缺陷，如淬裂、硬度不足、回火脆性、硬软层硬度梯度过大；精加工磨削中的磨削裂纹等。第13页，共34页，星期日，2025年，2月5日11.1零件失效分析◆影响失效的基本因素：④装配调试因素在安装过程中，未达到所要求的质量指标，如：●啮合传动件(齿轮、杆、螺旋等)的间隙不合适(过