件与润滑等。
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四、腐蚀失效
腐蚀：材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产 生的损坏或变质现象。
1. 均匀腐蚀——全面腐蚀 2. 点腐蚀——局部腐蚀 3. 晶间腐蚀——局部腐蚀
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轴瓦磨损
齿面接触疲劳
失效统计：
断裂仅占5% 腐蚀、磨损、疲劳破坏占74%
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（2）磨粒（料）磨损
外来硬颗粒或表面微突体的作用 造成表面损伤的磨损。 主要特征是表面被犁削形成沟漕。
磨粒磨损磨痕
磨粒磨损示意图
磨料磨损是最常见的、危害最为严重的磨损形式。在各类 磨损形式中，磨料磨损大约占50%。
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（3）表面疲劳磨损
接触面作滚动或滚动滑动复合磨擦时，在交变接触压 应力作用下，使材料表面疲劳而产生材料损失。 齿轮副、凸轮副、滚动轴承的滚动体与外座圈、轮箍 与钢轨等都可能产生表面疲劳磨损。形成麻坑。
图8-4 高分子材料的加工工艺路线
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图8-5 陶瓷材料的加工工艺路线
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金属材料零件选材的工艺性能原则
图8-6 金属材料的加工工艺路线
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工艺性能 ：铸、锻、焊、机加工、热处理
1. 一般金属零件的工艺路线
毛坯正火或退火切削加工零件。
2. 性能要求较高的金属零件的工艺路线（轴、齿轮 等）
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零件使用时的工作条件
（1）受力状况 载荷的类型(例如动载、静载、循 环载荷或单调载荷等)和大小；载荷的形式（拉伸） ；载荷的特点（均匀、集中）等。
（2）环境状况 温度特性、介质情况等。 （3）特殊要求 对导电性、磁性、热膨胀、密度 、外观等的要求。
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零件根据使用性能选材的步骤
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7.1.2 失效分析的基本方法
任务：找出失效的主要原因，制订改进措施。
导致零件失效的主要原因的示意图
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失效分析程序：
1.事故调查 失效现场；背景材料。 2.资料搜集 3.实验分析
失效机械的结构分析 宏观和微观断口分析 失效件材料的成分分析 金相分析 失效件材料的组成相分析 失效件材料的力学性能检测、应力分析、测定
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1. 磨损失效的基本类型
（1）粘着磨损 （2）磨料磨损 （3）表面疲劳磨损 （4）冲刷磨损 （5）腐蚀磨损
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（1）粘着磨损
局部粘结(固相粘着)，使材料从 一个表面转移到另一表面或撕下 作为磨料留在两个表面之间
粘着磨损磨痕
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粘着磨损示意图
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受载 状态
--
轴颈 摩擦
摩擦 振动
振动
常见失效形式
性能要求
过量变形，断裂
强度，塑性
疲劳断裂，过量变形 疲劳断裂，接触疲劳
弹性失稳， 疲劳破坏
表面高硬度及疲劳极限 心部强度及韧性 弹性极限，屈强比 疲劳极限
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7.2.2 工艺性能原则
满足生产工艺的要求
毛坯预先热处理(正火、退火)粗加工最终热处理(淬火+回火，固 溶时效或渗碳等)精加工零件。
3. 精密金属零件的工艺路线（精密丝杠、镗床主轴）
毛坯预先热处理(正火、退火)粗加工最终热处理(淬火、 低温回火、固溶、时效或渗碳)半精加工稳定化处理或氮化 精加工稳定化处理零件。
4、分析结果提交：提出失效性质、失效原因，预防措施 或建议，提交失效分析报告。
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7.2 机械零件选材原则
7.2.1 使用性能原则（首要原则）
使用性能是零件在使用状态下材料应该具有的机 械性能、物理性能和化学性能。
特殊条件下 工作的零件
大量机器零件 和工程构件
材料的使用性能应满足使用要求
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一、畸变失效
畸变是指在某种程度上减弱了零件规定功能的变形。 1. 弹性畸变失效——刚度 2. 塑性畸变失效——强度 3. 翘曲畸变失效
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二、断裂失效
机械零件失效与选用
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1. 断裂失效的分类（按断裂性质）
（1）韧性断裂 断裂前发生明显的宏观上的塑性变形 断口特征：明显缩颈，杯锥状、灰暗 （2）脆性断裂 断裂前未发生明显的宏观上的塑性变 形，或产生很小的永久变形 断口特征：断口平整、光亮 （3）韧性—脆性断裂
（4）冲刷磨损 含固态粒子的流体(常为液体) 冲刷造成表面材料损失
（5）腐蚀磨损
冲刷磨损示意图
摩擦的同时与周围介质发生化学或电化学反应，产生表
层金属的损失或迁移现象。
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2. 影响磨损失效的基本因素
（1）摩擦副材质 互溶性； 表面强化处理情况； 表层组织和结构缺陷。
（2）工况参数 接触应力、滑动距离和滑动速度、温度、介质条
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1. 断裂失效的分类（按断裂路径）
（1）沿晶断裂 指多晶体材料的裂纹萌生
与扩展是在晶界处发生的 分离过程 （2）穿晶断裂 指裂纹萌生和扩展是在晶 粒内部发生的断裂。 （3）混晶断裂
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2. 断口分析方法
断裂失效分析的核心和向导 断口三要素
F - 纤维状区 R - 放射状区（脆性特征） S - 剪切唇区（灰色）
第七章 机械零件的失效与 选用
7.1 机械零件的失效及失效分析 7.2 机械零件选材原则 7.3 典型零件的加工工艺
7.1 机械零件的失效及失效分析
失效：零件在使用过程中由于某种原因而不能圆满完成 指定的功能的现象。 失效导致严重事故
机械零件失效与选用
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7.1.1 零件失效形式
零件失效的模式及其失效机理
零件工作条件和失效形式分析，确定使用性能要求；
性能要求指标化：如强硬度、塑韧性等的具体数值。
几何形状、尺寸及载荷，计算应力分布；
利用手册选材。 局限性：力学性能与零件尺寸有关
零件 螺栓 传动轴 传动齿轮 弹簧
工作条件 应力 载荷 种类 性质 拉、剪 静载
弯、扭
循环 冲击
压、弯 扭、弯
循环 冲击 交变 冲击
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3. 断裂的微观特征
韧 性 断 裂 断 口 （ 韧 窝 ）
滑 移 分 离 之 蛇 形 机械零滑件失效与选用
( )
)
(
脆 性 断 裂 断 口
解 理 花 样
沿 晶 断 样口
冰 糖 花
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三、磨损失效
磨损：相对运动时两金属表面不断损耗，使金属表面 状态和尺寸改变的现象。
活塞环与缸套之间的摩擦