机械工程材料的定义和分类

绪论
一、机械工程材料的定义和分类
1 定义：机械工程材料主要指用于机械工程、电器工程、建筑工程、化工工
程、航空航天工程等领域的材料。

2、分类
按化学成分分为: 金属材料(用量最大、应用范围最广)
高分子材料(质轻、耐腐蚀、化工、机械、航空航天等)
陶瓷材料（高电强、高硬度、耐腐蚀、绝缘、勇于电
器化工等）
复合材料（轻、高强度、结合两种材料的性能优点，
用于航空航天等领域）
二（机械）工程材料的性能
力学性能（）保证构件安全
可靠
（1）材料的使用性能物理性能
包括两方面化学性能
切削加工性能保证构件容易
制备
铸造性能
材料的工艺性能
焊接性能
热处理性能
：
实际进行机械设计时：主要考虑的是材料的使用性能，其中有以力学性能最为重要。

原因：如果力学性能不能瞒住工作的要求时，将引起重大事
故，带来灾难。

（如泰坦尼克巨轮的沉没，哥伦比亚号航天
分级的解体和坠毁等）这些都是由于零件（部件）的失效引
起的。

第一章机械零件的失效分析
简介：一失效的定义
1任何一个机械零件或部件都要具有一定的功能：（零件
设计功能）
（1）P、T、M 下，保持一定的几何形状和尺寸(最基
本的要求，桥梁，钢轨等)
（2）实现规定的机械运动（发动机中的活塞和衢州，
把直线运动转换成沿圆周运动）
（3）传递力和能（齿轮，传递力矩，水轮机江水能转变成电能）
2失效：
零件失去设计要求的效能（功能）----失效
形式多样，常见的分为以下几种方式。

过量变形
断裂
磨损
腐蚀
2引起失效的原因：
外界载荷、温度、介质等材料又损害作用（外界对材
料的损害）
材料本身：抵抗损害的能力。

（这种能力是有限的）
若：前者大于后者------失效
前者等于后者-------临界状态
前者小于后者------正常工作
二研究失效的意义
1通过失效分析-----找出失效原因------确定相应的抗
力指标-----为选材和制定工艺提供依据；
2通过失效分析----减少和预防机械产品类事故的重复
发生，提高产品质量、减少经济损失；
3失效分析工作是机械产品维修工作的基础,确定维修
的技术和方法,提高维修工作的质量和效益；
4失效分析可以为人仲裁事故责任、侦破犯罪等提高
可靠的技术依据。

第一节零件在常温静载下的过量变形
一、工程材料在静拉伸时的应力—应变行为
(一)低碳钢的应力[ σ ]---应变[ ε]行为（塑性好，大多数金属材料）
试样形状：
工程应力：σ=p/A (MPa)
工程应变：ε=
材料在外力作用下会产生变形，分为弹性变形和塑性变形。

研究材料变形常用的方法有静拉伸、压缩、弯曲、扭转、硬度等。

其中静拉伸最为常用。

随着载荷的增加，σ---ε曲线如图所示
曲线上一些转折点是材料的各种力学性能指标。

1、σp: 比例极限
含义：σ δσp时，σ=Eε 应力----应变成正比，服从虎克定律
2 σe: 弹性极限
含义：不产生塑性变形的最大应力（或者只发生弹性变形的最大应力）
3 σs: 屈服极限（屈服强度）
含义：开始产生塑性变形的应力
σ>σs, σ ， εp↑，即：塑性变形需要不断的增加外力才能进
行。

----加工硬化
4 σb: 抗拉强度
含义：材料在拉伸过程中承受的最大工程应力，也是材料产生最大均匀变形的应力
5 σk: 断裂强度
含义：材料发生断裂时的应力.
σp、 σe、 σs、 σb、 σk的单位：Mpa （与应力的相同）
分析：
（1）、σ<σ
只有弹性变形. ε=σ/E
P
（2）ES段：城屈服，应力不增加而应变增加
（3）、σ>σ
弹性变形
s
塑性变形
（4）SB段：均匀变形阶段
(5) σ=σ
发生颈缩，集中变形，承载能力下降，直至断裂。

b
图中三条曲线：
1—低碳钢（多数线金属材料）。

2—脆性材料。

3—高弹性材料。

二、过量变形失效
（一）过量弹性变形失效及抗力指标
1 定义：
零件的弹性变形超过了允许的弹性变形量，发生过量弹性变形失效。

如镗床的镗杆，允许的弹性变形量很小，若超过，导致镗的孔的尺寸偏差过大报废；
弹簧，其主要作用是减振和储能驱动，工作中产生的弹性变形超过允许值时也会失效。

如弹簧秤，汽车板簧等。

变形有弹性变形和塑性变形，所以过量变形可分为过量弹性变形和过量塑性变形，下面分别讨论。

2产生原因：零件刚度不够
由虎克定律：E=σ/ε= （ 单向拉伸或压缩）
ε=p/E*A (E:杨氏模量，即弹性模量 A：零件横截面积)
p(载荷)已定，EA↑,ε↓.
EA：零件的刚度，指零件受力时抵抗弹性变形的能力。

大小等于材料弹性模量与零件横截面积的乘积。

所以，刚度越大，零件越不易产生弹性变形。

3过量弹性变形的抗力指标
弹性模量（E,G）
E: 拉伸杨氏模量拉什、压缩
G: 切变弹性模量纯剪切
页中表1-1给出了各类材料室温下的弹性模量E，
（P
5
金刚石----硬质金属----陶瓷---金属----高分子材料(E逐渐降低)
钢铁材料应用最多。

性能指标应去除与零件形状大小尺寸等因素的影响，因此，过量弹性变形的抗力指标是弹性模量。

当零件的横截面A一定时，弹性模量（E,G）就代表了零件的刚度。

4弹性模量的变化
(1)温度：T↑, E↓
弹性模量只对温度敏感。

↑, E↑
（2）、材料熔点高 T
M
（3）弹性模量(E)不能通过合金化、热处理、冷变形的方法改变。

弹性模量只取决于材料原子本性和原子间的结合力。

材料确定，弹性模量也定了。

二、过量塑性变形及抗力指标：
1、定义：
零件的塑性变形量超过允许的塑性变形时，就会产生失效。

2、抗力指标
实际中不同的零件对发生塑性变形的允许量不同，所以应选择不同的抗力指标。

根据零件的工作条件决定。

举例
要求指标
炮筒或弹簧σ,ε严格服从虎克定律σ
p
σ0.001--0.01
汽车板簧只弹性变形σ
e
σ0.005--0.05
精密机床丝杠不允许出现塑性变形σ
s
σ0.01-0.5 机座、机架等不产生明显的塑性变形σ0.2
桥梁、容器 -------------- σ0.5-1.0
根据以上分析，比例极限，弹性极限，屈服极限都是材料抵抗过量塑性变形失效的抗力指标。

实际中的材料是弹塑性材料，弹性变形和塑性变形之间无明显界限（分界
点）很难测出σ
p σ
e
σ
s
的准确值。

因此，工程上采用人为规定的方法，把
生产规定的微量塑形神长率的应力称为“条件比例极限”，
“条件弹性极限”，河“条件屈服极限’”.
σp 0.001----0.01
σe 0.005---0.05
σs 0.01---0.5
（1）炮筒:要求炮弹通过时，炮筒内壁产生弹性变形，变形与应力之间必须严格保持正比关系，否则，射击精度降低。

（2）汽车板簧：只允许发生弹性变形，否则弹力不够，承载能力下降。

（3）精密机床丝杠：不允许发生塑性变形，否则加工精度降低。

第二节断裂（零件在静载荷和冲击载荷下的断裂）
一、基本概念
1静载荷和冲击载荷
静载荷：加在速率较低（起重机吊重物，静拉伸试验）
冲击载荷：加在速率高.>10米每秒 (飞机起飞和降落，锻压及锻造等)
二、断裂：
（1）定义：材料在应力作用下分为两个或两个以上部分的现象。

（2）分类;
根据断裂前产生的宏观变形量的大小，可以把断裂分为：
韧性断裂
脆性断裂
韧性断裂：变形量端口形貌外观
大粗糙、灰暗杯形
脆性断裂：没有光滑、发亮平齐
无征兆
（3）断裂过程
无论是韧性断裂还是脆性断裂，断裂过程都包括两个阶段：一是裂纹形
成；二是裂纹扩展。

准备两个断口，一个韧性断裂，一个脆性断裂，让同学边看边总结两种
断裂的差别！！
既然断裂都包括两个阶段，为什么有韧性断裂和脆性断裂的差异？
如果更深入地研究，发现两者的裂纹扩展过程是不同的
（1）裂纹形成阶段：（相同）
外力作用下形成微裂纹 a
材料原有的缺陷（微裂纹、孔洞、杂质）
裂纹源
裂纹一旦形成就要扩展，两种断裂的裂纹扩展阶段是不同的
（2）裂纹扩展阶段：
韧性断裂：微裂纹裂纹亚稳扩展阶段失稳扩展阶段
a
0 a
<a
c
a
≥a c
扩展速度慢扩展速度快
有外力作用无需外力
形成微裂纹失稳扩展阶段
脆性断裂a0 a0≥a c
危害大扩展速度极快
一般来讲，韧性好的材料容易发生韧性断裂，如纯金书，低碳钢等。

韧性差的材料容易发生脆性断裂，如陶瓷、玻璃、铸铁（白口）
提问：为什么韧性断裂有裂纹的亚稳扩展阶段，脆性断裂没有呢？
讨论：关键在于两种材料临界裂纹a c不同,韧性好的材料ac值比较大,a0往往小于a c，所以有裂纹亚稳扩展阶段直到a=a c,然后再发生失稳扩展。

韧性差的材料其a c值很小，裂纹形成后的长度a0等于a c甚至大于a c,所以裂纹—形成就发生
失稳扩展。

所以材料韧性的好坏决定材料发生断裂的类型。

下面讨论评定材料韧性的力学性能指标
对于脆性断裂和韧性断裂，裂纹形成阶段都是一样的。

裂纹一旦形成，在外力作用下就要扩展，两种断裂中裂纹的扩展过程是不同的。

]
先让同学回想一下生活当中一些事件，如劈材。

且东西，开始时用劲往下劈或切，当劈到某个成度时，不用菲利木材自动开裂
图示
思考：讨论：那种断裂危害大？
三、冲击韧性及衡量指标
1冲击韧性：
（有两个力学性能指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。

标）
用标准试样的冲击吸收A K值表示,但微微j (焦耳)
两个力学性能指标：A K, a k
a k=A k/F k A k : 冲击吸收功
F k: 断口处横截面积
a k：冲击韧度（单位面积的吸收功）J . cm -2
A K,a k都是衡量材料冲击韧性的力学性能指标。

A K或a k↑,材料的冲击韧性↑好。

3、应用：
确定材料韧、脆转变温度Tk，为工程构件的选材提供依据。

（构件工作温度T 高于材料的韧脆转变温度Tk）
图。

韧性：指的是材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，使材（能力↑、韧性↑）料强度和塑性的综合表现
图
标准试样：有国标规定，10*10*55带缺口，U或V型缺口。

低温冲击实验（系列冲击时延）：确定了材料的Tk, 则T>Tk,韧性断裂；
T≤Tk时，发生脆性断裂。

把这种现象称为低温脆变。

不希望材料（零件）在工作温度下发生脆性断裂，选材时材料的韧脆转变温度Tk必须低于工作时的最低温度。

选材举例：由以构件工作中的最低温度-200C,现有两种材料：
A: Tk=-500C
B: Tk=-100C
选那种材料更安全？（A）
四、断裂韧性及衡量指标
1传统的设计方法：
零件工作应力σ,材料屈服强度σs
要求：（1）σ≤σs/k k:安全系数， k>1
(2)足够的塑性、冲击韧性（实际情况并非如此，经过这种方法设计制造的一
些大型工程构件有的发生脆性断裂事故。

尽管如此，也发生了脆性断裂，为什么？
因为:在传统的设计思想中认为材料是完整的、连续的；而实际上的材料存在一些微小的裂纹，正是这些裂纹引起了低应力脆性断裂（发生断裂的应力远远小于材料的屈服强度）
那么，为什么含有微裂纹的材料容易发生低应力（σ<σs）脆性断裂？
前面讲了，脆性断裂是一种危险的断裂方式，在设计零件时总是千方百计地避免它。

那么我们怎么做的呢？首先，看一下传统的的做法。

由生活中的两个例子开始引出：撕布
裁玻璃
说明材料中有裂纹时，使它断裂的应力会大大降低，断裂力学就是在这种背景下产生的，它的发展为我们提供了评定材料抵抗脆性断裂的一种力学性能指标----断裂韧度K
IC
的提出
2、断裂韧度K
IC
（1）定义：是材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。

↑,抵抗裂纹失稳扩展的能力↑
K
IC
单位：MPa*m1/2或MN*m-3/2
(3)脆性断裂的判据
1）裂纹尖端应力场强度因子K
I
描述裂纹尖端场强弱的量
K
I
= Y σ α1/2
图
Y:裂纹几何形状因子。

愈烈文昌都有关。

1--2
σ：零件的工作应力
α：裂纹的半长度；（裂纹长度的一半).
σ, α, Y↑， K I↑；
裂纹尖端应力场强度因子主要和外应力σ,裂纹长度有关。

2）判据：K I>K IC 发生脆断；
K
I =K
IC
临界状态；
K
I <K
IC
安全；
K
IC
:断裂韧度，材料性能指标只与材料有关。

（可以通过合金化、热处理等改变）；
（3）、选材和判据：（不讲，同学自己看，后答疑）；
有临界状态可知：
Yσα1/2=K IC
有三个参数独立变化，σ, α , K
IC
任何一个参数的变化都会导致零件发生脆性断裂。

具体分析如下：
1）、零件工作应力σ，裂纹半长度α一定如何选材？
Yσα1/2>K
IC
发生脆断选材不当
Yσα1/2< K IC安全选材合适
2）、材料给定K
IC
确定，裂纹半长度α一定，如何确定零件的最大承载能力？
临界状态：Yσα1/2=K IC
σ=K
IC
/Yα1/2
所以零件承受的最大应力σ
c =K
IC
/Yα1/2
如果σ>σc 发生低应力脆断
σ<σ
c
安全
3)、材料一定（K
IC
固定）,工作应力一定，如何确定零件中存在的最大裂纹尺寸？
临界状态： Yσα
c 1/2=K
IC
α
c =(K
IC
/Yσ)2 工作中允许存在的最大裂纹尺寸
如果：σ > σ
c
发生低应力脆断
σ < σc安全
书中P9页表1—2给除了常见工程材料的K
IC
值。

（4）、应用：
应用于重要零件或构建的设计。

高强度钢制造的：飞机、火箭、导弹、航天飞机等。

中低强度制造的：发电机转子
汽轮机转子
重要压力容器等：锅炉等。

强调：传统的设计方法仍在使用，主要用在不重要的零件或构建的设计中。

四、影响脆断的因素（在什么情况下容易发生脆性断裂）
前面讲过，韧性材料一般发生韧性断裂，在有些情况下也会发生脆性断裂。

也就是说，材料发生脆性断裂或者韧性断裂不是固定的，而是和以下的几种因素有关。

例如：低碳钢，室温：韧断 -1960C: 脆断 1、加载方式和材料本质
应力状态软性系数：α = τ max /σmax
(材料受到外力作用时，内部各点都处于应力状态，每一点的应力状态可用σ1, σ2, σ3三个主应力来表示，根据三个主应力可计算出每点所受的最大切应力τmax 和最大正应力σmax
τmax =(σ1-σ3)/2 σmax =σ1-v(σ1+σ3) 不同的加载方式,α是不同的。

对断裂的影响规律是：σ值越大，应力状态愈软，材料发生脆性断裂的倾向愈小；反之，α值越小，应力状态越硬，材料发生脆性断裂的倾向也越大。

主要根据P10图1—5应力状态图分析得出的。

图 图
τs ：剪切屈服强度， τk : 剪切断裂强度； σk : 正断强度线；
从原点0出发的射线代表不同的加载方式的应力状态软性系数；分析每条射线与τs 线，τk 线，σk 线相交情况就可以得到断裂情况。

与τs 线相交则表明发生屈服，为韧性断裂。

与τs 线不相交，则表明不发生屈服，为脆性断裂。

（可让同学分析几种载荷方式的断裂类型） （2）、材料本质：
不同的材料有不同的τs , τκ , σκ 值。

如果某种材料 τs ↓ ，σk ↑， 易发生韧性断裂。

τs ↑ ，σk ↓， 易发生脆性断裂。

τs ：材料的切剪屈服强度线σk 、材料的正断裂强度线。

2、温度和加载速率 说明一点：降低温度和增加载荷速率对材料断裂的影响相似，结果都会引起材料脆化。

图图
σ
s
随加在速率的增加而增加。

T > Tk 韧性断裂 Tk’> Tk
T < Tk 脆性断裂
3、应力集中
应立集中易引起脆性断裂（材料有缺口时，缺口根部有应力集中）
3、零件尺寸
4、零件尺寸愈大，愈易发生脆断。

第三节零件在交变载荷下的疲劳断裂
一、基本概念：
1、交变载荷：指的是载荷大小、方向随时间发生周期性变化的载荷。

交变载荷变化一个周期-----称为一个循环周次。

图图
2、疲劳断裂：零件在交变载荷下经过长时间的工作而发生的断裂的现象称
为疲劳断裂。

3、疲劳断裂过程：
（1）、引起疲劳断裂的应力很低，一般低于σ
s
；
（2）、无明显的塑性变形、无预兆、突然发生；
(3)、断口上显示疲劳断裂的三个过程
描述交变载荷特征参数：最大应力σ
max
最小应力σ
min
应力副：σ
a = (σ
max
-σ
min
)/2
平均应力：σ
m = (σ
max
+σ
min
)/2
r = σ
min /σ
max
不同种类的交变载荷，上述几种参量是不一样的。

二、疲劳断口的特征：
疲劳断口包括三个部分：
（一）、疲劳源区：疲劳裂纹产生的，应力集中或有夹杂物。

靠近表面或位于表面。

高应力或应力集中大，多个裂纹源；双向弯曲也有两个疲劳源区。

（二）、疲劳裂纹扩展区：有疲劳裂纹，呈“海滩状”或“贝壳状”花样。

应力高，该区域小；反之则大。

（三）、最后断裂区：呈放射状。

该区面积较大，寿命短。

靠近式样表面，与疲劳源区相对。

图
图
三、疲劳抗力指标及影响因素：
（一）、讨论无裂纹零件的疲劳抗力指标。

1、疲劳极限和过载持久值
(1)疲劳曲线
图图
疲劳曲线是材料承受交变应力σ ( σ
max 与 σ
a
）和相应的断裂循环周次之
间的关系曲线，又称S---N曲线。

德国工程师wohler是第一个测定疲劳曲线的人，所以疲劳曲线又称wohler曲线。

疲劳寿命：从加载到最终断裂零件所承受的交变载荷的次数。

用Nf 表示。

（3）疲劳极限：疲劳曲线水平部分对应的应力σ
r
称为疲劳极限；表示材料经过无限次应力循环不断裂的最大应力。

单位：MPa.
条件疲劳极限：
如果疲劳曲线上无水平部分，即都是曲线，就人为的规定一个循环周次
N 0,(在该周次下断裂所对)N
对应力的应力成为条件疲劳极限。

N
:循环基数，根据工作条件和使用寿命而定。

对同一种材料，N
↑,条件疲劳极限↓。

抗力指标
σ < σ
r
不发生疲劳断裂
σ > σ
r
发生疲劳断裂
σ = σr临界值
火车轴：N
= 5*107
汽车发动机轴： N
= 12*107
汽轮机叶片： N
= 25*1010
（3）、国在持久值：材料在高于疲劳极限的应力作用下发生疲劳断裂的循环周次。

即疲劳曲线的斜线部分，而且疲劳曲线上倾斜部分愈陡，过载持久值
越高。

图图
显然，在相同的应力σ下，A材料的过载持久值高。

σ > σr 时
概念：高周疲劳；断裂循环周次Nf 〉 105
低周疲劳；断裂循环周次Nf < 105
有些零件如飞机的起飞架，其使用次数不是无限次，而是有限的次数，
设计时没有必要用“疲劳极限”指标，采用“过载持久值”指标。

（4）、疲劳缺口敏感度：
零件有台阶、圆角、键槽，产生应力集中，影响材料的疲劳度极限，
通常用疲劳缺口敏感度q 来表示。

q =( Kf-1) /(Kt-1)
Kt: 理论应力集中系数； Kf:有效应力集中系数；
取决于缺口几何形状； Kf = σ-1/σ-1
N
可从手册中查到；光滑试样与缺口试样疲劳极限的比值。

0 < q < 1
q→0, Kf = 1 σ-1 = σ-1
N
疲劳极限对缺口不敏感；
q→1 , Kf = Kt 疲劳极限对缺口敏感；
希望：q 越小越好。

总结：对于不含裂纹的构件，其疲劳抗力指标有：疲劳极限σ
r
（σ-1)
过载持久值 (Nf)
疲劳缺口敏感度 q
(二)、带裂纹零件或构件的抗力指标（不讲）
对于带裂纹的零件，裂纹扩展是决定疲劳寿命的重要因素。

常用的抗力指标为：
疲劳裂纹扩展速率 da/dN
疲劳裂纹扩展门槛值△K
th
（指核材料有关）
da/dN = C ( △K )m-----paris公式（1963提出）。

C,m 常数，△K 应力强度因子副，可估算裂纹从a
0只a
c
所经历的循环周次
判据：△K < △Kth 疲劳裂纹不扩展
△K = △Kth 临界状态
△K > △Kth 疲劳裂纹扩展
da/dN ，应用举例（发电厂主轴带上运行）真实事例三、影响疲劳抗力因素
， 1、载荷类型：
如果我们得到了旋转弯曲疲劳极限σ-1 ：拉压疲劳：σ-1
= 0.85σ-1
p
（纲）
σ-1p = 0.65σ-1 （铸钢）
扭转疲劳： τ-1 = 0.55σ-1
τ-1 = 0.8σ-1
拉---拉交变载荷拉压交变载荷
△Kth < △Kth
da/dN > da/dN
对于一个正在扩展的裂纹，受到压力是裂纹闭合，而裂纹闭合是不扩展的。

所以拉压交变载荷下da/dN比拉—拉交变载荷的小；前者的△Kth比后者的小。

2、材料本质的影响
（1）、对疲劳缺口敏感 q 的影响：
q 钢 > q 铸铁
说明钢的疲劳极限对缺口的敏感度大于铸铁的
（2）、疲劳极限与抗拉强度的关系：
对中低强度钢、铸铁等材料，σ-1 与σb之间保持一定的线性关系。

V 钢：σ-1 = 0.5σb
灰铸铁：σ-1 = 0.42σb
高强度钢：无上述线性关系（原因是高强度钢中的残余应力促进裂纹萌生，降低了他的疲劳极限，破坏了σ-1与σb之间的关系）。

（3）、对过载持久值的影响
（指的是材料在高于疲劳极限的应力作用下发生疲劳断裂所经历的疲劳周次）。

过载持久值取决于材料的强度、塑性、韧性。

高周疲劳：强度↑，Nf ↑
低周疲劳：塑性、韧性↑, Nf ↑
(4)、对△Kth的影响：
KIC ↑, △Kth ↑, da/dN ↓；
材料纯度↑，σ-1 ↑；
材料强度↑，σ-1 ↑；（中低强度钢、铸铁等）
3、零件表面状态：
无裂纹构件（零件）：表面光洁度↑，疲劳极限↑，强度越高，表面状态对σ-1的影响越大，表面强化处理（滚压，涔碳等）σ-1↑.。

4、工作温度
T ↑, σs ↓→ σ-1 , ↓ , da/dN ↑
T ↓, σs ↑→σ-1 ↑ , q ↑;
5、腐蚀介质
腐蚀介质：酸、碱、盐的水溶液、海水、潮湿的空气等；
△K th ↓ 、 da/dN ↑
（1）、σ-1
、
（2）、疲劳曲线水平部分消失，σ-1 与σb之间的线性关系被破坏。

第四节零件的磨损实效
一、基本概念：
1、产生磨损的条件：（1）零件表面接触
（2）发生相对运动
如火车轮轮砸与钢轨；活塞环和汽缸套；齿轮啮合是两齿表面
2、定义：在摩擦过程中零件表面发生尺寸变化和物质耗损的现象叫做磨损。

据统计，由于磨损造成经济损失数千亿元。

二、磨损的分类（粘着磨损、腐蚀磨损、磨粒磨损、麻点磨损）
（一）粘着磨损
1、定义：又称咬合磨损，在滑动摩擦条件下，摩擦副的接触面发生金属粘
着，在随后的相对滑动中年酌处被破坏，由金属屑粒从零件表面被拉拽
下来或者零件表面被擦伤的一种形式。

2、过程：
（局部冷焊）撕掉
接触面发生粘着→粘着处破坏→金属屑粒脱落表面擦伤
图图
实例：曲轴和轴瓦；涡轮和蜗杆；不锈钢螺栓与不锈钢螺母。

3、特点:磨损速度大，破坏严重，有时是摩擦副咬死，不能相对运动，（10—15
μm /h ）是设备无法正常工作。

4、防治措施：（针对发生的过程看防止粘着）
（1）合理选材，摩擦副的配对材料选用异类材料，应度差大。

（2）表面处理提高表面硬度
（3）减小接触压应力，合理设计接触压应力；
(4)减小表面粗糙度，减小接触压应力；
（二）、磨粒磨损
1、定义：又称磨料磨损，在滑动摩擦时零件表面存在硬质磨砺，是磨面发生局部塑性变形、磨砺相入河被磨粒切割的过程，导致零件磨面逐渐损耗的一种磨损。

2、过程:
发生运动磨面材料损耗磨面发生局部塑性变形→显微切割→表面损伤失效
图图
发生场合：汽车、拖拉机的汽缸套：进气口，空气滤清器
进油口，滤油器
3 特点：滑动条件
普遍存在大气、润滑油中都有大的颗粒存在
磨损速度达 0.5--5μm/h
4、改进措施（发生过程）
（1）提高表面硬度方法：选高硬度材料
表面处理
（2）加过滤装置，减少磨损数量；汽缸套：进气口，空气滤清器
进油口，滤油器
（三）、接触疲劳（麻点磨损、疲劳磨损）
1、定义：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。

图
齿轮、滚动轴承钢轨与火车轮箍
表现形式：接触表面有针状的凹坑，称为麻点所以称为麻点磨损
2、过程：类是疲劳失效，有裂纹形成，扩展两个过程。

3、改善措施：
提高材料硬度（增加塑性变形抗力，延缓裂纹形成和扩展）
提高材料纯度（见稍加杂物，减少裂纹源）
提高表面硬度，增加硬化层深度，细化硬化层组织
提高表面光洁度（减少摩擦力）
第五节零件的腐蚀失效
让同学自学，并解答一下思考题
1、什么是腐蚀失效？化学、电化学腐蚀的区别是什么？
2、高温氧化腐蚀发生在那些零件中？耐热钢为什么具有高的抗氧化能力？
3、什么是应力腐蚀？评定材料抵抗应力腐蚀的力学性能指标是什么？
第六节 零件在高温下的蠕变变形和断裂失效
一、材料在高温下的力学行为（高温对金属力学性能的影响）--和室温下的力学性能比较
1、材料的强度随温度的升高而降低。

T ↑ ,
2、高温下材料的强度随时间（加载）的延长而降低.。

时间t↑, σs(σb)↓
例如：20钢，4500C,短时抗拉强度为330MPa.在4500C,在230 MPa应力作用下持续300小时发生断裂。

在4500C下，在120 MPa.应力作用下，持续1000小时发生断裂。

3、高温下变形量随加载时间的延长而增加。

σ一顶，t ↑,ε ↑.
4、 蠕变、定义： 蠕变断裂、
5、蠕变曲线。

所以，在高温下描述材料的力学行为，除了应力应变两个参量外，还应考。