汽车零件的选材 ppt课件

磨损失效形式——表面疲劳磨损
两个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 而产生材料损失的现象称为表面疲劳磨损。
如汽车的齿轮副、凸轮副、滚动轴承的滚 动体与座圈等都容易产生表面疲劳磨损。
磨损失效形式——冲刷磨损、腐 蚀磨损
冲刷磨损是由于含固态粒子的流体（常为液 体）冲刷造成表面材料损失的磨损。
翘曲畸变往往是由温度、外加载荷、受力 截面、材料组成等所引起的不均匀性的组 合，其中以温度变化，特别是高温所导致 的形状翘曲最为严重。
零件失效形式
2 断裂失效
机械零件因断裂（特别是突然断裂）而产 生的失效称为断裂失效。
断裂失效的形式有多种，常见的主要有韧性断裂、 脆性断裂、疲劳断裂及蠕变失效断裂等
腐蚀磨损是金属在摩擦过程中，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。
影响磨损失效的基本因素
①摩擦副材质
摩擦副的互溶性。相同金属、晶格类型、原子间 距、电子密度、电化学性能相近的材料副互溶性 大，易于粘着而导致粘着磨损失效。金属与非金 属（如塑料、石墨等），互溶性小，粘着倾向小 。
零件失效形式
4 腐蚀失效
腐蚀是金属暴露于活性介质环境中而发生的一 种表面损耗，它是金属与环境介质之间发生的 化学和电化学作用的结果。
（1）均匀腐蚀
均匀腐蚀是在整个金属的表面均匀地发生。
腐蚀均匀性的前提是： 被腐蚀的金属表面具有均匀的化学成分和显微
组织 腐蚀环境包围的金属表面是均匀而且不受限制
摩擦副的表面强化处理情况。
材料表层组织和结构缺陷。夹杂疏松、空洞、锻 造夹层以及各种微裂纹，过高的装配应力等都将 使各种磨损加剧。
影响磨损失效的基本因素
②工况参数 包括接触应力、滑动距离和滑动速度
、温度、介质条件与润滑等。 合理的表面强化处理可以减少磨损
合理的表面强化处理，一是改变组织 结构，二是适度提高硬度。表面强化处理 有利于降低磨料磨损、表面疲劳磨损、粘 着磨损等的磨损率。
磨损失效形式——粘着磨损
两个金属表面的微凸部分在 局部高压下产生局部粘结(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，这 一现象称为粘着磨损。
磨损失效形式——磨料磨损
配合表面之间在相对运动过程中，因外来 硬颗粒或表面微突体的作用造成表面损伤 （被犁削形成沟漕）的磨损称为磨粒(料)磨 损。
曲轴轴径出现裂纹
零件已 受到严 重损伤， 已不能 安全工 作
失效会导致严重事故
头部烧伤痕迹
零件虽然 仍能能安 全工作， 但对正常 燃烧产生 了影响
二、常见的失效形式与原因
导致零件失效的主要原因
设计不合理 材料不合理 加工工艺不当 安装使用不正确
零件失效形式
1 过量变形失效
过量变形失效是指在某种程度上减弱了零件规定 功能的变形。从变形的形貌上看，变形有两种基本类 型：尺寸或体积变化（长大或缩小）和形状变化（如 弯曲或翘曲）。例如，受轴向载荷的连杆可产生轴向 拉、压变形，轴的弯曲、壳体的翘曲变形等。
塑性畸变失效——是外加应力超过零件材料 的屈服极限时发生明显的塑性变形(永久变 形)。
引起零件塑性畸变的因素，除在弹性畸变中 所讨论的有关影响因素外，常见的还有材质 缺陷、使用不当、设计有误等，特别是热处 理不良。实际上往往是多种因素的综合结果 。
零件失效形式——过量变形失效
翘曲畸变失效——是一种大小与方向上常 产生复杂规律的变形而最终形成了翘曲的 外形，从而导致严重的翘曲畸变失效。
第二节 零件选材的原则及方法
选材通常遵循三大原则
：
用所选材料制造的零件在使
（1）使用性能原则：
用过程中具有良好的工作性 能。
所选材料能够确保零件便于
（2）工艺性能原则： 加工。
所选材料能使产品具有较低
（3）经济性原则： 的总成本。
一、使用性能原则
使用性能主要是指零件在使用状态下材料应该 具有的力学性能、物理性能和化学性能。对大 量机器零件和工程构件，则主要是力学性能。 对一些特殊条件下工作的零件，则必须根据要 求考虑到材料的物理、化学性能。材料的使用 性能应满足使用要求。
从断口可分析断裂失效的种类，是分析的核心， 同时又是断裂失效分析的向导，指引断裂失效分 析少走弯路。
韧性断裂的特征
宏观特征：宏 观变形方式为 颈缩，典型断 口为杯锥状断 口，底部成纤 维状剪切断口 ，其平面和拉 伸轴大致成 45角。
塑性材料拉伸后的实物
脆性断裂的特征
脆断时承受的工作应力较低，通常不超过 材料的屈服强度，甚至不超过常规的许用 应力，所以又称为低应力脆断。
脆性断裂总是以零件内部存在的宏观裂纹 （如肉眼可见的0.1mm～1mm）作为源开 始的。这种宏观裂纹可以是在生产工艺过 程中产生，还可能是由于疲劳或应力腐蚀 而产生。
脆性断裂实物
零件失效形式
3 磨损失效
相互接触的一对金属表面，相对运动时金 属表面不断发生损耗或产生塑性变形，使金 属表面状态和尺寸改变的现象称为磨损。
与障碍的
腐蚀失效
（2）点腐蚀 腐蚀集中于局部，呈尖锐小
孔，进而向深度扩成孔穴甚至 穿透(孔蚀)。金属表面受破坏 处和未受破坏处形成“局部电 池”，其中受破坏处是阳极， 未受破坏处是阴极，腐蚀电流 由阳极流向周围的阴极，阳极 处很快被腐蚀成小孔。
腐蚀失效
（3）晶间腐蚀
腐蚀发生于晶粒边界或 其近旁。其主要原因是 晶界处化学成分不均匀 。
变形后：不能承受所规定载荷，不能起到 Nhomakorabea定的作 用，与其他零件的运转发生干扰。
零件失效形式——过量变形失效
弹性变形失效——材料刚度不足，受力过程 中产生过量弹性变形或弹性失稳。
影响弹性畸变的主要因素有：零件形状、 尺寸、材料的弹性模量、零件工作的温度 、载荷的大小。
零件失效形式——过量变形失效
汽车零件的选材
第七章 汽车零件的选材
第一节 零件的失效分析
一、失效的概念
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 变化而丧失原设计所规定的功能。
包括
完全破坏 严重损坏 未达功能要求（安全工作）
失效会导致严重事故
零件已完全破 坏，不能继续 工作
曲轴断裂
失效会导致严重事故