机械零件的失效与选材原则PPT(共50页)
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机械零件选材原则及工艺设计课件(PPT 99页)
(4) 某些弹簧需要材料有良好的耐蚀性和耐热性 保证在 腐蚀性介质和高温条件下的使用性能。
4 弹簧的选材 一、弹簧钢 根据生产特点的不同，分为两大类： （1）热轧弹簧用材 通过热轧方法加工成园钢、方钢、
当材料直径相同时，碳素弹簧钢丝和合金弹簧钢丝的抗 拉强度相差很小，但屈强比差别较大。65钢为0.7， 60Si2Mn钢为0.75、50CrVA钢为0.9。屈强比高，弹簧可承 受更高的应力。
(2) 高的疲劳强度 弯曲疲劳强度σ-1和扭转疲劳强度τ-1
越大，则弹簧的抗疲劳性能越好。
(3) 好的材质和表面质量 夹杂物含量少，晶粒细小，表 面质量好，缺陷少，对于提高弹簧的疲劳寿命和抗脆性断 裂十分重要。
(2) 疲劳断裂 在交变应力作用下，弹簧表面缺陷(裂纹、折迭、刻 痕、夹杂物)处产生疲劳源，裂纹扩展后造成断裂失效。
(3) 快速脆性断裂 某些弹簧存在材料缺陷(如粗大夹杂物，过多脆 性相)、加工缺陷(如折迭、划痕)、热处理缺陷(淬火温度过高导致晶 粒粗大，回火温度不足使材料韧性不够)等，当受到过大的冲击载荷 时，发生突然脆性断裂。
交变应力，还可造成曲轴的扭转和弯曲振动，产生附加应力； 应力分布不均匀；曲轴颈与轴承有滑动摩擦。
（2）性能要求 曲轴的失效形式主要是疲劳断裂和轴颈严 重磨损。因此材料要有高强度、一定的冲击韧性、足够弯曲、 扭转疲劳强度和刚度，轴颈表面有高硬度和耐磨性。
（3）曲轴材料
锻钢曲轴：优质中碳钢和中碳合金钢，如35、40、45、 35Mn2、40Cr, 35CrMo钢等；
C620车床主轴简图
主轴用45钢制造。
☆ 做一做：制定工艺路线 载荷较大的主轴用40Cr钢制造。 承受较大冲击载荷和疲劳载荷的主轴用合金渗碳钢（20Cr或20CrMnTi）
4 弹簧的选材 一、弹簧钢 根据生产特点的不同，分为两大类： （1）热轧弹簧用材 通过热轧方法加工成园钢、方钢、
当材料直径相同时，碳素弹簧钢丝和合金弹簧钢丝的抗 拉强度相差很小，但屈强比差别较大。65钢为0.7， 60Si2Mn钢为0.75、50CrVA钢为0.9。屈强比高，弹簧可承 受更高的应力。
(2) 高的疲劳强度 弯曲疲劳强度σ-1和扭转疲劳强度τ-1
越大，则弹簧的抗疲劳性能越好。
(3) 好的材质和表面质量 夹杂物含量少，晶粒细小，表 面质量好，缺陷少，对于提高弹簧的疲劳寿命和抗脆性断 裂十分重要。
(2) 疲劳断裂 在交变应力作用下，弹簧表面缺陷(裂纹、折迭、刻 痕、夹杂物)处产生疲劳源，裂纹扩展后造成断裂失效。
(3) 快速脆性断裂 某些弹簧存在材料缺陷(如粗大夹杂物，过多脆 性相)、加工缺陷(如折迭、划痕)、热处理缺陷(淬火温度过高导致晶 粒粗大，回火温度不足使材料韧性不够)等，当受到过大的冲击载荷 时，发生突然脆性断裂。
交变应力，还可造成曲轴的扭转和弯曲振动，产生附加应力； 应力分布不均匀；曲轴颈与轴承有滑动摩擦。
（2）性能要求 曲轴的失效形式主要是疲劳断裂和轴颈严 重磨损。因此材料要有高强度、一定的冲击韧性、足够弯曲、 扭转疲劳强度和刚度，轴颈表面有高硬度和耐磨性。
（3）曲轴材料
锻钢曲轴：优质中碳钢和中碳合金钢，如35、40、45、 35Mn2、40Cr, 35CrMo钢等；
C620车床主轴简图
主轴用45钢制造。
☆ 做一做：制定工艺路线 载荷较大的主轴用40Cr钢制造。 承受较大冲击载荷和疲劳载荷的主轴用合金渗碳钢（20Cr或20CrMnTi）
金属材料及工艺课件：机械零件的失效与选材原则-
作用；軸與軸上零件有相對運動，相互間存在摩擦和磨損； 軸在高速運動時承受衝擊載荷及超載載荷。性能要求： a. 良好的綜合性能：足夠的強度、塑性和一定的韌性，以防 超載斷裂。 b. 高疲勞強度，以防疲勞斷裂。 c. 足夠的淬透性，以防磨損失效。 d. 良好的切削加工性能。
② 軸類零件的用材特點 • 承受交變拉應力的軸類零件 • 主要承受彎曲和扭轉應力的軸類零件 • 磨損嚴重且受較大衝擊的軸類零件 • 高精度高速轉動的軸類零件
2. 零件失效的原因 ① 設計因素：如設計有誤, 則機械設備或零件將不能使用
或過早失效。 ② 材質因素：材質除選材不當外，材質內部缺陷、毛坯加
工(鑄鍛焊)工藝或冷熱加工(特別是熱處理)工藝過程產 生的缺陷是導致失效的重要因素。 ③ 製造(工藝)因素：工藝製造條件往往是達不到設計要求 而導致零件失效的一個重要因素。如零件在鍛造過程中 產生的夾層、冷熱裂紋，焊接過程的未焊透、偏析、冷 熱裂紋，鑄造過程的疏鬆、夾渣，機加工過程的尺寸公 差和表面粗糙度不合適等。
b. 脆性斷裂：斷裂前無塑性變形；脆斷時承受的工作應力 較低，通常不超過材料的屈服強度，甚至不超過常規的 許用應力，所以又稱為低應力脆斷；脆性斷裂以零件內 部存在的宏觀裂紋(如肉眼可見的0.1 mm～1 mm)作為源 開始的；中、低強度鋼在10 ℃～15 ℃以下會由韌性狀 態轉變為脆性狀態（韌-脆轉變）。
擦力。 d. 齒輪的失效形式：疲勞斷裂、齒面磨損、齒面接觸疲勞
破壞、超載斷裂
② 齒輪用材的特點 a. 調質鋼齒輪： • 耐磨性要求較高，衝擊韌度要求一般的硬齒面齒輪。 • 對硬度要求不高的軟齒面齒輪 b. 滲碳鋼齒輪： • 用於製造速度高、重載荷、衝擊大的硬齒面齒輪，如汽
車拖拉機變速齒輪
2. 軸類零件的選材 ① 工作條件和性能要求：軸主要是受交變彎曲、扭轉的複合
② 軸類零件的用材特點 • 承受交變拉應力的軸類零件 • 主要承受彎曲和扭轉應力的軸類零件 • 磨損嚴重且受較大衝擊的軸類零件 • 高精度高速轉動的軸類零件
2. 零件失效的原因 ① 設計因素：如設計有誤, 則機械設備或零件將不能使用
或過早失效。 ② 材質因素：材質除選材不當外，材質內部缺陷、毛坯加
工(鑄鍛焊)工藝或冷熱加工(特別是熱處理)工藝過程產 生的缺陷是導致失效的重要因素。 ③ 製造(工藝)因素：工藝製造條件往往是達不到設計要求 而導致零件失效的一個重要因素。如零件在鍛造過程中 產生的夾層、冷熱裂紋，焊接過程的未焊透、偏析、冷 熱裂紋，鑄造過程的疏鬆、夾渣，機加工過程的尺寸公 差和表面粗糙度不合適等。
b. 脆性斷裂：斷裂前無塑性變形；脆斷時承受的工作應力 較低，通常不超過材料的屈服強度，甚至不超過常規的 許用應力，所以又稱為低應力脆斷；脆性斷裂以零件內 部存在的宏觀裂紋(如肉眼可見的0.1 mm～1 mm)作為源 開始的；中、低強度鋼在10 ℃～15 ℃以下會由韌性狀 態轉變為脆性狀態（韌-脆轉變）。
擦力。 d. 齒輪的失效形式：疲勞斷裂、齒面磨損、齒面接觸疲勞
破壞、超載斷裂
② 齒輪用材的特點 a. 調質鋼齒輪： • 耐磨性要求較高，衝擊韌度要求一般的硬齒面齒輪。 • 對硬度要求不高的軟齒面齒輪 b. 滲碳鋼齒輪： • 用於製造速度高、重載荷、衝擊大的硬齒面齒輪，如汽
車拖拉機變速齒輪
2. 軸類零件的選材 ① 工作條件和性能要求：軸主要是受交變彎曲、扭轉的複合
机械零件的失效与选材讲义课件
机械零件的失效与选材讲义课件1. 引言对于机械工程师来说，了解机械零件的失效原因以及合适的选材非常重要。
机械零件的失效不仅会导致设备损坏，还会带来安全隐患和生产中断。
因此，在设计和制造机械零件时，必须从材料的选择及使用环境等方面综合考虑，以确保机械零件能够正常工作并具有足够的寿命。
本讲义将介绍机械零件失效的常见原因，并详细讲解选材的重要性和一些常用的选材方法。
希望通过这次讲义，能够提高大家对机械零件失效与选材的认识，并能够在实际工作中应用相关的知识。
2. 机械零件的失效原因机械零件的失效可以归纳为以下几个方面：2.1 疲劳失效疲劳失效是指材料在经过多次加载和卸载的作用下，发生裂纹并最终断裂的现象。
疲劳失效是机械零件最常见的失效形式之一。
其主要原因有材料的疲劳强度不足、应力集中、工作条件不当等。
2.2 磨损失效磨损失效是指材料表面与其他物体之间的接触摩擦引起的更替、切割和磨损等现象。
磨损失效会导致机械零件尺寸偏差、表面粗糙度增加、机械性能下降和能耗增加。
减少磨损失效的关键在于选择合适的摩擦材料、润滑方式和工作条件。
2.3 腐蚀失效腐蚀失效是指材料在特定环境条件下受到氧化、酸碱腐蚀等作用而发生损坏的现象。
腐蚀失效不仅会导致机械零件表面损坏，还会影响机械属性和功能。
在设计机械零件时，需要选择能够抵抗腐蚀的材料，并采取防腐措施。
2.4 强度失效强度失效是指材料在受到超过其承载能力的载荷作用下发生破坏的现象。
强度失效可能是由于设计不当、材料强度不足、载荷突然增大等原因引起的。
在选材时，需要合理考虑机械零件的受力情况，并选择强度合适的材料。
3. 机械零件的选材方法机械零件的选材过程需要综合考虑以下几个要素：3.1 功能要求机械零件的功能要求是选材的首要考虑因素之一。
不同的机械零件需要具备不同的功能，例如强度要求、耐磨性要求、耐蚀性要求等。
选材时需要根据机械零件的实际工作条件，选择具备相应功能的材料。
3.2 工作条件机械零件的工作条件包括温度、湿度、压力、腐蚀介质等因素。
机械零件的失效与选材
工程上一般不用于受力较大的、重要的结构零件。但由于其原 料丰富、生产能耗较低（为钢的1/10、铝的1/20），密度低 、弹性较好且减振、耐磨，故适合于制造受力不大的普通结构 件及减振、耐磨或密封零件，如轻载传动齿轮、轴承、紧固件 、密封件和轮胎等。
陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的受力零件 ；目前主要应用领域是建筑陶瓷和功能材料。
废气排放少 材料回收及降解
重要金属的世界储量
可用年数 再生率(%)
Fe 128
31.7
Al
35
16.9
Cu 32
40.9
Байду номын сангаасZn 24
21.2
W
47
Ag 15
41.0
Mn 14
Ni
49
第二 节 典型零部件选材及工艺分析
一、工程材料的应用概况 金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料是目前最主要
的四大类工程材料。 高分子材料的强度与刚度低、尺寸稳定性较差且易老化，在
金属材料,尤其是钢铁材料，与其它工程材料相比，在力学 性能、工艺性能和生产成本这三者之间保持着最佳的平衡，具 有最强的竞争力，故金属材料仍然是机械工程材料的主力军。 从这个意义上来讲，人类仍然生活在以钢铁材料为主的“铁器 时代”。以载重汽车用材的重量为例，钢占65％、铸铁占20 ％、有色金属占3％、非金属材料约占12％。在轻型汽车和轿 车中，非金属材料的用量虽有所增加，但金属材料仍占主体。
2、断裂失效 机械零件因断裂而产生的失效。
（1）韧性断裂失效 断裂前有明显的塑性变形。 宏观变形方式为颈缩，典型断口呈韧窝状，韧窝是由于空洞
的形成、长大并连接而导致韧性断裂产生的。 （2）脆性断裂失效
断裂前无塑性变形。疲劳断裂、应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳断 裂和蠕变断裂等均属于脆性断裂。
陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的受力零件 ；目前主要应用领域是建筑陶瓷和功能材料。
废气排放少 材料回收及降解
重要金属的世界储量
可用年数 再生率(%)
Fe 128
31.7
Al
35
16.9
Cu 32
40.9
Байду номын сангаасZn 24
21.2
W
47
Ag 15
41.0
Mn 14
Ni
49
第二 节 典型零部件选材及工艺分析
一、工程材料的应用概况 金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料是目前最主要
的四大类工程材料。 高分子材料的强度与刚度低、尺寸稳定性较差且易老化，在
金属材料,尤其是钢铁材料，与其它工程材料相比，在力学 性能、工艺性能和生产成本这三者之间保持着最佳的平衡，具 有最强的竞争力，故金属材料仍然是机械工程材料的主力军。 从这个意义上来讲，人类仍然生活在以钢铁材料为主的“铁器 时代”。以载重汽车用材的重量为例，钢占65％、铸铁占20 ％、有色金属占3％、非金属材料约占12％。在轻型汽车和轿 车中，非金属材料的用量虽有所增加，但金属材料仍占主体。
2、断裂失效 机械零件因断裂而产生的失效。
（1）韧性断裂失效 断裂前有明显的塑性变形。 宏观变形方式为颈缩，典型断口呈韧窝状，韧窝是由于空洞
的形成、长大并连接而导致韧性断裂产生的。 （2）脆性断裂失效
断裂前无塑性变形。疲劳断裂、应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳断 裂和蠕变断裂等均属于脆性断裂。
第一章机械零件的失效分析ppt课件
➢经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
美国1983年统计：零件失效造成的经济损失每 年可达3400亿美元 德国：零件失效造成的损失每年可达700亿马克
➢经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
弹性极限（ se ）： 衡量材料最大弹性 变形的抗力指标
se＝Pe / Fo 比例极限（sp）： 保证材料的弹性变 形能按正比关系变 化的最大抗力指标
sp＝PP / Fo
低碳钢拉伸时的应力应变曲线
➢经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
二、过量变形失效
1.过量弹性变形失效及抗力指标
材料在弹性变形范围内，应力和应变遵守虎克定律
单向拉伸时的弹性模量：
Es P A
EA＝P/ε
EA：零件产生单位弹性变形所需的载荷大小
刚度：零件抵抗弹性变形的能力
➢经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
屈服极限（sS ＝Ps / Fo）：材料抵抗起始塑性 变形的抗力指标 为避免零件发生塑性变形或发生过量塑性变形失 效，产品设计时应以屈服极限为依据
加工硬化：由塑性变形导致的材料强度 升高、塑性降低现象
机械工程材料课件Material
毛坯由铸造或锻轧加工获得。如果用型材直接加工成零件，则因材料 出厂前已经退火或正火处理，可不必再进行热处理。 一般情况下的毛坯的正火或退火，不单是为了消除铸造、锻造的组织 缺陷和改善加工性能，还赋予零件必要的机械性能，因而也是最终热 处理。由于零件性能要求不高，多采用比较普通的材料制造。它们的 工艺性能都比较好。
8-1 零件的失效分析
3、加工工艺不当：零件在加工和成型过程中，由于采用的工
艺不正确，可能造成种种缺陷。 ① 冷加工常出现的缺陷是：表面光洁度太低，存在较深的刀
痕，磨削裂纹等； ② 热变形中最容易产生的缺陷是过烧、过热和带状组织等； ③ 热处理中，工序的遗漏，淬火冷却速度不够，表面脱碳，
淬火变形，开裂等，都是造成零件失效的重要原因。尤其当零件 厚度不均匀，截面变化急剧，结构不对称时，热处理工艺对零件失 效的影响，更应特别注意。
性有关。强韧性愈好，耐磨性也愈好。表面硬化处理可以有效的减小
c、粘着磨损：
粘着磨损。渗硫并不提高硬度，但表面形成的硫化铁，摩擦系数小， 可防止粘着。降低表面粗糙度和选用热稳定性高的合金钢等，均可减
轻粘着磨损。
② 表面疲劳失效：
零件表面在交变接触应力的作用下，产生的一种表面疲劳损坏现象称为疲劳 磨损，又称为接触磨损，常发生在齿轮和滚动轴承等零件的接触表面上。受 材料的冶金质量，零件表面光洁度，表面硬度和表面强硬化处理等因素的影 响。
第8章 机械零件的失效与选材
第一节 零件的失效分析 第二节 零件的选材
8-1 零件的失效分析
一 零件的失效：
1、零件失效： 零件由于某种原因（由于承受载荷、运动表 面间的互相摩擦以及各种介质的作用，丧失了预定的功能时，即它 发生了失效。指：
① 零件完全破坏，不能继续工作； ② 严重损伤，继续工作不安全； ③ 虽能安全工作，但不能满意的起到预期作用。
8-1 零件的失效分析
3、加工工艺不当：零件在加工和成型过程中，由于采用的工
艺不正确，可能造成种种缺陷。 ① 冷加工常出现的缺陷是：表面光洁度太低，存在较深的刀
痕，磨削裂纹等； ② 热变形中最容易产生的缺陷是过烧、过热和带状组织等； ③ 热处理中，工序的遗漏，淬火冷却速度不够，表面脱碳，
淬火变形，开裂等，都是造成零件失效的重要原因。尤其当零件 厚度不均匀，截面变化急剧，结构不对称时，热处理工艺对零件失 效的影响，更应特别注意。
性有关。强韧性愈好，耐磨性也愈好。表面硬化处理可以有效的减小
c、粘着磨损：
粘着磨损。渗硫并不提高硬度，但表面形成的硫化铁，摩擦系数小， 可防止粘着。降低表面粗糙度和选用热稳定性高的合金钢等，均可减
轻粘着磨损。
② 表面疲劳失效：
零件表面在交变接触应力的作用下，产生的一种表面疲劳损坏现象称为疲劳 磨损，又称为接触磨损，常发生在齿轮和滚动轴承等零件的接触表面上。受 材料的冶金质量，零件表面光洁度，表面硬度和表面强硬化处理等因素的影 响。
第8章 机械零件的失效与选材
第一节 零件的失效分析 第二节 零件的选材
8-1 零件的失效分析
一 零件的失效：
1、零件失效： 零件由于某种原因（由于承受载荷、运动表 面间的互相摩擦以及各种介质的作用，丧失了预定的功能时，即它 发生了失效。指：
① 零件完全破坏，不能继续工作； ② 严重损伤，继续工作不安全； ③ 虽能安全工作，但不能满意的起到预期作用。
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脆性断裂 (1) 宏观特征 断(2口) 微一观般特与征正应力垂直，断口表面平齐， 断口脆边性缘断没裂有的剪微切观“判唇据口是”解(理或花很样小和)。沿晶断 口形态。
脆性断裂实物 脆性断裂断口(解理花样) 沿晶断口(冰糖花样)
解理断裂 因原子间结合键的破坏而造成 的穿晶断裂。
断裂速度快，一般钢中的解理速度大约是 1030 m/s，在低温和三向应力状态时更快；
韧性（塑性）断裂实物
韧性断裂断口（韧窝）
2. 脆性断裂
断裂前无塑性变形。 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。 脆性断裂以零件内部存在的宏观裂纹(如肉 眼可见的0.1 mm～1 mm)作为源开始的。 中、低强度钢在10 ℃～15 ℃以下会由韧性 状态转变为脆性状态（韧-脆转变）。
三、安装调试因素
安装过程达不到要求的质量指标，导致零件 失效。
●啮合传动件(齿轮、杆、螺旋等)的间隙不 合适(过松或过紧，接触状态未调整好)；
●连接零件必要的“防松”不可靠； ●铆焊结构的必要探伤检验不良； ●润滑与密封装置不良等； ●初步安装调试后，未按规定进行逐级加载 跑合。
四、材质因素
●选材不当使零件达不到设计要求而导致失 效。
塑性断裂 脆性断裂 疲劳断裂 蠕变失效断裂
二、断口的分析方法 断口分析是断裂失效分析的关键。
金属材料的室温拉伸或冲击
试样的断口宏观观察，可以看到
断口分为：
F - 纤维状区
R - 放射状区
S - 剪切唇区
断口Biblioteka 三、断裂形式1. 韧（塑）性断裂 断裂前有明显的塑性变形。 (1) 宏观特征 宏(2观) 微变观形特方征式为颈缩，典型断口为杯锥状 断口韧，窝底是部金成属纤韧维性状断剪裂切的断微口观，主其要平特面征和，拉是 伸塑轴 性大 变致 形成产4生5的角显。微空洞生成、长大、聚集、 相互连结导致断裂留下的痕迹。
二、塑性畸变失效
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)。
●钢结构房梁承载过重发生塑性变形弯曲， 导致倒塌；
●螺栓严重过载被拉长，失去紧固作用。
防止零件塑性畸变的措施：采用屈服强度 高的材料，进行合理的热处理，防止超载。
三、翘曲畸变失效
尺寸与方向上产生复杂变形，形成翘曲， 导致失效。
客车空气压缩机皮带轮断裂失效分析 某大型客车空气压缩机 皮带轮破断，空气压缩机 停止工作。气压不足、刹 车失灵。造成重大交通事 故。
空气压缩机工作时，皮带轮辐条受弯矩、剪切力的 联合作用和强烈震动，产生疲劳裂纹。裂纹扩展，辐 条断裂。
皮带轮断裂过程
汽车板簧断裂失效分析
某货车板簧断裂，发生交 通事故。
翘曲畸变往往是由温度、外加载荷、受力 截面、材料组成等不均匀性引起。特别是高 温所导致的形状翘曲最为严重。
●受力钢架翘曲变形； ●壳体在高温下形状翘曲。
增加零件截面、截面形状设计合理。采用 弹性模量高、屈服强度高的材料，防止超载。
8.2.2 断裂失效
断裂失效 机械零件因断裂而产生的失效。
一、断裂失效的分类
失效导致严重事故
失效因素
一、设计因素
为了保证产品质量，必须精心设计，精心施 工。
根据零件工作条件、可能发生的失效模式， 提出技术指标，确定合适的材质、尺寸、结构， 提出必要的技术文件。
如设计有误, 则机械设备或零件将不能使用 或过早失效。
二、制造(工艺)因素
工艺缺陷是零件失效的重要因素。 ●零件在铸造过程中产生的疏松、夹渣； ●锻造过程中产生的夹层、冷热裂纹； ●焊接过程中未焊透、偏析、冷热裂纹； ●机加工过程的尺寸公差和表面粗糙度不合 适； ●热处理产生的缺陷，如淬裂、硬度不足、 回火脆性； ●精加工磨削中的磨削裂纹等。
疲劳断裂实物
疲劳断裂显微形貌
(2) 蠕变断裂 在高温下钢的强度较低，当受一定应力作用 时，变形量随时间而逐渐增大的过程，这种过 程叫蠕变，产生的断裂叫做蠕变断裂。
蠕变断裂
引起零件断裂的因素多而复杂，对材料的 性能需要综合考虑。如屈服强度、塑性、断 裂韧性、疲劳强度等。
防止断裂的措施： 采用材质好、强度高、韧性好的材料。 防止超载。 注意环境的影响。
8.2 零件失效形式
8.2.1 畸变失效
畸变有两种类型： 尺寸畸变或体积畸变(长大或缩小) 形状畸变(如弯曲或翘曲)
发生畸变的零件不能承受所规定载荷，不能 起到规定的作用，与其他零件的运转发生干扰， 导致零件失效。
一、弹性畸变失效
不恰当的弹性变形量导致失效。 ●受拉、压的杆类零件，过大的弹性畸 变量导致支承件(如轴承)过载。 ●受弯、扭的轴类零件，过大的弹性畸 变量会造成轴上啮合零件的严重偏载，啮 合失常，甚至咬死，导致传动失效； ●某些控制元件，如温控元件，过大的 弹性畸变量使精度无法保证。 防止弹性畸变的主要措施：增加零件截面、 采用弹性模量高的材料，防止超载。
●材质内部缺陷、毛坯加工(铸锻焊)工艺或 冷热加工(特别是热处理)工艺过程产生的材料 内部缺陷导致失效。
五、运转维修因素
●不正确的运转工况参数(载荷、速度等) 导致零件失效。
●忽视维修，未进行定期大、中、小检 修
●润滑条件未保证, 润滑剂和润滑方法不 合适
老师提示 在影响失效的基本因素中，特 别要强调人的因素，即注意人的素质条件 的影响。
“十五”国家级规划教材《工程材料》第3版配套 课件
第8章
第8章 机械零件的失效 与选材原则
内容提要：
介绍各种失效形式：畸变失效、断裂失效、 磨损失效及腐蚀失效。
阐述机械零件选材原则。
学习目标：
了解各种失效形式特点。掌握机械零件选材 原则。
8.1 机械零件的失效及失效分析
失效 零件由于某种原因，导致其尺寸、 形状、或材料的组织与性能发生变化而 不能完满地完成指定的功能。
沿着特定的晶面(称为解理面)发生，这些 晶面一般是属于低指数的。
在不同高度的平行解理面之间产生解理台 阶。裂纹扩展过程中，台阶相互汇合，形成 河流花样，河流的流向与裂纹扩展方向一致。
3. 其它断裂失效形式
(1) 疲劳断裂 在交变应力作用下，虽然零件所承受的应力低 于材料的屈服点，但经过较长时间的工作而产生 裂纹导致发生断裂，称金属的疲劳断裂。