汽车零部件失效的概念及分类

二、粘 着磨 损
1.定义
摩擦副相对运动时，由于固相焊合（两摩擦表面金属直 接接触形成粘和点），接触表面的材料由一个表面转移 到另一个表面的现象。
2.磨损表面特征：
擦伤、锥形坑、鱼鳞片状、麻点、沟槽
3.举 例
内燃机的铝活塞与缸壁、滑动轴承等
4.影响因素
材料、滑动速度、温度、润滑条件
2.磨损表面特征：
刮伤、沟槽擦伤
3.举 例
内燃机的气缸壁
4.磨料的来源
对汽车发动机来说，空气中的尘埃、燃润料里的夹杂 物、零件在摩擦过程中剥落的磨屑
4.影响因素
磨料的粒度、硬度和尺寸、材料的断裂韧性及材料的弹 性模数
5.减少磨料磨损的措施
避免汽车在含尘率大的土路上列队行驶；防止燃油、润 滑油在储存及运输过程中混入机械杂质；改善发动机的 空气滤清器、燃油滤清器和机油滤清器的滤清质量；密 封曲轴箱、变速器壳体、进气管道接头；加强总成装配 前的清洁工作。
5.改善措施
适当润滑（保护表面防止氧化）；减少震动总次数和振 幅；提高硬度和选择适当的材料配合副；适当的过盈配 合；材料表面硫化处理、磷化处理、表面镀层。
第三节 汽车零部件疲劳断裂失效及其机理
1.定义 由于循环负荷或交变应力作用所引起的断裂现象 2.分类
无裂纹零件疲劳断裂失效 （曲轴、连杆、齿轮）
零件在外力作用下发生弹性挠曲的挠度超过许用值（应 力并未超过弹性极限）而破坏零件间相互位置精度的现 象。
（2）塑性变形失效
零件的工作应力超过材料的屈服极限因塑性变形而导致 的失效
高周疲劳（应力循环次数 ≥ 104）
裂纹零件疲劳断裂失效 （各种大构件） 低周疲劳（应力循环次数 ≤ 104）
3.失效机理 滑移—微观裂纹产生（疲劳裂纹源的萌生阶段）—微观
裂纹连接—宏观裂纹扩展（疲劳裂纹的扩展阶段）—断 裂失效
4.提高汽车零件抗疲劳断裂的方法 1）延缓疲劳裂纹萌生时间
零件材料、热处理的金相组织、表面粗糙度、接触精度、 润滑状态。
5.减少疲劳磨损的措施
提高材料的强度、硬度及零件摩擦表面间的润滑油粘度
四、腐蚀磨损
1.定义
零件表面在摩擦过程中，表面金属与周围介质发生化学 （金属在不导电介质中的腐蚀）或电化学腐蚀（金属在 导电介质中的腐蚀）。
2.磨损表面特征：
2）应用 金属在酸、碱、盐溶液及潮湿空气中的腐蚀。 3）改善的措施 采用覆盖层 （1）金属：镀铬、锡 （2）非金属：油漆，塑料
汽车零部件变形失效及其机理
1.定义
零件在使用过程中，由于承载或内部应力的作用，使零 件的尺寸和形状改变的现象。
2.分类
（1）弹性变形失效
5.减少粘 着磨损的措施
提高硬度、降低温度、速度、改善润滑条件。
三、表面疲劳磨损
1.定义
两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料产生疲劳 裂纹和分离出微片或颗粒的现象。
2.磨损表面特征：
裂纹、麻点、剥落
3.举 例
滚动轴承、齿轮副、凸轮和挺杆、滑动轴承等
4.影响因素
强化金属合金表面（喷丸、表面热处理）；提高金属材 料的纯洁度；提高零件表面完整性设计水平，避免应力 集中。
2）降低疲劳裂纹扩展的速率 止裂孔法；扩孔清除法；刮磨修理法
3）提高疲劳裂纹门槛值（疲劳裂纹不扩展（稳定）的 最高应力强度。
第四节 汽车零部件腐蚀失效及其机理
零件的腐蚀 零件受周围介质作用而引起的损坏。（汽车零件20﹪因
腐蚀而失效）
一、化学腐蚀失效机理 1）定义 金属零件与介质直接发生化学作用而引起的损伤。 2）应用 金属在干燥空气中的氧化；在不导电介质中的腐蚀。 二、电化学腐蚀失效机理 1）定义 两个不同的金属在一个导电溶液中形成一对电极，产生
电化学反应，使充当阳极的金属被腐蚀。（腐蚀同时拌 有电流产生。）
第二章 汽车零部件的失效模式及其分析
第一节 汽车零部件失效的概念及分类
汽车零部件失效分析的目的
研究汽车零部件丧失其规定功能的原因、特征和规律， 提出改进和预防措施，提高汽车可靠性和使用寿命。
一、基本概念 1）失效： 汽车零部件失去原设计所规定的功能。（包含功能降低
和有严重损伤或隐患、继续使用会失去可靠性及安全性) 2）失效模式 失效的表现形式 3）失效机理： 导致零部件失效的物理、化学或机械的变化原因 二、失效的基本类型
有反应物生成（形成膜或颗粒）
3.举 例
曲轴轴颈的氧化磨损、气缸套的低温腐蚀） 4.分类 1）氧化磨损 2）特殊介质腐蚀磨损 3）气蚀（穴蚀） 4）氢致磨损
5.影响因素
介质的性质、介质作用在摩擦表面的状态及摩擦材料的 性能
6.改善措施
用合金化法增加材料的耐腐蚀性；去除残留拉应力
五、微动磨损
1.定义
两紧配合的接触表面相对低振幅的振动而引起表面复合 磨损出现材料损失的现象。
2.磨损表面特征：
复合形式（粘 着、氧化、磨料的组合）磨损。有较集 中的凹坑。
3.举 例
静配合的轴与孔表面，联接件（花键、销、螺钉）
4.影响因素
材料的性能、滑动距离、载荷、振动频率和振幅
失效类型 失 效 模 式
举
例
磨 损 磨料磨损、表面 气缸工作表面“拉缸”、曲 疲劳磨损、腐蚀 轴“抱轴” 磨损
疲劳断裂 腐蚀疲劳,热疲劳 曲轴断裂、齿轮轮齿折断
腐 蚀 化学腐蚀, 穴蚀 湿式气缸套外壁麻点、孔穴
变 形 过量弹性变形 过量塑性变形
老 化 龟裂、变硬

曲轴的弯曲、扭曲，基础件 (气缸体、变速器壳)变形│
橡胶轮胎、塑料器件
三、零件失效的基本原因 1.工作条件 1)零件的受力状况 (1)载荷的类型 (2)载荷在零件中的应力状态 2)零件的工作环境 2.设计制造 3.使用与维修
第二节 汽车零部件磨损失效模式与失效机理
一、磨料磨损
1.定义
在摩擦过程中，因硬质颗粒或硬的凸出物划伤摩擦表面 而引起材料脱落的现象。