第七章汽车零件的选材PPT格式课件下载.ppt

1、不能承受所规定载荷，不能起到规定的作：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。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弹性变形失效材料刚度不足，受力过程材料刚度不足，受力过程中产生过量弹性变形或弹性失稳。中产生过量弹性变形或弹性失稳。影响弹性畸变的影响弹性畸变的主要因素主要因素有：零件形状、有：零件形状、尺寸、材料的弹性模量、零件工作的温度、尺寸、材料的弹性模量、零件工作的温度、载荷的大小。载荷的大小。零件失效形式过量变形失效塑性畸变失效塑性畸变失效是外加应力超过零件材料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的屈服极限时发生明显

2、的塑性变形（永久变永久变形形）。引起零件塑性畸变的引起零件塑性畸变的因素因素，除在弹性畸变中，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。理不良。零件失效形式过量变形失效翘曲畸变失效翘曲畸变失效是一种大小与方向上常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。外形，从而导致严重的翘曲畸变失效。翘曲畸变往往是由温度、外加载荷、受力翘曲畸变往往是由温度、外加载

3、荷、受力截面、材料组成等所引起的不均匀性的组截面、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。的形状翘曲最为严重。零件失效形式2 2 断裂失效断裂失效 机械零件因断裂（特别是突然断裂）而产机械零件因断裂（特别是突然断裂）而产生的失效称为断裂失效。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、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脆性断裂、疲劳断裂及蠕变失效断裂等从断口可分析断裂失效的种类，是分析的核心，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

4、效分析的向导，指引断裂失效分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。析少走弯路。韧性断裂的特征宏观特征：宏宏观特征：宏观变形方式为观变形方式为颈缩，典型断颈缩，典型断口为杯锥状断口为杯锥状断口，底部成纤口，底部成纤维状剪切断口，维状剪切断口，其平面和拉伸其平面和拉伸轴大致成轴大致成4545 角。角。塑性材料拉伸后的实物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。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

5、裂纹脆性断裂总是以零件内部存在的宏观裂纹（如肉眼可见的（如肉眼可见的0.1mm0.1mm1mm1mm）作为源开）作为源开始的。这种宏观裂纹可以是在生产工艺过始的。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程中产生，还可能是由于疲劳或应力腐蚀而产生。而产生。脆性断裂实物零件失效形式3 3 磨损失效磨损失效 相互接触的一对金属表面，相对运动时金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属表面状态和尺寸改变的现象称为磨损磨损。磨损失效形式粘着磨损两个金属表面的微凸部分在两个金属

6、表面的微凸部分在局部高压下产生局部粘结局部高压下产生局部粘结（固固相粘着相粘着），使材料从一个表面，使材料从一个表面转移到另一表面或撕下作为转移到另一表面或撕下作为磨料留在两个表面之间，这磨料留在两个表面之间，这一现象称为粘着磨损。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（被犁削形成沟漕）的磨损称为磨粒（料料）磨磨损。损。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，两个接触面作滚动或滚动滑动复合磨擦时

7、，在交变接触压应力作用下，使材料表面疲劳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而产生材料损失的现象称为表面疲劳磨损。表面疲劳磨损。l如汽车的齿轮副、凸轮副、滚动轴承的滚动如汽车的齿轮副、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。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、腐蚀磨损冲刷磨损冲刷磨损是由于含固态粒子的流体（常为液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。体）冲刷造成表面材料损失的磨损。腐蚀磨损腐蚀磨损是金属在摩擦过程中，同时与周围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，产生表层金属介质发生化学或电

8、化学反应，产生表层金属的损失或迁移现象。的损失或迁移现象。影响磨损失效的基本因素摩擦副材质摩擦副材质摩擦副的互溶性。相同金属、晶格类型、原子间距、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。料、石墨等），互溶性小，粘着倾向小。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夹

9、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。种磨损加剧。影响磨损失效的基本因素工况参数工况参数 包括接触应力、滑动距离和滑动速度、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。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可以减少磨损 合理的表面强化处理，一是改变组织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、粘有利于降低磨料磨损、表面疲劳磨损、粘着磨损等的磨损率。着磨损等的磨损率。零件失效形式4 4 腐蚀失效腐蚀失效腐蚀是金属暴露于活性介质环境中而发生

10、的一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。化学和电化学作用的结果。（1 1）均匀腐蚀）均匀腐蚀均匀腐蚀是在整个金属的表面均匀地发生。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：l被腐蚀的金属表面具有均匀的化学成分和显微被腐蚀的金属表面具有均匀的化学成分和显微组织组织l腐蚀环境包围的金属表面是均匀而且不受限制腐蚀环境包围的金属表面是均匀而且不受限制与障碍的与障碍的腐蚀失效（2 2）点腐蚀）点腐蚀 腐蚀集中于局部，呈尖锐小腐蚀集中于局部，呈尖锐小孔，进而向深度扩成孔穴甚至孔，进而

11、向深度扩成孔穴甚至穿透穿透（孔蚀孔蚀）。金属表面受破坏。金属表面受破坏处和未受破坏处形成处和未受破坏处形成“局部电局部电池池”，其中受破坏处是阳极，其中受破坏处是阳极，未受破坏处是阴极，腐蚀电流未受破坏处是阴极，腐蚀电流由阳极流向周围的阴极，阳极由阳极流向周围的阴极，阳极处很快被腐蚀成小孔。处很快被腐蚀成小孔。腐蚀失效（3 3）晶间腐蚀）晶间腐蚀腐蚀发生于晶粒边界或腐蚀发生于晶粒边界或其近旁。其主要原因是其近旁。其主要原因是晶界处化学成分不均匀。晶界处化学成分不均匀。第二节 零件选材的原则及方法选材通常遵循三大原则：选材通常遵循三大原则：（1 1）使用性能原则：）使用性能原则：（2 2）工艺性

12、能原则：）工艺性能原则：（3 3）经济性原则：）经济性原则：用所选材料制造的零件在使用所选材料制造的零件在使用过程中具有良好的工作性用过程中具有良好的工作性能。能。所选材料能够确保零件便于所选材料能够确保零件便于加工。加工。所选材料能使产品具有较低所选材料能使产品具有较低的总成本。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。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，则必须根据要对一些特殊条

13、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。性能应满足使用要求。一、使用性能原则1.1.零件使用时的工作条件零件使用时的工作条件 （1 1）受力状况受力状况，主要是载荷的类型，主要是载荷的类型（例如动载、例如动载、静载、循环载荷或单调载荷等静载、循环载荷或单调载荷等）和大小；载荷的和大小；载荷的形式；载荷的特点等。形式；（2 2）环境状况环境状况，主要是温度特性、介质情况，主要是温度特性、介质情况等。等。（3 3）特殊要求特殊要求，如对导电性、磁性、热膨胀、，如对导电性、磁性、热膨胀、比重、外观等的要求。比重、外观等的要求。一、使用性能原则2.2.零件根据使用性能选材的步骤零件根据使用性能选材的步骤 通过对零件工作条件和失效形式的全面分通过对零件工作条件和失效形式的全面分析，确定零件对使用性能的