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工程機(jī)械維修李德泉目錄第一章 機(jī)械設(shè)備的老化與故障理論第二章 可靠性理論與維修理論第三章 摩擦與潤(rùn)滑第四章 機(jī)械零件的失效分析第五章 機(jī)械零件的修復(fù)技術(shù)與再制造 第六章 典型零件的修復(fù)第七章 機(jī)械修理過程的主要工藝及修理管理第八章 現(xiàn)在柴油機(jī)典型修理裝配工藝第九章 工程機(jī)械底盤修理第三章 摩擦與潤(rùn)滑 第一節(jié) 金屬表面特征 第二節(jié) 摩擦 第三節(jié) 潤(rùn)滑 摩擦學(xué)是研究材料（零件）的摩擦、磨損與潤(rùn)滑及其應(yīng)用的一門科學(xué)。摩擦是發(fā)生在相互運(yùn)動(dòng)零件表面之間的一種不可避免的自然現(xiàn)象。磨損是摩擦的必然結(jié)果。潤(rùn)滑則是改善摩擦、減緩磨損的有效方法。 第一節(jié) 金屬表面特征金屬零件表面的幾何特征金屬零件表面層的結(jié)構(gòu)金屬表面的邊界膜金屬表面的接觸特性 1、1 金屬表面特征根據(jù)表面的波距與波幅之比（L/H）將它們分為宏觀、中間及微觀偏差三種。 宏觀偏差的L/H＞1000； 中間偏差（或稱波紋度)的L/H在50～1000范圍內(nèi)； 微觀偏差（或稱粗糙度）的L/H＜50。 3.金屬表面的邊界膜 實(shí)際的固體表面會(huì)含有各種各樣的吸附構(gòu)質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，只要把固體表面放在一定的環(huán)境之中，固體表面就會(huì)與環(huán)境（如各種潤(rùn)滑劑）發(fā)生相互作用而形成不同的表面膜。這些表面膜可分成四種形式：物理吸附膜﹑化學(xué)吸附膜﹑化學(xué)反應(yīng)膜和氧化膜。 吸附膜：物理吸附膜 ，適用常溫、低速、輕載 化學(xué)吸附膜，適用中等溫度、速度、載荷 反 應(yīng)膜：化學(xué)反應(yīng)膜，適用重載、高溫、高速 氧化膜，只能起瞬時(shí)潤(rùn)滑作用 問題思考金屬的表面分析對(duì)研究摩擦的實(shí)際意義是什么？第二節(jié) 摩擦摩擦的定義及分類 1、摩擦定義 2、摩擦分類 3、摩擦實(shí)質(zhì)摩擦理論邊界摩擦機(jī)理影響摩擦的因素摩擦?xí)r表面上發(fā)生的現(xiàn)象潤(rùn)滑與摩擦 1、2 摩擦的分類 .定義：任意兩個(gè)相互接觸的物體，在外力作用下，當(dāng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)而接觸面具有阻止相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的作用的現(xiàn)象稱為摩擦。這種阻止兩物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的作用力叫做摩擦力。出現(xiàn)或發(fā)生摩擦現(xiàn)象的三個(gè)充分和必要條件是：兩物體或物體的兩個(gè)部分；要相互接觸即相互作用又相互約束；有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。摩擦有有害的一面，也有摩擦有益的一面。 1、3 摩擦機(jī)理概述早期的摩擦理論：機(jī)械理論、分子理論、分子——機(jī)械理論粘著理論 能量理論 1、4 影響摩擦的因素 1．潤(rùn)滑條件 ； 2．表面氧化膜 ； 3．材料性質(zhì) ； 4．載荷 ； 5．滑動(dòng)速度 ； 6．靜止接觸的持續(xù)時(shí)間 7．溫度 ； 8．表面粗糙度 。 1、5 摩擦?xí)r表面上發(fā)生的現(xiàn)象 1．表面化學(xué)效應(yīng) ； 2．金屬的轉(zhuǎn)移 ； 3．溫度作用形成溫度梯度，產(chǎn)生熱應(yīng)力。摩擦表面的溫度對(duì)它的摩擦學(xué)性能有很大影響：①改變表面的摩擦狀態(tài)；②硬度隨溫度升高而降低，表面易破壞，磨損要加劇；③使金屬的互溶性隨溫度升高而變化；④引起金屬的相變，改變材料結(jié)構(gòu)。 4．產(chǎn)生振動(dòng) ； 5．預(yù)位移 兩摩擦物體在做宏觀相對(duì)滑動(dòng)之前，表面間會(huì)出現(xiàn)微觀滑動(dòng)稱為預(yù)位移。 思考題如何理解摩擦理論對(duì)摩擦的解釋。影響摩擦因素中，那些不屬于線性關(guān)系。 第三節(jié) 潤(rùn)滑潤(rùn)滑的分類液體潤(rùn)滑的原理潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑系統(tǒng)摩擦與潤(rùn)滑摩擦按表面狀態(tài)分實(shí)際上是按其潤(rùn)滑狀態(tài)來劃分的。按潤(rùn)滑情況、潤(rùn)滑狀態(tài)分為無潤(rùn)滑、液體潤(rùn)滑、邊界潤(rùn)滑、半液體潤(rùn)滑和半干潤(rùn)滑等。相應(yīng)的摩擦按摩擦表面的潤(rùn)滑狀態(tài)分為：干摩擦、液體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦（半干摩擦和半液體摩擦）等。 干摩擦 摩擦表面之間沒有任何潤(rùn)滑介質(zhì)的潤(rùn)滑，稱為無潤(rùn)滑，即兩機(jī)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面直接接觸，處于干摩擦狀態(tài)。干摩擦系數(shù)一般在0.1~0.5之間或更高，干摩擦的磨損也比較強(qiáng)烈。 1.干滑動(dòng)摩擦 按運(yùn)動(dòng)形態(tài)分為靜摩擦和動(dòng)摩擦 最大靜摩擦力>動(dòng)摩擦力液體摩擦 1.液體摩擦的特點(diǎn) 摩擦發(fā)生在液體內(nèi)部，摩擦系數(shù)小； 工作表面不接觸，理論上講液體摩擦?xí)r沒有磨損，實(shí)際上磨損很小 2.實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的條件是：①兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦表面，必須沿著運(yùn)動(dòng)方向上有一個(gè)傾角，即能形成收斂的楔形間隙；②兩表面間應(yīng)該具有足夠大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，其運(yùn)動(dòng)方向必須從楔形間隙較大的一端向著較小的一端；③潤(rùn)滑油必須具有適當(dāng)?shù)恼扯�，能保證連續(xù)供應(yīng)，油量充足；④外載荷必須小于油膜所能承受的負(fù)荷極限值；⑤動(dòng)壓油膜必須將兩摩擦表面可靠地分隔開， 3.液體動(dòng)壓潤(rùn)滑利用摩擦表面形狀和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得潤(rùn)滑油自然產(chǎn)生油壓，把接觸著的兩個(gè)表面分開，這種情況稱為液體動(dòng)壓潤(rùn)滑。 形成油楔的原理 一對(duì)摩擦副，底板固定，另一物體以ν速度相對(duì)滑動(dòng)而形成油楔。 條件：運(yùn)動(dòng)物體表面上的潤(rùn)滑油的速度為ν 潤(rùn)滑油的流動(dòng)為層流，且不可壓縮。 滑動(dòng)速度越大、潤(rùn)滑油粘度越大，油膜的承載力越強(qiáng)。 4.液體靜壓潤(rùn)滑 通過壓力供油系統(tǒng)把具有一定壓力的高壓油供到摩擦表面的間隙中，將兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦表面分隔開，從而保證運(yùn)動(dòng)副在承受一定載荷的情況下處于液體潤(rùn)滑狀態(tài)的潤(rùn)滑方式，稱為液體靜壓潤(rùn)滑。 5.液體動(dòng)靜壓潤(rùn)滑 液體動(dòng)靜壓潤(rùn)滑兼有液體動(dòng)壓潤(rùn)滑和液體靜壓潤(rùn)滑的作用。 液體動(dòng)靜壓潤(rùn)滑系統(tǒng)根據(jù)工作原理分為三種基本類型，即 ① 靜壓浮起、動(dòng)壓工作； ② 動(dòng)靜壓混合作用； ③ 靜壓工作為主，動(dòng)壓工作為輔。 6.彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑 在綜合考慮流體動(dòng)壓效應(yīng)、彈性體接觸變形和潤(rùn)滑油壓粘特性三者基礎(chǔ)上而確立的壓力潤(rùn)滑油膜，將摩擦表面分離開來的潤(rùn)滑狀態(tài)稱為彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑，簡(jiǎn)稱彈流潤(rùn)滑。邊界摩擦邊界摩擦過程可分為兩個(gè)階段進(jìn)行： （1）邊界膜完全起作用階段 （2）邊界膜不能完全起作用階段 當(dāng)邊界膜能起很好的潤(rùn)滑作用時(shí)，摩擦系數(shù)取定于邊界膜內(nèi)部的剪切強(qiáng)度。由于它比干摩擦?xí)r金屬的剪切強(qiáng)度低得多，所以在這種情況下摩擦系數(shù)比干摩擦?xí)r的摩擦系數(shù)低得多；當(dāng)邊界膜部分被破壞后，值比較大，使摩擦系數(shù)升高。通常，在這種情況下的摩擦系數(shù)要比邊界膜完全起作用時(shí)的摩擦系數(shù)大3～4倍左右。 混合摩擦（半液體摩擦和半干摩擦）混合摩擦包括半液體潤(rùn)滑和半干潤(rùn)滑 液體潤(rùn)滑的油膜部分遭到破壞時(shí)，油膜破壞的部位就會(huì)出現(xiàn)摩擦表面的直接接觸，處于干摩擦或邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。如果這時(shí)液體潤(rùn)滑仍占主要地位，則稱為半液體潤(rùn)滑；如果油膜大部分遭到破壞，則稱為半干潤(rùn)滑。 半液體潤(rùn)滑和半干潤(rùn)滑時(shí)，液體潤(rùn)滑的油膜是不連續(xù)的，摩擦表面之間可能同時(shí)存在液體潤(rùn)滑、邊界潤(rùn)滑和干摩擦三種情況，其摩擦系數(shù)和磨損的大小在很大范圍內(nèi)變化。摩擦系數(shù)和磨損的大小取決于液體潤(rùn)滑油膜遭到破壞的程度、液體潤(rùn)滑油膜遭到破壞的部位是處于邊界的潤(rùn)滑狀態(tài)還是處于干摩擦狀態(tài)，以及遭到破壞的油膜恢復(fù)的能力等。 潤(rùn)滑的分類潤(rùn)滑介質(zhì) ：氣體潤(rùn)滑 、液體潤(rùn)滑 、半液體潤(rùn)滑 、固體潤(rùn)滑 。潤(rùn)滑劑的供應(yīng)方法有：分散或單獨(dú)潤(rùn)滑、集中潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑等。根據(jù)供油的時(shí)間和有否壓力分為：間歇潤(rùn)滑、連續(xù)潤(rùn)滑、常壓潤(rùn)滑、壓力潤(rùn)滑等。 潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑系統(tǒng) 常見的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑方式如圖所示 潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑系統(tǒng) 潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑方式如圖所示 對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)的要求： 保持潤(rùn)滑的質(zhì)量和可靠性； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)合理； 具有冷卻和加熱功能； 設(shè)置監(jiān)控裝置。 問題思考結(jié)合實(shí)例說明幾種潤(rùn)滑方式作業(yè) 1、潤(rùn)滑的方式有哪些？ 2、潤(rùn)滑的介質(zhì)有哪些？ 3、潤(rùn)滑的目的是什么?自己歸納總結(jié)一下。 4、從柴油機(jī)中我們學(xué)到了那些潤(rùn)滑裝置，液壓呢？第四章 機(jī)械零件的失效分析 第一節(jié) 機(jī)械零件的磨損 第二節(jié) 機(jī)械零件的變形 第三節(jié) 機(jī)械零件的斷裂 第四節(jié) 機(jī)械零件的腐蝕 零件在載荷（包括機(jī)械載荷、熱載荷、腐蝕及綜合載荷等）作用下喪失最初規(guī)定的功能時(shí)，即稱為失效。 一個(gè)機(jī)件處于下列三種狀態(tài)之一就認(rèn)為是失效：①完全不能工作；②不能完成規(guī)定功能；③不能可靠和安全地繼續(xù)使用。這三個(gè)條件可以作為機(jī)件失效與否的判斷原則。 機(jī)械零件的失效形式是按失效件的外部形態(tài)特征來分類的。大體包括：磨損失效、斷裂失效、變形失效和腐蝕與氣蝕失效。在生產(chǎn)實(shí)踐中，最主要的失效形式是零件工作表面的磨損失效；而最危險(xiǎn)的失效形式是瞬間出現(xiàn)裂紋和破斷，統(tǒng)稱為斷裂失效。 第一節(jié) 機(jī)械零件的磨損磨損的一般規(guī)律磨料磨損 1、磨料磨損分類 2、磨料磨損的機(jī)理 3、磨料磨損的影響因素分析 4、減少磨料磨損的措施粘著磨損 1、粘著磨損的機(jī)理 2、粘著磨損的類別 3、影響粘著磨損的因素 4、減少粘著磨損的措施疲勞磨損 1、疲勞磨損的機(jī)理與類型 2、提高抗疲勞磨損的途徑微動(dòng)磨損 1、微動(dòng)磨損的過程 2、減小微動(dòng)磨損的措施腐蝕磨損沖蝕磨損 1、硬粒子沖蝕 2、液滴沖蝕 3、氣蝕發(fā)生磨損的條件： 有相互接觸的表面 接觸表面間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng) 表面產(chǎn)生材料損失。 零件發(fā)生磨損的危害： 原有的尺寸、形狀和表面質(zhì)量發(fā)生改變； 破壞了配合副的配合性質(zhì) 零件精度喪失 機(jī)械效率下降 機(jī)械經(jīng)濟(jì)型下降 機(jī)械發(fā)生故障磨損的分類按摩擦表面破壞的機(jī)理，磨損分為磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動(dòng)磨損。至今尚無統(tǒng)一的方法，圖為德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)對(duì)磨損的分類。 磨損特性：是十分復(fù)雜的現(xiàn)象，也是復(fù)雜的多學(xué)科的問題 磨損的一般規(guī)律 零件磨損是有規(guī)律的，但磨損規(guī)律也各不盡相同。圖表示磨損過程的曲線稱為磨損曲線，用來表示動(dòng)配合摩擦副中配合副的磨損規(guī)律。 磨合階段（Ⅰ階段）如圖中的O1A段，又稱跑合階段。 穩(wěn)定磨損階段（Ⅱ階段） 如圖中的AB段。 急劇磨損階段（Ⅲ階段） 如圖中曲線B點(diǎn)以右部分。減緩磨損延長(zhǎng)配合副零件 使用壽命的方法適當(dāng)減小裝配間隙縮短磨合期降低正常磨損階段的磨損率 1、磨料磨損 是由硬顆�；蛴餐怀鑫镆�起材料破壞，分離出磨屑的磨損 一.磨料磨損分類 按力的作用特點(diǎn)、受磨損表面、相對(duì)硬度、相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分類的情況如圖所示。常用的是按摩擦表面所受的應(yīng)力和沖擊力的大小分為 鑿削式磨料磨損、 高應(yīng)力碾碎式磨料磨損 低應(yīng)力擦傷式磨料磨損。 磨料磨損的機(jī)理金屬材料的磨料磨損機(jī)理主要有：以微量切削為主的假說；以疲勞破壞為主的假說；以壓痕破壞為主的假說和斷裂起主要作用的假說幾種。 1.微切削機(jī)理 該機(jī)理認(rèn)為磨料磨損主要是由于磨料在金屬表面產(chǎn)生微觀切削作用造成的。疲勞破壞機(jī)理這一機(jī)理提出金屬同磨料摩擦?xí)r，主要的磨損原因并不是由于磨料切下切屑，而是金屬的同一顯微體積的多次重復(fù)變形發(fā)生金屬疲勞破壞導(dǎo)致小顆料從表層上脫落下來。也就是說，磨料對(duì)摩擦表面的法向力和切向力，使金屬表面承受交變接觸應(yīng)力造成材料的疲勞破壞。與此同時(shí)，也有微切削過程。壓痕破壞機(jī)理 顯微鏡觀察磨料磨損過程發(fā)現(xiàn)，當(dāng)拋光的塑性材料金屬表面緊貼在砂紙上時(shí)，個(gè)別磨料壓入表面。移動(dòng)試件時(shí)，壓入試件的磨料就犁耕金屬表面，使金屬表面受到嚴(yán)重變形產(chǎn)生壓痕，壓痕兩側(cè)的金屬，其它磨料很容易使其脫落。斷裂破壞機(jī)理當(dāng)磨料壓入和擦劃金屬表面時(shí)，壓痕處的金屬要產(chǎn)生變形。當(dāng)磨料壓入深度達(dá)到臨界深度時(shí)，伴隨壓入而產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力足以產(chǎn)生裂紋。在擦劃過程中產(chǎn)生的裂紋可出現(xiàn)兩種類型，垂直于表面的中間裂紋和從壓痕的底部向表面擴(kuò)展的橫向裂紋。當(dāng)橫向裂紋相交或擴(kuò)展到表面時(shí)，材料微粒便發(fā)生脫落，形成磨屑。 磨料磨損產(chǎn)生的原因材料和磨料的相互作用 磨料顆粒承受的載荷可分解成法向分力和切向分力。在法向分力作用下，磨料的棱角刺入材料表面；在切向分力作用下，磨料沿平行表面方向滑動(dòng)，若帶有銳利棱角，并具有合適迎角的磨料能切削材料而成切屑，使切槽底部及兩側(cè)擠壓產(chǎn)生塑性變形。如果磨料棱角不夠銳利或刺入表面角度不適合切削，會(huì)使材料表面產(chǎn)生犁溝變形。 磨料本身的磨損機(jī)理磨料的硬度與磨損有很大關(guān)系，磨料硬度小，將會(huì)被壓碎，磨料硬度高，磨損率會(huì)很大。 磨料磨損的影響因素分析磨料磨損的機(jī)理是屬于磨料磨粒的機(jī)械作用。它在很大程度上與磨粒的硬度、形狀、大小、固定程度以及載荷作用下磨粒與被磨材料表面的力學(xué)性能有關(guān)。 1．金屬摩擦面材料的性質(zhì) 一般情況下，金屬材料的硬度越高，耐磨性越好； 2．磨料性質(zhì) 磨料粒度對(duì)材料的磨損率存在一個(gè)臨界尺寸。磨料粒度的臨界值為60～100 ； 3.磨料的硬度Ha越大，磨損率越高。幾何形狀呈棱角狀的磨料其擠切磨損能力比呈圓滑狀磨料強(qiáng)； 4．其他因素 影響磨料磨損還有許多其他因素，例如摩擦表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式，磨損過程的工況條件等等。 減少磨料磨損的措施 1.減少磨料的進(jìn)入應(yīng)設(shè)法阻止外界磨料進(jìn)入磨擦副，并及時(shí)清除摩擦過程中產(chǎn)生的磨屑。具體措施為：對(duì)空氣、油料過濾；注意關(guān)鍵部位的密封；經(jīng)常維護(hù)、清洗、換油；在潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)中裝入吸鐵石、集屑房和濾清器堵塞報(bào)警裝置；及時(shí)清洗各種濾清器及更換濾芯等。 2.增加零件的抗磨性對(duì)工程機(jī)械中的許多遭受磨料磨損的零件，主要是選擇合適的耐磨材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)計(jì)；對(duì)軸頸與軸瓦、滾動(dòng)軸承、缸套與活塞、機(jī)械傳動(dòng)裝置等，提高摩擦副表面的制造精度；進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚恚粌山佑|表面采用一軟一硬的材料；粘著磨損粘著磨損的定義與機(jī)理粘著磨損是指兩個(gè)作相對(duì)滑動(dòng)的表面，在局部發(fā)生固相焊合，使一個(gè)表面的材料轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面的磨損。是干摩擦的結(jié)果 粘著磨損的機(jī)理 由于摩擦表面粗糙不平，兩摩擦表面實(shí)際上只是在一些微觀點(diǎn)上接觸。在重載或潤(rùn)滑不良時(shí)由于法向載荷的作用，接觸點(diǎn)的壓力很大，使金屬表面膜破裂，兩表面的裸露金屬直接接觸，引起塑性變形和表面局部溫度急劇升高，接觸表面金屬因此熔化且又迅速冷卻，在接觸點(diǎn)上發(fā)生焊合，即粘著。當(dāng)兩表面進(jìn)一步相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，粘著點(diǎn)便發(fā)生剪切及材料轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。在鄰近區(qū)域，凸出的材料又可能發(fā)生新的粘著。直至最后在表面上脫落下來，形成磨屑。這一過程可用圖表示。粘著磨損的過程可描述為：摩擦表面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，粘著點(diǎn)被剪切，隨后再粘著、再剪切，最后使摩擦表面破壞并形成磨屑。粘著磨損的大小與粘著點(diǎn)的剪切位置有關(guān)。根據(jù)粘著點(diǎn)與摩擦副材料強(qiáng)度、載荷工況及摩擦表面的破壞的程度，粘著磨損可分為輕微磨損、涂抹、擦傷、撕脫和咬死等類型。也可分為外部粘著磨損和內(nèi)部粘著磨損，多數(shù)是外部和內(nèi)部粘著磨損同時(shí)發(fā)生。 粘著磨損的破壞程度由輕到重。 重載高速條件下發(fā)生的粘著磨損叫熱粘著磨損；重載低速條件下發(fā)生的粘著磨損叫冷粘著磨損。 粘著磨損存在三條規(guī)律： 材料的磨損量與法向載荷成正比； 與滑動(dòng)距離成正比； 與較軟材料的屈服點(diǎn)或硬度成反比。粘著磨損發(fā)生的條件 1.摩擦表面潔凈，無吸附物、氧化層和潤(rùn)滑劑； 2.摩擦表面的成份和金相組織 互溶性越好易發(fā)生； 3.接觸面愈近愈易發(fā)生粘著磨損； 4.潤(rùn)滑及散熱不良，潤(rùn)滑油粘度太高或太低； 5.配合副表面粗糙度太低或太高； 6.接觸應(yīng)力（負(fù)荷）過大等。當(dāng)載荷較大或速度極高、摩擦表面溫度很高時(shí)，磨損率反而顯著下降，因?yàn)槁懵冻龅慕饘贂?huì)在高溫下迅速生成新的保護(hù)膜。影響粘著磨損的因素 1.材料的性能：塑性材料易發(fā)生； 2.潤(rùn)滑性能：要求潤(rùn)滑油的性能與機(jī)械的工作特性相適應(yīng) 3.溫度：溫度高，潤(rùn)滑油粘度下降，油膜厚度變小，達(dá)到一定程度時(shí)，液體摩擦變?yōu)檫吔缒Σ�，溫度達(dá)150℃～180℃時(shí)邊界膜破裂，成為混合摩擦或干摩擦； 4.載荷和速度； 5.表面狀況。減少粘著磨損的措施 1．保證潤(rùn)滑 合理選用潤(rùn)滑劑 保證摩擦面間形成液體潤(rùn)滑狀態(tài)，隔離互相摩擦的金屬表面是最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。 2．選擇選配材料 金屬與非金屬，鋼與石墨、塑料等非金屬配對(duì) 3．用硬的非金屬涂層 如工程塑料作耐磨層是很有效的 4．適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?表面淬火、表面化學(xué)處理、磷化處理、硫化處理、滲氮處理、四氧化三鐵處理以及適當(dāng)?shù)膰娡刻幚�、提高零件表面的貯油性； 5．限制機(jī)械工作時(shí)的工作參數(shù) （控制摩擦副零件的工作條件 ）； 6. 使用修理中采取防止油膜被破壞的措施 如不缺油、防雜質(zhì)，保證配合間隙，防止裝配變形和降低精度。微動(dòng)磨損微動(dòng)磨損是兩固定接觸面上出現(xiàn)相對(duì)小幅振動(dòng)而造成的表面損傷，主要發(fā)生在宏觀相對(duì)靜止的零件結(jié)合面上。微動(dòng)磨損的主要危害是使配合精度下降，緊配合的零件變松，更嚴(yán)重的是引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致零件疲勞斷裂。 微動(dòng)磨損的過程當(dāng)兩接觸表面具有一定壓力并產(chǎn)生小振幅相對(duì)振動(dòng)，接觸面上的微凸體在振動(dòng)沖擊力作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形和高溫，發(fā)生相互粘著現(xiàn)象。在以后的振動(dòng)中，粘著點(diǎn)又會(huì)被剪斷，粘著物在沖擊力作用下脫落，脫落的粘著物與被剪斷的表面因露出純潔表面會(huì)迅速氧化。由于兩接觸表面之間沒有宏觀相對(duì)運(yùn)動(dòng)，配合較緊，故磨屑不易排出，留在接合面上起磨料的作用，磨料磨損取代了粘著磨損。隨著表面進(jìn)一步磨損和磨料的氧化，磨屑體積膨脹，磨損區(qū)間擴(kuò)大，磨屑向微凸體四周溢出。隨著振動(dòng)過程的持續(xù)，鄰近區(qū)域也發(fā)生微凸體轉(zhuǎn)化成麻點(diǎn)坑的過程，使麻點(diǎn)坑連成一片，形成大而深的麻坑。 微動(dòng)磨損是一種復(fù)合形式的磨損，兼有粘著磨損、氧化磨損、磨料磨損形成微動(dòng)磨損的條件 1.兩表面必須承受有載荷； 2兩表面間存在小振幅振動(dòng)或反復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)； 3.界面的載荷和相對(duì)運(yùn)動(dòng)必須使表面產(chǎn)生變形和位移。影響微動(dòng)磨損的因素 影響微動(dòng)磨損的因素很多，并且各種因素相互影響。因此微動(dòng)磨損比其它磨損形式更為復(fù)雜和難以認(rèn)識(shí)。 減小微動(dòng)磨損的措施 1．改進(jìn)設(shè)計(jì)，消除和減小接觸表面之間的相對(duì)振動(dòng)或盡可能減少接觸面； 2.選擇合適的材料和表面處理工藝，對(duì)表面進(jìn)行強(qiáng)化； 3.用非腐蝕的潤(rùn)滑劑。 疲勞磨損 疲勞磨損（或稱接觸疲勞磨損）是摩擦副表面相對(duì)滾動(dòng)或滑動(dòng)時(shí)，材料微體積受周期載荷引起的很大的交變接觸應(yīng)力的作用而產(chǎn)生重復(fù)變形，當(dāng)超過材料疲勞強(qiáng)度時(shí)，金屬表層產(chǎn)生疲勞裂紋并不斷擴(kuò)展，最后引起表層材料脫落，造成點(diǎn)蝕和剝落，這一現(xiàn)象稱為表面疲勞磨損。疲勞裂紋一般在固體有缺陷的地方出現(xiàn)，這些缺陷可能是機(jī)械加工時(shí)造成的，也可能是材料在冶金過程中造成的，還可能在金屬相之間和晶界之間形成。在摩擦磨損過程中，表面層發(fā)生塑性變形和發(fā)熱，潤(rùn)滑油的作用等條件對(duì)疲勞磨損都會(huì)產(chǎn)生重要影響。疲勞磨損的機(jī)理、類型與過程 疲勞磨損主要是由于接觸區(qū)循環(huán)切應(yīng)力造成的。 疲勞磨損形成的機(jī)理 按裂紋產(chǎn)生的位置有三種解釋。 1）裂紋在表面產(chǎn)生 2）裂紋從接觸表層下產(chǎn)生 在純滾或既滾又滑的接觸過程中，根據(jù)彈性力學(xué)，兩接觸物體在距表面下剪應(yīng)力最大處（純滾時(shí)為0.786b處，b為赫芝接觸區(qū)寬度之半）塑性變形最劇烈，在周期載荷作用下的反復(fù)變形使材料局部弱化、并在剪應(yīng)力最大處出現(xiàn)裂紋，沿著最大剪應(yīng)力方向擴(kuò)展到表面，形成疲勞磨損。 3）表面壓碎剝落 這種破壞方式主要發(fā)生在表面經(jīng)過強(qiáng)化處理的零件上，如滲碳、表面淬火等。 疲勞磨損過程 以一個(gè)表面在另一個(gè)表面作純滾動(dòng)或滾動(dòng)加滑動(dòng)時(shí)為例，此時(shí)最大切應(yīng)力發(fā)生在亞表層，根據(jù)摩擦表層發(fā)生的現(xiàn)象，疲勞磨損過程是由三個(gè)發(fā)展階段組成： 表面的相互作用； 在摩擦力影響下，接觸材料表層性質(zhì)的變化； 表面的破壞和磨損微粒的脫離。疲勞磨損的類型 可分為擴(kuò)展型和非擴(kuò)展型非擴(kuò)展型一般是由摩擦表面的凸點(diǎn)接觸產(chǎn)生小麻點(diǎn)，到支承面增大后，接觸應(yīng)力降低麻點(diǎn)停止擴(kuò)大。擴(kuò)展型一般發(fā)生在塑性差且接觸面上有較大壓應(yīng)力和剪切力時(shí)，小麻點(diǎn)擴(kuò)展成凹坑。典型疲勞磨損 1.齒輪的疲勞磨損 2.滾動(dòng)軸承的疲勞磨損 影響疲勞磨損的因素 1.材料質(zhì)量； 2.表面硬度和基體硬度； 3.潤(rùn)滑油的粘度； 4.表面粗糙度。提高抗疲勞磨損的途徑 1．減少材料中的脆性?shī)A雜物 ； 2．表面要有適當(dāng)?shù)挠捕?，摩擦副適當(dāng)?shù)挠捕绕ヅ湟彩菧p少疲勞磨損的正確途徑。 3．提高表面加工質(zhì)量 降低摩擦表面粗糙度和形狀誤差； 4．對(duì)表面進(jìn)行滲碳、淬火、表面噴丸、滾壓處理等，使表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，提高接觸疲勞抗力； 5．潤(rùn)滑油可使接觸區(qū)壓應(yīng)力的集中載荷分散，加強(qiáng)潤(rùn)滑合理選用潤(rùn)滑油及粘度； 6．提高裝配質(zhì)量 ，保證裝配精度，避免局部壓力過大或變形。 7．配合副工作表面要清潔，要防止灰塵進(jìn)入摩擦表面之間，對(duì)磨損磨粒要及時(shí)清除，避免硬磨粒對(duì)摩擦表面的磨損和局部應(yīng)力過大產(chǎn)生壓痕。氣蝕（穴蝕）氣蝕是零件與液體接觸并有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，零件表面出現(xiàn)的一種損壞現(xiàn)象。破壞的特點(diǎn)：局部出現(xiàn)麻點(diǎn)、針孔，嚴(yán)重的呈聚集的蜂窩狀的空穴群，深度可穿透零件壁厚 。氣蝕是一種復(fù)雜的破壞現(xiàn)象，液體的化學(xué)及電化學(xué)作用、液體中含有的磨料、機(jī)械的振動(dòng)等均可造成。氣蝕的機(jī)理一般認(rèn)為液體在流動(dòng)時(shí)因流速變化或者固體表面的振動(dòng)使液體某特定部位局部出現(xiàn)壓力下降至低于液體的飽和蒸汽壓時(shí)，溶解在液體中的空氣析出成核，并長(zhǎng)大至一穩(wěn)定尺寸。當(dāng)壓力再次升高或氣泡隨液體流動(dòng)到達(dá)高壓區(qū)時(shí)，氣泡將被壓縮變形，最后被壓潰、破裂，氣泡周圍的液體急速向氣泡中心涌進(jìn)，氣泡潰滅速度可達(dá)500m/s，在氣泡破裂的瞬間引起液體局部壓力劇烈變化，并以潰滅中心呈對(duì)稱地向周圍液體發(fā)出高達(dá)幾百兆帕甚至上千兆帕的局部的沖擊壓力和達(dá)數(shù)百度高溫的微射流。如果氣泡在緊靠零件表面破裂，就會(huì)對(duì)零件表面產(chǎn)生很大的沖擊和擠壓，使零件表面產(chǎn)生塑性變形，并導(dǎo)致疲勞損壞而脫落。這種破壞在開始時(shí)呈針狀小孔，隨后擴(kuò)展、加深成為泡沫海綿狀。因此，氣泡被壓潰瞬時(shí)產(chǎn)生的局部高壓和微射流沖擊金屬是發(fā)生氣蝕的力學(xué)原因和根本原因，液體的化學(xué)或電化學(xué)腐蝕作用以及液流中含有的顆粒等將加劇這一破壞過程。 氣蝕部位舉例 發(fā)動(dòng)機(jī)濕式缸套 工作條件：氣缸內(nèi)壓力的周期變化和活塞側(cè)推力的作用，使氣缸套發(fā)生彈性變形并高頻振動(dòng)，引起冷卻液體中產(chǎn)生氣泡后又被壓潰，產(chǎn)生瞬時(shí)高壓沖擊波氣蝕部位舉例 曲軸主軸承、高壓泵柱塞副、輪船的螺旋槳葉片、泵、閥門、浮筒、水輪機(jī)葉輪等。 防止和減輕氣蝕破壞的措施減少氣泡的產(chǎn)生；設(shè)法使氣泡在遠(yuǎn)離零件表面的地方破裂；采用耐氣蝕材料。防止和減輕氣蝕破壞的措施 1）盡可能減少液體內(nèi)的壓力波動(dòng)，防止液流中產(chǎn)生氣泡的萌生與潰滅。具體方法有：采用減振措施；與液體接觸的零件表面設(shè)計(jì)成流線型；加寬液流通道，避免通道彎曲，防止液體產(chǎn)生渦流；加大液體靜壓力；除去液體中雜質(zhì)以及在液體中加入乳化劑（如NT855發(fā)動(dòng)機(jī)防腐蝕過濾器，內(nèi)裝磷酸鈉Na3Po4）等。 2）選用強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好的材料，如不銹鋼、陶瓷、尼龍等。 3）零件發(fā)生氣蝕部位的表面覆蓋高強(qiáng)度耐蝕層。 4）對(duì)液體加強(qiáng)降溫措施，在液體中添加緩蝕劑及防乳化油。 5）增加零件剛度，適當(dāng)減小配合件間的配合間隙，機(jī)械工作應(yīng)柔和，減少振動(dòng)。 腐蝕磨損摩擦過程中，摩擦表面發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，生成腐蝕物，在隨后的繼續(xù)摩擦過程中，將腐蝕物磨損掉，以此不斷腐蝕磨損方式稱之為腐蝕磨損。特點(diǎn)是磨損中兼有腐蝕磨損，并且其中以腐蝕為主導(dǎo)。 1、氧化磨損 2、特殊介質(zhì)下的腐蝕磨損 3、防止腐蝕性磨損的方法硬粒子沖蝕沖蝕零部件的粒子小而松散，粒子平均直徑小于1mm，沖擊速度在50mm/s以內(nèi)，粒子的硬度高于被沖蝕材料的表面硬度。 液滴沖蝕速度為720mm/s的水射沖鋼的表面，峰值載荷達(dá)到6300N 思考題這一介紹的磨損種類很多，談?wù)剬W(xué)過這一部分內(nèi)容后，你對(duì)各種磨損的理解。第二節(jié) 機(jī)械零件的變形金屬零件的彈性變形金屬零件的朔性變形蠕變變形的原因減少變形的措施 受力的作用而使零件的尺寸或形狀發(fā)生改變的現(xiàn)象稱變形。 機(jī)械零件的變形超過允許極限，將會(huì)引起結(jié)合零件出現(xiàn)附加載荷，相互關(guān)系失常，加速磨損，卡滯或卡死，劇烈的振動(dòng)或噪聲，載荷分布不均勻等，造成零件及支承結(jié)構(gòu)的損壞，甚至造成斷裂等災(zāi)難性后果�；�礎(chǔ)件的變形，使零部件之間的相互位置精度遭到破壞，影響了零部件之間的相互關(guān)系 。需深刻研究變形的機(jī)理，了解變形的規(guī)律，認(rèn)真分析掌握產(chǎn)生變形的原因，采取措施減輕變形帶來的危害。 零部件的變形的形式：彈性變形、塑性變形和蠕變。金屬零件的彈性變形 金屬?gòu)椥宰冃蔚臋C(jī)理 金屬原子間存在著相互平衡的力——吸引力和排斥力。吸引力使原子彼此密合到一起，而排斥力則使原子間不能接近的太緊密。在正常情況下，原子占據(jù)的是這兩種力保持平衡的位置。這種互相作用情況可用雙原子模型來分析。 1、2 包申格效應(yīng) 當(dāng)對(duì)一個(gè)試件預(yù)先加載變形，然后再同向加載變形時(shí)，彈性極限升高；反向加載變形時(shí)，彈性極限降低；這種現(xiàn)象被稱為包申格效應(yīng)。這種現(xiàn)象在所有退火狀態(tài)或高溫回火狀態(tài)的金屬或合金中都可發(fā)現(xiàn)。 應(yīng)用：研究疲勞材料預(yù)處理后及處理方法的選擇。如建筑用鋼筋進(jìn)行拉伸，鋼鐵零件的冷作硬化 退火與回火退火是一種金屬熱處理工藝，指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向；細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷�；鼗鹗菍⒋慊痄摷訜岬綂W氏體轉(zhuǎn)變溫度以下，保溫1到2小時(shí)后冷卻的工藝�；鼗鹜�往是與淬火相伴，并且是熱處理的最后一道工序。經(jīng)過回火，鋼的組織趨于穩(wěn)定，淬火鋼的脆性降低，韌性與塑性提高，消除或者減少淬火應(yīng)力，穩(wěn)定鋼的形狀與尺寸，防止淬火零件變形和開裂，高溫回火還可以改善切削加工性能。 冷作硬化 鋼材在常溫或在結(jié)晶溫度以下的加工，能顯著提高強(qiáng)度和硬度，降低塑性和沖擊韌性，稱為冷作硬化。鋼材冷軋具有冷加工硬化的特性。由于冷軋具有較好的機(jī)械性能，很多直接使用的鋼材都使用冷軋鋼材。 ） 　　金屬在冷態(tài)塑形變形中，使金屬的強(qiáng)化指標(biāo)，如屈服點(diǎn)、硬度等提高，塑形指標(biāo)如伸長(zhǎng)率降低的現(xiàn)象成為冷作硬化。 彈性后效及其應(yīng)用 許多金屬材料在低于彈性極限應(yīng)力作用下，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變并逐漸恢復(fù)，但總是落后于應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱彈性滯后效。把一定大小（彈性極限以內(nèi)）的應(yīng)力驟然加到多晶體試樣上，試樣立即發(fā)生的應(yīng)變，只是該力所應(yīng)該引起的總應(yīng)變（OH）的一部分（OC），其余部分的應(yīng)變是在該負(fù)荷恒定的長(zhǎng)期保持下逐漸發(fā)生的，這一現(xiàn)象稱之為正彈性后效（彈性蠕變或冷蠕變）。當(dāng)外力驟然去除時(shí)，應(yīng)變也不是全部立即消失，而只是消失一部分（DH），其余部分（OD）也是逐漸消失的，這一現(xiàn)象稱之為反彈性后性（負(fù)彈性后效）。 彈性后效與金屬材料的性質(zhì)、應(yīng)力大小和狀態(tài)以及溫度等有關(guān)。金屬組織結(jié)構(gòu)愈不均勻，作用應(yīng)力愈大，溫度愈高，則彈性后效愈大。通常，經(jīng)過校直的軸類零件過了一段時(shí)間后又會(huì)發(fā)生彎曲，就是彈性后效的表現(xiàn)，所以校直后的零件都應(yīng)進(jìn)行回火處理。鋼的回火溫度是300℃~450℃。金屬零件的塑性變形 金屬塑性變形的特點(diǎn) ①引起材料的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化； ②較大的塑性變形會(huì)使多晶體的各向同性遭到破壞而表現(xiàn)各向異性，金屬產(chǎn)生硬化現(xiàn)象； ③多晶體在塑性變形時(shí)，各晶粒及同一晶粒內(nèi)部的變形是不均勻的，當(dāng)外力去除后晶粒的彈性恢復(fù)也不一樣，因而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力； ④塑性變形使原子活潑能力提高，造成金屬的耐磨腐蝕性下降。 金屬塑性變形的類型 1）翹曲變形 當(dāng)金屬零件受外加機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力或組織應(yīng)力等的作用，其實(shí)際應(yīng)力值超過了金屬在該狀態(tài)下的拉伸屈服極限或壓縮屈服極限后，就會(huì)產(chǎn)生呈翹曲、橢圓和歪扭的塑性變形。此種變形常見于細(xì)長(zhǎng)軸類、薄板狀零件以及薄壁的環(huán)形和套類零件。金屬零件產(chǎn)生翹曲變形是自身受復(fù)雜應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。 2）體積變形 金屬零件在受熱與冷卻過程中，由于金相組織轉(zhuǎn)變引起比容變化，導(dǎo)致金屬零件體積脹縮的現(xiàn)象稱為體積變形。如，鋼件淬火相變時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或下貝體時(shí)比容增大，體積膨脹。鋼件中含碳量越多，形成馬氏體時(shí)的比容變化越大，膨脹量也大。鋼中碳化物不均勻分布也會(huì)增大變形程度。體積變形如果發(fā)生在金屬零件的局部范圍內(nèi)，則往往是在該區(qū)域產(chǎn)生微裂紋的原因。 3）時(shí)效變形 金屬零件中的不穩(wěn)定組織引起的內(nèi)應(yīng)力在常溫或零下溫度較長(zhǎng)時(shí)間的放置或使用過程中，會(huì)逐漸消除或趨于穩(wěn)定，伴隨此過程產(chǎn)生的變形稱為時(shí)效變形。金屬塑性變形的機(jī)理單晶體塑性變形 切應(yīng)力作用下發(fā)生，主要以滑移和孿晶兩種方式進(jìn)行。切應(yīng)力超過晶體的彈性極限后，晶體的一部分沿著原子排列最緊密的晶面（滑移面）并沿著該晶面上原子排列最緊密的方向（晶面間的間距較大，原子結(jié)合力較弱）發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。這種相對(duì)滑動(dòng)不能復(fù)原，大量層片間滑動(dòng)的累積表現(xiàn)為宏觀的塑性流動(dòng)�；�移的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生滑移線和滑移帶。晶體的滑移并非是晶體一部份沿著滑移面與晶體的另一部分作整體剛性的滑動(dòng)，而是以位錯(cuò)中心移動(dòng)方式進(jìn)行。在切應(yīng)力作用下，位錯(cuò)中心前進(jìn)一個(gè)原子距時(shí)，只要求位錯(cuò)中心附近原子作不到一個(gè)原子間距的位移就能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)位錯(cuò)線移動(dòng)至晶體邊緣時(shí)，就使晶體沿此滑移面產(chǎn)生了一個(gè)原子間距的臺(tái)階，而大量位錯(cuò)的移動(dòng)導(dǎo)致晶體發(fā)生宏觀的塑性變形。 單晶體、多晶體、滑移、孿晶晶體;晶體有三個(gè)特征(1)晶體有一定的幾何外形；(2)晶體有固定的熔點(diǎn)；(3)晶體有各向異性的特點(diǎn)。 單晶體是原子排列規(guī)律相同，晶格位相一致的晶體。例如：?jiǎn)尉Ч琛?多晶體是由很多具有相同排列方式但位向不一致的很多小晶粒組成的則稱為多晶體。例如：常用的金屬。 單晶體具有晶體的三個(gè)特征。 多晶體具有前兩項(xiàng)特征，但具有各向同性的特點(diǎn)。 滑移是指在切應(yīng)力的作用下，晶體的一部分沿一定晶面和晶向，相對(duì)于另一部分發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這些晶面和晶向分別被稱為滑移面和滑移方向。滑移的結(jié)果是大量的原子逐步從一個(gè)穩(wěn)定位置移動(dòng)到另一個(gè)穩(wěn)定的位置，產(chǎn)生宏觀塑性變形。 孿晶是指兩個(gè)晶體（或一個(gè)晶體的兩部分）沿一個(gè)公共晶面（即特定取向關(guān)系）構(gòu)成鏡面對(duì)稱的位向關(guān)系，這兩個(gè)晶體就稱為"孿晶"，此公共晶面就稱孿晶面。 多晶體塑性變形 多晶體塑性流動(dòng)的主要方式也是滑移和孿生。 由于多晶體通常由不同位向的晶粒組成，各晶粒受到晶界和相鄰晶粒的制約，晶粒變形時(shí)必須克服晶界的阻礙以及需要相鄰晶粒作相應(yīng)的變形才能保持晶粒之間的結(jié)合和物體的連續(xù)性。因此，多晶體的塑性流動(dòng)過程較單晶體復(fù)雜。 蠕變 金屬在恒應(yīng)力作用下發(fā)生緩慢塑性變形的現(xiàn)象稱為蠕變。蠕變又分為三種：①在再結(jié)晶溫度以下發(fā)生的蠕變——對(duì)數(shù)蠕變；②在再結(jié)晶溫度區(qū)內(nèi)發(fā)生的蠕變——回復(fù)蠕變；③在接近熔點(diǎn)溫度時(shí)發(fā)生的蠕變——擴(kuò)散蠕變。 對(duì)數(shù)蠕變的特點(diǎn)是隨著塑性變形的增加，材料內(nèi)部出現(xiàn)加工硬化效應(yīng)。在恒定應(yīng)力作用下，變形速率直線下降。 回復(fù)蠕變發(fā)生時(shí)，材料內(nèi)部同時(shí)出現(xiàn)再結(jié)晶過程，沒有加工硬化現(xiàn)象，故在恒應(yīng)力作用下，塑性變形速度恒穩(wěn)，變形過程不斷進(jìn)行，直至斷裂。 擴(kuò)散蠕變因溫度高，發(fā)生分子擴(kuò)散現(xiàn)象，在低載荷作用下會(huì)很快斷裂，這種失效形式工程上不常見。 蠕變主要與外加載荷的大小與溫度的高低有關(guān)。當(dāng)外加載荷較小或者溫度較低時(shí)，蠕變將停止或蠕變速率很低；外加載荷較大或者溫度較高，蠕變速率很高，甚至短時(shí)間發(fā)生蠕變斷裂。變形的原因 機(jī)械零件變形的原因主要是零件的應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度所致。影響因素：外載荷（如超載、結(jié)構(gòu)布置不合理）、溫度、內(nèi)應(yīng)力（塑性變形、零件從高溫時(shí)冷卻、相變應(yīng)力）、結(jié)晶缺陷（點(diǎn)、線、面缺陷）等。 減少變形的措施 變形是不可避免的，只能從產(chǎn)生的原因及規(guī)律著手采取相應(yīng)的對(duì)策來減少變形。如在機(jī)械設(shè)備大修時(shí)，除檢查并修復(fù)零件配合面的磨損情況外，對(duì)于相互位置精度即零件的變形情況也必須認(rèn)真檢查，精心修復(fù)，修理質(zhì)量才有保證。 一．設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)要考慮零件的強(qiáng)度、剛度、截面尺寸大小和形狀等，考慮制造、裝配、使用、拆卸、修理等問題。①正確選用材料，注意工藝性能。如焊接的冷裂、熱裂傾向；機(jī)加工的可切削性；熱處理的淬透性、冷脆性等。②要合理設(shè)計(jì)零部件，選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸，避免截面多變、尖角、棱角，盡量做到過渡平順，多用圓角、倒角；厚薄懸殊的部分可開工藝孔或加厚太薄的地方；部件布置應(yīng)合理，避免懸臂受力等。③形狀復(fù)雜的零件在可能條件下采用組合結(jié)構(gòu)、鑲拼結(jié)構(gòu)，改善受力狀況。④形成較好的熱對(duì)流效果，減少工作溫度的差異。⑤設(shè)計(jì)中注意應(yīng)用新技術(shù)、新工藝和新材料。二．制造 在加工和裝配中要采取一系列工藝措施來減小內(nèi)應(yīng)力，防止和減少變形。如鑄鐵殼體零件自然時(shí)效處理不充分會(huì)存在殘余內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)行高溫退火等人工時(shí)效處理消除內(nèi)應(yīng)力或利用振動(dòng)的作用來消除內(nèi)應(yīng)力。高精度零件在精加工過程中繼續(xù)要安排人工時(shí)效處理等。制造時(shí)零件熱處理不良會(huì)使其硬度和屈服強(qiáng)度降低，降低了抵抗塑性變形的能力。不適當(dāng)?shù)难b配，可能使零件承受附加載荷，引起變形。 在制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程中，均應(yīng)在工序、工步安排上及工藝裝備和操作上采取減少變形的工藝措施。例如，采用粗精加工分開的原則；在粗、精加工中間留出一段存放時(shí)間，利于消除內(nèi)應(yīng)力。 有些零件在知道變形規(guī)律之后，可預(yù)先加以反向變形量，經(jīng)熱處理后兩者抵消；也可預(yù)加應(yīng)力或控制應(yīng)力的產(chǎn)生和變化，使最終變形量符合要求，達(dá)到減少變形的目的。 裝配時(shí)應(yīng)注意嚴(yán)格按規(guī)程進(jìn)行，避免使零件承受附加載荷。如連接螺栓緊固順序應(yīng)正確，擰緊力矩不過大、過小或不均勻。三．修理 1.滿足恢復(fù)零件的尺寸、配合精度、表面質(zhì)量等； 2.檢查和修復(fù)主要零件的形狀及位置誤差； 3.采用適當(dāng)?shù)幕謴?fù)工藝。制定出與變形有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和修理規(guī)范，大力推廣能減小內(nèi)應(yīng)力及變形的新修復(fù)工藝，如刷鍍、真空熔結(jié)等，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接； 4.合理選擇機(jī)加工定位； 5.修理中應(yīng)注意零件正確放置，如軸類零件應(yīng)豎直放，以免產(chǎn)生變形等。四．使用 1.機(jī)械在使用中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，避免超負(fù)荷、超速運(yùn)行； 2.發(fā)現(xiàn)零部件有局部變形，應(yīng)及時(shí)校正； 3.避免局部高溫； 4.避免劇烈沖擊； 5.機(jī)械出現(xiàn)故障征兆時(shí)及時(shí)維修等，才可減少變形的發(fā)生。問題思考金屬零件的彈性變形、朔性變形、蠕變?nèi)�者之間的關(guān)系。 作業(yè)一、資訊這節(jié)課相應(yīng)的概念。(各向同性、各向異性）二、結(jié)合實(shí)際例子，說明包申格效應(yīng)、彈性后效。 第三節(jié) 機(jī)械零件的斷裂斷裂的分類 1、按零件斷裂后的自然表面分類（斷口宏觀分類） 2、斷口微觀分類 3、斷口的原因分類過載斷裂疲勞斷裂脆性斷裂減輕斷裂危害的措施研究斷裂的重要性斷裂是零件失效的重要原因之一，其占失效的百分比較小，但零件的斷裂往往會(huì)造成重大的機(jī)械事故產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，具有更大的危險(xiǎn)性。工程機(jī)械通常是在較嚴(yán)酷的工況下工作，工作環(huán)境較惡劣，載荷較高、短時(shí)間的超載很嚴(yán)重，而且頻繁的起動(dòng)和停車以及由于零件外形復(fù)雜造成的應(yīng)力集中，都是促使零件發(fā)生斷裂的因素。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)一個(gè)螺釘斷裂，往往會(huì)造成杵缸而使整臺(tái)機(jī)械報(bào)廢；輪式機(jī)械轉(zhuǎn)向節(jié)軸斷裂，可能造成翻車。隨著工程機(jī)械日益向著大功率、高轉(zhuǎn)速的方向發(fā)展，斷裂失效幾率有所提高，造成的危害越來越大，如近幾年，建筑塔吊因斷裂造成重大事故的事件時(shí)有發(fā)生。因此必須對(duì)斷裂給予足夠的重視�；�本概念 1.裂紋:完整金屬在某些部位發(fā)生局部連續(xù)破裂現(xiàn)象。裂紋有工藝裂紋和使用裂紋之分 2.斷裂:是物體在機(jī)械力、熱、磁、聲響、腐蝕等單獨(dú)作用或聯(lián)合作用下，其本身連續(xù)性遭到破壞，發(fā)生局部開裂或分裂成幾部分的現(xiàn)象，前者叫局部斷裂，后者叫做完全斷裂。 3.斷口：斷裂處的自然面，是造成完全破斷時(shí)裂紋掃過的面。 3、1 斷裂的分類 一.按零件斷裂后的自然表面即斷口的宏觀形態(tài)特征分類 1．韌性斷裂 也叫延性斷裂，是金屬材料在斷裂前產(chǎn)生明顯塑性變形，并且經(jīng)常有縮頸現(xiàn)象的斷裂。 2．脆性斷裂 金屬材料在斷裂前無明顯的塑性變形（變形量＜5%），多沿著晶界擴(kuò)展而突然發(fā)生的一類斷裂叫做脆性斷裂，也稱晶界斷裂。由于這種斷裂通常在沒有預(yù)示信號(hào)的前提下，以很快的發(fā)展而突然發(fā)生的。二.按斷口微觀形態(tài)分類 在顯微鏡下觀察斷口微觀組織，可將斷裂分為穿晶斷裂和晶間斷裂。裂紋穿過晶粒內(nèi)部而發(fā)生的斷裂為穿晶斷裂，多數(shù)穿晶斷裂為延性斷裂，但也可以是脆性斷裂。當(dāng)裂紋沿結(jié)晶平面擴(kuò)散，斷面上的晶粒大多保持完整的，則稱為晶間斷裂（或解理斷裂）。大多晶間斷裂時(shí)，塑性變形量很小，故稱為脆性斷裂， 按斷裂的原因分類按零件斷裂的原因分類是常用的分類方法。它將斷裂分為過載斷裂、疲勞斷裂、氫脆斷裂、腐蝕斷裂、低應(yīng)力脆性斷裂、蠕變斷裂等。 1．過載斷裂 零件在一次靜拉伸、靜壓縮、靜扭轉(zhuǎn)、靜彎曲、靜剪切或一次沖擊能量作用下的斷裂稱為過載斷裂，也稱一次加載斷裂。一次加載的概念不是第一次加載。一般斷裂發(fā)生在應(yīng)力循環(huán)周次 均認(rèn)為其是一次加載。 2．疲勞斷裂 經(jīng)歷反復(fù)多次的應(yīng)力作用或能量負(fù)荷循環(huán)后才發(fā)生斷裂的現(xiàn)象叫作疲勞斷裂。疲勞斷裂占整個(gè)斷裂的80%~90%，它的類型很多，包括拉壓疲勞、彎曲疲勞、接觸疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、振動(dòng)疲勞等。疲勞又根據(jù)循環(huán)次數(shù)的多少分高周疲勞（應(yīng)力循環(huán)周次Nf<10⁴-10⁵和低周疲勞Nf < 10⁴-10 ⁵ ) 。廣義的疲勞斷裂還包括腐蝕疲勞、熱疲勞等。 3．其它斷裂 腐蝕斷裂是在腐蝕介質(zhì)環(huán)境中，零件材料承受拉壓力時(shí)發(fā)生的斷裂；低應(yīng)力脆性斷裂是零件在制造過程中工藝不正確或使用環(huán)境溫度低時(shí)材料變脆、在低應(yīng)力下發(fā)生的斷裂；由于氫的作用，零件在低于材料屈服強(qiáng)度時(shí)發(fā)生的斷裂是氫脆斷裂；零件在高于一定的溫度下，緩慢發(fā)生塑性變形最后導(dǎo)致零件發(fā)生的斷裂是蠕變斷裂。過載斷裂 當(dāng)零件外加載荷超過其危險(xiǎn)截面所能承受的極限應(yīng)力時(shí)，零件將發(fā)生斷裂，這種斷裂稱為過載斷裂。零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)不合理，結(jié)構(gòu)上應(yīng)力過度集中，操作失誤，機(jī)械設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行，使某些零件承受過大載荷，都可能導(dǎo)致過載斷裂。一、過載斷裂的主要特征過載斷裂的斷口宏觀特征與材料拉伸斷口形貌雷同。當(dāng)材料塑性較好的，宏觀斷口顯示出較大的塑性變形，而材料較脆時(shí)，零件斷口顯示出脆性。 過載斷裂的斷口通常分為三個(gè)區(qū)域。當(dāng)斷口處無應(yīng)力集中時(shí)，三個(gè)區(qū)域的分布如圖所示，分別稱為纖維區(qū)F、放射區(qū)R和剪切唇區(qū)S。 纖維區(qū)F凹凸起伏，呈纖維狀。纖維區(qū)受三向應(yīng)力作用出現(xiàn)微小空穴，空穴不斷擴(kuò)大、聚集，形成所謂韌窩，留下纖維狀特征。截面的斷裂首先從纖維區(qū)中心開始，當(dāng)纖維斷裂區(qū)面積達(dá)到一定極限時(shí)，斷裂裂紋便會(huì)迅速擴(kuò)展。 放射區(qū)只是由纖維區(qū)裂紋迅速擴(kuò)散而形成的區(qū)域，主要特征是有放射狀花紋。材料塑性越大，放射狀花紋也就越粗大。 剪切唇區(qū)S是由斷裂最后階段而形成的區(qū)域。這一區(qū)域的表面比較光滑，且與拉伸應(yīng)力成45°交角，是由最大切應(yīng)力形成的切斷型斷裂。 特殊情況下過載斷裂特征 1．帶應(yīng)力集中槽的過載斷裂 當(dāng)裂口出現(xiàn)在應(yīng)力集中槽部位時(shí)，則F、R、S三區(qū)完全顛倒。纖維區(qū)S分布在周圍，即周圍首先破斷，然后裂紋向中央擴(kuò)展，產(chǎn)生收斂形放射花紋區(qū)R，最后在中央部位出現(xiàn)終斷區(qū)S。 2．純塑性金屬斷裂 純塑性金屬過載斷裂時(shí)，也可能出現(xiàn)一種全纖維狀斷口，沒有放射區(qū)與剪切區(qū)，兩對(duì)偶的斷面均為內(nèi)凹的杯狀，即雙杯狀斷口。 3．在沖擊彎曲載荷作用下的斷裂 這種過載斷裂斷口的顯著特點(diǎn)是剪切唇不完整、宏觀的塑性變形（縮頸）減小。 4．在扭轉(zhuǎn)載荷作用下的過載斷裂 扭轉(zhuǎn)載荷過程斷口分兩種情況：當(dāng)斷口與扭轉(zhuǎn)角成45°方向時(shí)，為拉斷，斷口形貌類似于上圖；當(dāng)斷口與扭轉(zhuǎn)軸線垂直時(shí)，為剪斷，周向剪應(yīng)力較大，形成扭轉(zhuǎn)狀纖維區(qū)F，中心部位為最后破斷區(qū)，故其形貌類似于下圖。 脆性斷裂韌性斷裂過載斷裂的過程金屬零件過載斷裂的過程，其實(shí)質(zhì)是裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展的過程。裂紋通常按其長(zhǎng)度大致分為裂紋核、微觀裂紋和宏觀裂紋。裂紋核的長(zhǎng)度一般為3～10³A ，微觀裂紋的長(zhǎng)度一般為10³A～1mm，宏觀裂紋的長(zhǎng)度是1mm～1000mm。過載斷裂從裂紋的產(chǎn)生和成長(zhǎng)過程來講，分為三個(gè)階段。 1．裂紋核的產(chǎn)生階段 金屬零件便會(huì)在材料中有線缺陷、應(yīng)力集中、孔洞、有夾雜物等地方首先發(fā)生位錯(cuò)的滑移而產(chǎn)生塑性變形。 2．微觀裂紋的形成階段 裂紋核產(chǎn)生后，滑移更加迅速，大量的位錯(cuò)就在會(huì)裂紋核周圍產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)和增殖，出現(xiàn)外應(yīng)力不變而應(yīng)變迅速增加的蠕變現(xiàn)象，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生許許多多的裂紋核。在外加載荷繼續(xù)增加的情況下，這些裂紋核逐漸長(zhǎng)大，并產(chǎn)生相互間的連接和貫通，進(jìn)而形成微觀裂紋。 3．瞬時(shí)斷裂階段 瞬時(shí)斷裂過程中又稱為裂紋的臨界擴(kuò)展過程。各微觀裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子KI，超過了金屬材料的斷裂韌性KIC時(shí)，微觀裂紋便會(huì)迅速擴(kuò)展，剩余截面承受的載荷超過了強(qiáng)度極限而導(dǎo)致完全破斷，致使零件出現(xiàn)瞬時(shí)斷裂的過程稱之為裂紋的臨界擴(kuò)展過程。疲勞斷裂機(jī)械零件在交變應(yīng)力的作用下，經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的工作而發(fā)生的斷裂，稱為疲勞斷裂，斷裂的零件所承受的應(yīng)力通常低于材料的屈服極限。幾個(gè)基本概念 1.脈動(dòng)載荷：也就是說加在物體上的力（載荷、負(fù)荷）是變化的（像人的脈搏一樣在變動(dòng)） 2.交變應(yīng)力：隨時(shí)間作周期性變化的應(yīng)力。 3.持久極限：常溫下的碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵等，是以循環(huán)周次N=107（或N=5×106）次時(shí)不斷裂的最大應(yīng)力作為疲勞極限 疲勞曲線疲勞斷裂的過程與特征疲勞斷裂過程與機(jī)理 金屬零件疲勞斷裂一般經(jīng)歷裂紋萌生、疲勞裂紋亞臨界擴(kuò)展、疲勞裂紋擴(kuò)展和瞬時(shí)斷裂四個(gè)階段。 1.疲勞裂紋萌生階段 裂紋源一般是在金屬的表面，只有當(dāng)金屬內(nèi)部有較嚴(yán)重的冶金缺陷時(shí)，裂紋源才產(chǎn)生于內(nèi)部或表層下。 以下幾種情況易產(chǎn)生裂紋： ①晶體滑移產(chǎn)生裂紋 ②相界面產(chǎn)生裂紋 ③晶界處產(chǎn)生裂紋 ④孔穴聚集產(chǎn)生裂紋 疲勞裂紋擴(kuò)展階段金屬疲勞裂紋的擴(kuò)展是一個(gè)包括滑移、塑性變形與不穩(wěn)定破裂交替作用的復(fù)雜過程，通常有明顯的兩個(gè)階段。疲勞裂紋擴(kuò)展的第一階段為切向擴(kuò)展階段�；�移帶裂紋在交變應(yīng)力的持續(xù)作用下，疲勞裂紋尖端將沿著與名義應(yīng)力軸成45°方向滑移擴(kuò)展。切應(yīng)力疲勞裂紋擴(kuò)展的深度，一般取決于材料的晶體結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸、應(yīng)力幅值、溫度、晶體與應(yīng)力軸的取向、加載速度等。隨著切應(yīng)力的減小和正應(yīng)力的相應(yīng)增大，疲勞裂紋就從擴(kuò)展的第一階段向第二階段轉(zhuǎn)變。第二階段為正向擴(kuò)展階段。正應(yīng)力疲勞裂紋產(chǎn)生以后，在交變應(yīng)力作用下，絕大部分疲勞裂紋均與名義應(yīng)力軸成90°夾角的平面擴(kuò)展。 瞬時(shí)斷裂階段當(dāng)裂紋在零件斷面上擴(kuò)展達(dá)到一定值時(shí)，零件殘余斷面不能承受其載荷（即斷面應(yīng)力大于或等于斷面的臨界應(yīng)力）。這時(shí)，裂紋由穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展轉(zhuǎn)化為失穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展，整個(gè)斷面的殘余面積便會(huì)在瞬間斷裂。 疲勞斷口的主要特征 典型的疲勞斷口按照斷裂過程有三個(gè)形貌不同的區(qū)域：疲勞核心區(qū)、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)。圖所示的斷口特征，是由單向彎曲載荷作用而出現(xiàn)的。隨著載荷性質(zhì)、應(yīng)力大小及應(yīng)力集中等因素的變化，三個(gè)特征區(qū)的分布形態(tài)會(huì)發(fā)生變化。疲勞核心區(qū)用肉眼或低倍放大鏡就能找出斷口上疲勞核心位置，它是疲勞斷裂的源區(qū)，一般在零件表面，但如內(nèi)部有缺陷，這個(gè)疲勞核心也可能在缺陷處產(chǎn)生。當(dāng)疲勞載荷較大時(shí)，斷口上也可能出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的疲勞核心區(qū)（多源疲勞斷裂）。 在疲勞核心周圍，存在著一個(gè)以疲勞核心為焦點(diǎn)的非常光滑、細(xì)潔、貝紋線不明顯的狹小區(qū)域。這是由于載荷作用，裂紋源反復(fù)張開閉合，使斷口面磨光的緣故。 疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)該區(qū)是斷口上最重要的特征區(qū)，常呈貝紋狀或類似于海灘波紋狀。每一條紋線標(biāo)志著載荷變化（如機(jī)械開動(dòng)或停止）時(shí)，裂紋擴(kuò)展一次所留下的痕跡。這些紋線以疲勞核心為中心與裂紋擴(kuò)展方向相垂直。對(duì)裂紋不太敏感的低碳鋼，貝紋線呈收斂型，而對(duì)裂紋敏感的高碳鋼貝紋線則呈發(fā)散型。疲勞弧線的形狀多受材料缺口敏感性、零件形狀、疲勞核心數(shù)量等因素的影響。疲勞弧線的數(shù)量與加載情況有關(guān)，它是在加載有較大變化時(shí)留下的痕跡。加載若為恒定振幅或載荷變化很小時(shí)，斷口則顯得非常光滑，難見到疲勞弧線。在潮濕大氣和高溫條件下，疲勞弧線特別明顯。 瞬斷區(qū)瞬斷區(qū)是疲勞裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸后，殘余斷面發(fā)生快速斷裂而形成的區(qū)域。該區(qū)域具有過載斷裂的特征，即具有放射區(qū)與剪切唇，但有時(shí)僅出現(xiàn)剪切唇而無放射區(qū)。對(duì)極脆的材料，瞬斷區(qū)為結(jié)晶狀脆性斷口。 疲勞斷口分析 1．疲勞核心的分析 疲勞核心區(qū)是疲勞裂紋的發(fā)源區(qū)。它總是在強(qiáng)度最低、應(yīng)力最高的部位出現(xiàn)。承受彎扭載荷的零件，表面應(yīng)力最高，一般疲勞核心在表面。如果表面經(jīng)過了強(qiáng)化處理（如滾壓、噴丸等），則疲勞裂紋可移至表層以下。零件在加工、貯運(yùn)、裝配過程中留下的傷痕，極有可能成為疲勞核心，因?yàn)檫@些傷痕既有應(yīng)力集中，又容易被空氣及其它介質(zhì)腐蝕損傷。 此外，疲勞核心的數(shù)目與載荷大小有關(guān)，特別是對(duì)旋轉(zhuǎn)彎曲和扭轉(zhuǎn)交變載荷作用下的斷口，疲勞核心的數(shù)目隨著載荷的增大而增多。 2．裂紋擴(kuò)展區(qū)分析 疲勞斷口上的裂紋擴(kuò)展區(qū)越光滑，說明零件在斷裂前，經(jīng)歷的載荷循環(huán)次數(shù)越多，接近瞬斷區(qū)的貝紋線越密，說明載荷值越小，如果這一區(qū)域比較粗糙，表明裂紋擴(kuò)展速度快，因而載荷也比較大。 3．瞬斷區(qū)分析 如果瞬斷區(qū)面積很小，則零件承受的載荷較小；瞬斷區(qū)周邊如有毛刺，即有塑性變形，說明材料韌性較好；瞬斷區(qū)如呈結(jié)晶狀，并有碎裂現(xiàn)象。則說明材料極脆；破斷區(qū)的偏心越大，說明零件的超載程度越�。蛔詈笃茢鄥^(qū)在截面的中心，超載程度較大，偏離中心的程度愈大，則超載程度愈小。斷口分析一.斷口分析的目的 1.判定斷斷裂的性質(zhì)、類型，分析找出破壞的原因； 2.估計(jì)斷裂零件的超載程度； 3.提出防止斷裂的措施。二、 斷口分析的方法 1.實(shí)際破斷情況的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。斷口和碎片要嚴(yán)加保護(hù)，污染了的斷口要進(jìn)行清洗。 2.斷口的宏觀分析。能分析破斷全貌，裂紋和形狀的關(guān)系，斷口與變形的關(guān)系，斷口與受力狀態(tài)的關(guān)系，初步判定裂紋源位置，破斷性質(zhì)與原因。 3.斷口的微觀分析； 4.金相組織、化學(xué)成分、機(jī)械性能的檢驗(yàn)。 5.其它因素的考慮：零件的設(shè)計(jì)、加工及周圍環(huán)境、使用環(huán)境等。過載斷裂與疲勞斷裂斷口的鑒別 1.斷裂斷口的粗糙狀況：過載斷裂斷口的區(qū)域一般表面粗糙 2.變形情況過載斷裂時(shí)對(duì)塑性材料來講有明顯的塑性變形，而疲勞斷裂斷口則沒有。脆性斷裂金屬零件因制造工藝不正確，或使用過程中遭有害介質(zhì)的侵蝕，或因環(huán)境溫度不適應(yīng)，可能使材料變脆，從而使金屬零件發(fā)生突然斷裂。 氫脆、氯脆、堿脆、冷脆等。減輕斷裂危害的措施 幾乎所有的零件由于各種原因均有宏觀或微觀裂紋，只是裂紋的大小、性質(zhì)不同而已。有裂必?cái)嗟母拍钍清e(cuò)誤的。有裂紋的零件不一定立即就斷，都有一段亞臨界擴(kuò)展時(shí)間，在一定條件下，裂紋還可不發(fā)展，有裂紋的零件也可不斷。但是因斷裂事故后果嚴(yán)重，目前在維修中一經(jīng)發(fā)現(xiàn)裂紋都要加以修復(fù)或更換，重要零件則予以報(bào)廢，因裂紋而報(bào)廢的零件數(shù)量相當(dāng)可觀。 減輕斷裂危害的有效措施 1．減少局部應(yīng)力集中 通過斷口分析可知，絕大部分疲勞斷裂都是起源于應(yīng)力集中嚴(yán)重的部位，因此減少局部應(yīng)力集中，是減輕或防止疲勞斷裂的最有效措施之一。一般零件上只要有任何幾何形狀的不連續(xù)（通稱為缺口），或者有存在于材料中的不連續(xù)時(shí)，它們附近的實(shí)際應(yīng)力要比名義平均應(yīng)力高得多，都可能產(chǎn)生應(yīng)力集中。靜載荷下應(yīng)力集中所起的作用不是十分顯著，在循環(huán)載荷或沖擊載荷下，其影響是決定性的。所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)布局（如增大圓角、開卸荷槽等）改善零件的結(jié)構(gòu)形狀，減小或改善局部應(yīng)力集中。機(jī)械裝配時(shí)，應(yīng)注意裝配精度，避免局部接觸應(yīng)力過大。焊縫通常是疲勞斷裂的起源區(qū)域，焊接時(shí)盡量減小拉壓力和避免裂紋產(chǎn)生。 2．減少殘余應(yīng)力影響 各種加工和處理工藝過程，如拉拔、擠壓、校直彎曲沖壓、機(jī)加工、磨削以及焊接、熱處理等均能引起殘余應(yīng)力。這些應(yīng)力是由加工或處理時(shí)的塑性變形、熱脹冷縮以及組織轉(zhuǎn)變?cè)斐傻摹Ｒ话銡堄嗬瓚?yīng)力是有害的，殘余壓應(yīng)力則是有益的。滲碳、氮化、噴丸和表面滾壓加工等工藝過程均可產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，它們將抵消一部分由外載荷引起的拉應(yīng)力，因而減少了發(fā)生斷裂的可能性。 3．控制載荷防止超載 載荷對(duì)斷裂有直接影響。為減輕或防止斷裂，應(yīng)十分注意零件所受載荷的大小。如防止零件承受過大的沖擊載荷，防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆振燃燒和冷態(tài)下大負(fù)荷工作，運(yùn)動(dòng)零件應(yīng)做動(dòng)、靜平衡試驗(yàn)。有些機(jī)械只能空載起動(dòng)的就不要負(fù)載起動(dòng)。 4．正確選擇材料 應(yīng)根據(jù)環(huán)境介質(zhì)、溫度、應(yīng)力大小、負(fù)載性質(zhì)、預(yù)計(jì)壽命等選擇適宜的材料。注意采用“裂紋防止結(jié)構(gòu)”，盡量降低表面粗糙度，提高防裂能力。利用金屬纖維在不同方向上機(jī)械性能的差別，改善金屬疲勞性能，防止零件斷裂。 5．正確安裝，防止產(chǎn)生附加應(yīng)力與振動(dòng) 對(duì)重要零件，應(yīng)防止碰傷拉傷，因?yàn)槊恳粋�(gè)傷痕都可能成為一個(gè)斷裂源。 6．防止腐蝕 金屬表面的腐蝕易造成應(yīng)力集中，使疲勞強(qiáng)度下降。應(yīng)注意保護(hù)機(jī)械的運(yùn)行環(huán)境，防止腐蝕性介質(zhì)的侵蝕，防止零件各部分溫差過大產(chǎn)生熱應(yīng)力。如冬季起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，需先低速空運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待各部分預(yù)熱以后才能負(fù)載運(yùn)行。 7．維修時(shí)避免產(chǎn)生對(duì)零件斷裂的影響因素 如避免因拆裝、存放、加工而使零件表面損傷；裂紋和斷裂零件可用焊接、粘接、鉚接等方法修復(fù)；對(duì)不重要零件上的裂紋可鉆止裂孔防止或延緩其擴(kuò)展，并補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)；在強(qiáng)度足夠的情況下，定期清除零件表面，去掉已經(jīng)形成的微裂紋（去皮法）。文明修理。緊固件的擰緊要合乎規(guī)范和要求。 8．注意早期發(fā)現(xiàn)裂紋，定期進(jìn)行無損探傷和檢測(cè) 為了減輕零件斷裂所造成的危害，在裂紋發(fā)生和發(fā)展的初期，及早地發(fā)現(xiàn)它，并采取有效修復(fù)措施。問題思考結(jié)合實(shí)際例子，如何防范斷裂。作業(yè) 1、斷裂分為幾種，產(chǎn)生斷裂的原因有哪些？ 2、通過這一節(jié)的學(xué)習(xí)，你對(duì)斷裂有哪方面的提高，如何應(yīng)用所學(xué)的理論去解決實(shí)際中遇到的問題。第四節(jié) 機(jī)械零件的腐蝕腐蝕的類型幾種典型的腐蝕形式減輕腐蝕危害的措施機(jī)械零件的腐蝕的定義金屬零件在某些特定的環(huán)境中，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)與電化學(xué)反應(yīng)，造成表面材料損，表面質(zhì)量破壞，內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)損傷，最終導(dǎo)致零件失效。這一失效形式稱為零件的腐蝕失效。腐蝕的類型 1.化學(xué)腐蝕 （1）氣體腐蝕 （2）在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕 2.電化學(xué)腐蝕幾種典型的腐蝕形式 1、氧化腐蝕 2、接觸腐蝕 3、小孔腐蝕 4、縫隙腐蝕 5、晶間腐蝕 6、應(yīng)力腐蝕開裂 7、腐蝕疲勞減輕腐蝕危害的措施 1、正確選材 2、合理設(shè)計(jì) 3、覆蓋保護(hù)層 4、電化學(xué)保護(hù) 5、添加緩蝕劑 6、改變環(huán)境條件問題思考資訊一下較好的防腐措施有哪些？bcY紅軟基地

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