零件失效的分析4-金属构件常见失效形式及其判断.ppt

应力腐蚀是应力和环境腐蚀的联合作用造成的破坏形式。 静止应力—应力腐蚀开裂（SCC）； 循环应力—腐蚀疲劳（CF）； （1）SCC对环境有选择性； （2）氧化剂的存在有决定性作用； （3）温度有着重要的影响。温度升高，材料发生SCC的 倾向增大； （4）干湿交替环境使有害离子浓缩，SCC更容易发生； 腐蚀疲劳 ●S－N曲线和疲劳极限 在腐蚀环境中疲劳极限不存在，即在低应力下造成断裂的循环数仍与应力有关。为了便于对各种金属材料耐腐蚀疲劳性能进行比较，一般是规定一个循环次数(如107)，从而得出名义的腐蚀疲劳极限，记为 ?-1c。 腐蚀疲劳的特征： 如何避免缝隙腐蚀？ 应优先选择不可拆卸联接方式； 缝隙不可避免时，采取措施防止形成闭塞条件； 固体悬浮物质的沉积也会造成缝隙。因此，在设计时应考虑澄清和过滤的设施 ； 装置停工时，不要用易吸水材料包盖设备 ； 避免(或减少)电偶腐蚀影响 用绝缘材料把异金属部件隔离 ； 降低异金属部件之间的电位差异 ； 降低电偶对结合处环境的腐蚀性，保持干燥 ； 增加异金属部件在溶液中的距离( 腐蚀电池溶液通路的电阻增加； 用非金属涂层把异金属部件涂覆，最常用的是油漆涂料。但要注意不仅涂覆阳极性部件，阴极部件也要涂覆。 设计易更换阳极部件的结构 粘着磨损，重要特征主要有两个： 根据粘着点的强度和破坏位置不同，可以把粘着磨损分成4种不同的形式，即轻微磨损、涂抹、擦伤和咬合磨损。它们的磨损形式、摩擦系数和磨损度虽然不同，但共同的特征是:出现材料迁移，以及沿滑动方向形成程度不同的划痕。 a.轻微磨损 粘着强度比摩擦副的两金属基体强度低时，剪切发生在粘着结合面上，表面转移的材料较轻微。 此时虽然摩擦系数增大，但是磨损却很小，材料迁移也不显著。通常在金属表面具有氧化膜、硫化膜或其他涂层时发生轻微粘着摩损。 b.涂抹 粘着强度大于摩擦副中较软金属的强度，小于较硬金属的强度。剪切破坏发生在离粘着结合面不远的较软金属浅层内，软金属涂抹(粘附)在硬金属表面上。这种磨损的摩擦系数与轻微磨损差不多，但磨损程度加剧。 c.擦伤 粘着强度比摩擦副的两基体金属的强度都高。剪切主要发生在软金属的亚表层内，有时也发生在硬金属的亚表层内，转移到硬金属上的粘着物又刮削软金属表面，使软金属表面出现划痕，所以擦伤主要发生在软金属表层，硬金属表面也偶有划伤。 d.咬合 如果粘着强度比两金属基体的强度高得多，而且粘着点面积较大时，剪切破坏发生在一个或两个金属表层深的地方。 此时表面将沿着滑动方向呈现明显的撕脱，出现严重磨损。如果滑动继续进行，粘着范围将很快增大，摩擦产生的热量使表面温度剧增，极易出现局部熔焊，使摩擦副之间咬死而不能相对滑动。这种破坏性很强的磨损形式，应力求避免。 影响材料粘着磨损性能的因素：首先，摩擦副材料特性对粘着磨损有重要影响： 塑性材料粘着点的破坏以塑性流动为主，发生在表层深处，磨损颗粒大。脆性材料粘着点的破坏主要是剥落，发生在表层浅处，磨损颗粒小，呈磨屑状，磨屑容易脱落, 不堆积在表面上。 b. 相同金属或冶金相溶性大的材料摩擦副(相同金属或晶格类型、电子密度、电化学性能相似的金属)易发生粘着磨损。异种金属或冶金相溶性小的材料摩擦副抗粘着磨损能力较高。金属与非金属摩擦副抗粘着磨损能力高于异种金属摩擦副。 应避免使用同种金属或冶金相溶性大的金属组成摩擦副。 同时表面膜限制了破坏深度，提高抗粘着磨损的能力。 因为表面接触应力大于较软金属硬度的1/3时，很多金属将由轻微磨损转变为严重的粘着磨损。 表层温度特性对于摩擦表面的相互作用和破坏影响很大。表面温度升高可使润滑膜失效，使材料硬度下降，摩擦表面容易产生粘着磨损。 上图为温度对咬合磨损的影响，可以看出，当表面温度达到临界值(约80℃)时, 磨损量和摩擦系数都急剧增加。 其基本原则是配对材料的粘着倾向应比较小。如选用互溶性小的材料配对；选用表面易形成化合物的材料配对；金属与非金属材料配对；选用淬火钢与灰铸铁配对。 通过表面化学热处理，如渗硫、硫氮共渗、磷化、软氮化等热处理工艺，使表面生成一化合物薄膜，或为硫化物，磷化物，含氮的化合物，使摩擦系数减小，起到减磨作用也减小 粘着磨损。 例如：掘土机铲齿、犁耙、球磨机衬板等的磨损都是典型的磨粒磨损。机床导轨面由于切屑的存在也会引起磨粒磨损。水轮机叶片和船舶螺旋桨等与含泥沙的水之间的侵蚀磨损也属于磨粒磨损。 当磨粒运动方向与固体表面接近平行时, 磨粒与表面接触处的应力较低, 固体表面产生擦伤或微小的犁沟痕迹。 如果磨粒运动方向与固体表面接近垂直时，此时, 磨粒与表面产生高应力碰撞, 在表面上磨出较深的沟槽, 并有