第七章材料质量检验与零件失效分析.ppt

工程材料基础（7）,第七章材料质量检验与零件失效分析第一节材料质量检验在机械制造中的作用一、必要工序分三类：原材料检验、工序间检验、外协件检验二、零件失效分析的主要依据零件失效：（1）完全破坏，不能继续使用。（2）严重损伤，继续使用不安全。（3）能安全使用，但达不到预期作用。材质检验：（1）判断失效程度（2）判断失效原因,第二节材料及工艺质量标准一、技术标准体系国家标准（GB）、部门和协会标准二、材料及工艺质量标准体系分类1、综合基础标准2、产品类标准3、工艺质量类标准4、试验方法类标准,第三节材料质量检验规程1、检验项目2、抽样方式3、试样的制取4、检验标准5、合格的判据及检验结果,第四节材料质量检验技术一、化学成分定性、定量分析技术1、化学分析法先确定所含元素种类，以相应标准溶液滴定反应确定所含元素含量。2、光度计法测定并比较通过被测物质溶液和标准溶液光线的强弱确定被测物质含量。3、光谱分析法激发物质原子为气态，测定气态原子发出的特征光谱及强度，确定所含元素种类及含量。,二、低倍断口分析技术借助于肉眼或放大镜（小于20倍）观察法，主要用于观察材料的断口和宏观缺陷。脆性断口特点：沿晶断裂，断口平整、呈结晶状，有金属光泽。韧性断口特点：穿晶断裂，断口较暗。,沿晶断裂,穿晶断裂,碳纳米管,三、组织分析技术l光学显微镜观察l电子和原子力显微镜观察,四、无损探伤技术1、X射线探伤利用材料内部缺陷对X射线的衰减不同，检测材料内部缺陷。,X射线探测器,被测材料,X射线源,缺陷,2、超声波探伤利用材料内部缺陷界面对X射线的反射，检测材料内部缺陷。,超声波探伤原理,3、磁力探伤利用材料内部表层缺陷引起的漏磁，检测材料内部缺陷。,五、应力分析技术X射线法,第五节零件失效分析一、目的1、找出失效原因，提出改进措施2、找出失效原因，分清责任二、零件失效原因1、设计原因2、工艺原因3、材料原因4、安装使用原因,形式,过量变形失效,过量弹性变形,过量塑性变形,断裂失效,韧性断裂,应力腐蚀断裂,蠕变断裂,疲劳断裂,低应力断裂,脆性断裂,表面损伤失效,磨损,接触疲劳,腐蚀,三、零件失效形式1、变形失效（1）塑性变形失效（2）弹性失稳失效,梯子弹性失稳,轮子塑性变形,2、断裂失效（1）快速断裂失效:过载、存在缺陷塑性断裂失效：发生于塑性材料。脆性断裂失效：发生于脆性材料。,陶瓷脆性断裂断口,钢的塑性断裂断口,（2）蠕变断裂失效（3）疲劳断裂失效（4）应力腐蚀断裂失效,蠕变形成的晶界空洞,钢的疲劳断口,钢的应力腐蚀断口,3、表面损伤失效（1）表面磨损失效（2）表面腐蚀失效（3）表面疲劳失效四、失效分析方法,SiC无润滑时磨损面,第六节材料选用,一、一般原则1.材料的力学性能:根据零件的工作条件、损坏(或失效)形式,选择满足力学性能的材料。,2.材料的工艺性能:对零件加工生产有直接的影响,甚至是决定性的。,3.材料的经济性:主要是性价比。,二、选择材料的基本过程,三、典型零件的选材及工艺分析,机床主轴汽车半轴机床齿轮汽车齿轮,1.C616416车床主轴,一)工作条件:1.该轴在滚动轴承中运转。2.承受中等负荷,承受一定的冲击力。3.转速中等。,二)技术要求:1.整体调质后硬度应为HB200230,金相组织为回火索氏体。2.内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC4550,表面35mm内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体。3.花键部分硬度HRC4850,金相组织同上。,三)选材:45钢。,四)加工工艺路线:,下料锻造正火粗加工调质半精加工钻中心孔精车加工铣键槽局部淬火(锥孔及外锥体)粗磨滚铣花键花键淬火精磨,2.YJ130汽车半轴,一)工作条件:1.该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。3.承受反复弯曲疲劳应力。,二)技术要求:1.杆部硬度HRC3744;盘部外圆硬度HRC2434;金相组织为回火索氏体和回火屈氏体。2.弯曲度:杆中部1.8mm;盘部跳动2.0mm。,三)选材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。,四)加工工艺路线:,下料锻打两头摆碾或锻打法兰盘正火或调质处理机加工中频淬火低温回火,3.C616机床齿轮,一)工作条件:1.工作负荷不太大。2.中速运转(610m/s)。,二)技术要求:1.齿面硬度HRC4550,金相组织为回火索氏体。2.齿心部硬度HRC2225,金相组织为回火马氏体。,三)选材:40、45钢。,四)加工工艺路线:,下料锻造正火粗加工调质半精加工精车加工高频淬火及低温回火精磨,4.JN150型载重汽车变速箱齿轮,一)工作条件:1.工作负荷大。2.高速运转(1015m/s以上)。3.受冲击频繁,磨损较严重。,二)技术要求: