1、第十一章 工程材料的选用,失效：零件由于某种原因丧失预定功能的现象,失效分析的目的就是找出零件损伤的原因，并提出相应的改进措施,包括：零件完全破坏，不能继续工作严重损伤，继续工作很不安全虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用,1 零件的失效分析,一、失效的形式,二、零件失效的原因,三、失效分析的一般方法,收集失效零件的残体，观测并记录损坏的部位、尺寸变化和断口宏观特征；收集表面剥落物和腐蚀产物，必要时照相留据； 了解零件的工作环境和失效经过，观察相邻零件的损坏情况，判断损坏的顺序； 审查有关零件的设计、材料、加工、安装、使用、维护等方面的资料； 试验研究，取得数据，判断失效的原因，提出改进
2、措施，写出分析报告。,失效分析所需测试的项目： 化学分析：检验材料成分与设计要求是否相符。 断口分析：显微镜观察裂纹的发源地、扩展区和最终裂纹区的断裂性质。 宏观健全性检查：缺陷（缩孔、缩松、气泡、白点、夹杂物；流线分布、锻造裂纹；氧化、脱碳、淬火裂纹等）。 显微分析：鉴别各种组织缺陷，判断是否正常。 应力分析：检查失效零件的应力分布。 力学性能测试：测定力学性能指标。 断裂力学分析：断裂韧度的测定,2 选材的一般原则和步骤,能否满足必需的使用性能； 能否具有良好的工艺性能； 能否实现最低成本。,一、选材的一般原则,1、使用性能主要是指零件在使用状态下材料应该具有的机械性能、物理性能和化学性能
3、。是选材的主要因素。 使用性能的要求，是在分析零件工作条件和失效形式的基础上提出来的。,2、工艺性能表示材料加工的难易程度。在选材中，同使用性能比较，工艺性能常处于次要地位。,金属材料：铸造、压力加工、焊接、机械加工、热处理等加工方式陶瓷材料：粉末压制烧结成型、磨削加工、热处理高分子材料：热压、注塑、热挤等方法成型，有的再进行切削加工、焊接等加工过程,3、经济性 材料的价格：零件材料的价格无疑应该尽量低。 零件的总成本：与其使用寿命、重量、加工费用、研究费用、维修费用和材料价格有关。 国家的资源：材料来源丰富并顾及我国资源情况，尽量选用耗能低的材料,二、选材的一般方法,3 典型零件选材及工艺分析,机床主轴,C620机床,分析：机床主轴是典型的受扭转-弯曲复合作用的轴件，它受的应力不大(中等载荷)，承受的冲击载荷也不大，如果使用滑动轴承，轴颈处要求耐磨。,因此大多采用45钢制造，并进行调质处理，轴颈处由表面淬火来强化。载荷较大时则用40Cr等低合金结构钢来制造。,对C620车床主轴的选材结果如下： 材料：45钢 热处理：整体调质，轴颈及锥孔表面淬火。 性能要求：整体硬度220240 HBS；轴颈及锥孔处硬度52HRC。 工艺路线： 下料锻造正火粗加工调质精加工表面淬火+低温回火磨削,
