第10。12章机械零件毛坯的选择与质量检验

金属工艺学
二、工艺性能
零件选材应满足生产工艺对材料工艺性能的要求。任何零件都Βιβλιοθήκη Baidu由不同 的工程材料通过一定的加工工艺制造出来的。因此材料的工艺性能， 即加工成零件的难易程度，自然应是选材时必须考虑的重要问题。所 以，熟悉材料的加工工艺过程及材料的工艺性能，对于正确选材是相 当重要的。材料的工艺性能包括以下内容：
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（3）加工工艺问题 零件加工成型过程中，由于加工工艺不良，也会造成各种缺陷。例如锻造不良可
造成带状组织、过热或过烧现象等；冷加工不良时光洁度太低，产生过深的 刀痕、磨削裂纹等；热处理不良能造成过热、脱碳、淬火裂纹、回火不足等； 这些都可导致零件的失效。 加工不良造成的缺陷，尤其是热处理时产生的缺陷，与零件的设计有很大的关系。 零件的外形和结构设计不合理，会大大增加热处理缺陷发生的可能性。 若零件热处理后残留有较大的内应力，甚至有难以检查出来的裂纹时，使用中必 定会造成严重的损坏。 （4）安装不当 零件安装时配合过紧、过松、对中不准、固定不紧等均可造成失效或事故。在制 造厂里管理比较严格的情况下，使用不当常可成为零件损坏的主要原因。对 机器的维护保养不好，没有遵守操作规程及工作时有较大幅度的过载等也可 以造成零件的失效。 （5）使用维护不正确
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第二节 机械零件材料选择的 一般原则
机械零件的选材是一项十分重要的工作。选材是否恰当， 特别是一台机器中关键零件的选材是否恰当，将直 接影响到产品的使用性能、使用寿命及制造成本。 选材不当，严重的可能导致零件的完全失效。
判断零件选材是否合理的基本标志是：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。选材的任务就是求得三者之间的统一。因 此选材时一般应遵循以下三个原则：
脆性、淬火变形和开裂倾向等。
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二、零件失效的主要形式
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三、零件失效的原因
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零件失效的原因分析
（1）结构设计不合理 设计上导致零件失效的最常见原因是结构或形状不合理，即在零件的高应力处存在明显的应
力集中源，如各种尖角、缺口、过小的过渡圆角，等等。另一种原因是对零件的工作条 件估计错误，如对工作中可能的过载估计不足，因而设计的零件的承载能力不够。发生 这类失效的原因在于设计，但可通过选材来避免，特别是当零件的结构与几何尺寸基本 固定而难以作较大的改动时，就是如此来处理问题的。现在很少发生由于计算错误造成 的设计事故。 （2）材料选取不当 选材不当是材料方面导致失效的主要原因。问题出在材料上，但责任在设计者身上。最常见 的情况是，设计者仅根据材料的常规性能指标作出决定，而这些指标根本不能反映材料 对所发生的那种类型失效的抗力。另一种情况是，尽管预先对零件的失效形式有较准确 的估计，并提出了相应的性能指标作为选材的依据，但由于考虑到其它因素（如经济性、 加工性能等），使得所选材料的性能数据不合要求，因而导致了失效。材料本身的缺陷 也是导致零件失效的一个重要原因，常见的缺陷是夹杂物过多，过大，杂质元素太多， 或者有夹层、折叠等宏观缺陷。因此，对原材料加强检验是非常重要的步骤。
第10章 机械零件材料毛坯 的选择与质量检验
• 10.1 机械零件的失效 • 10.2机械零件选材一般原则
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一、失效的基本概念
一、失效的基本概念 零件在工作过程中最终都要发生失效。所谓失效是指： （1）零件完全破坏，不能继续工作； （2）严重损伤，继续工作很不安全； （3）虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。 只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。失 效分析的目的就是要找出零件损伤的原因，并提出相应的改进措 施。现代工业中零件的工作条件日益苛刻，零件的损坏往往会带 来严重的后果，因此对零件的可靠性提出了越来越高的要求。另 外，从经济性考虑，也要求不断提高零件的寿命。这些都使得失 效分析变得越来越重要。失效分析的结果对于零件的设计、选材、 加工以至使用，都有很大的指导意义。
（1）铸造性能 包含流动性、收缩性、疏松及偏析倾向、吸气性、熔点 高低等。
（2）压力加工性能 指材料的塑性和变形抗力等。 （3）焊接性能 包括焊接应力、变形及晶粒粗化倾向，焊缝脆性、裂纹、
气孔及其它缺陷倾向等。 （4）切削加工性能 指切削抗力、零件表面光洁度、排除切屑难易程度
及刀具磨损量等。 （5）热处理性能 指材料的热敏感性、氧化、脱碳倾向、淬透性、回火
超载荷运动，润滑条件不良，零件磨损增加等均可造成零件早期失效。
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四、失效分析的一般方法
正确的失效分析，是找出零件失效原因，解决零件失效问题的基础环节。机械零件 的失效分析是一项综合性的技术工作，大致有如下程序。
（1）尽量仔细地收集失效零件的残骸，并拍照记录实况，确定重点分析的对象， 样品应取自失效的发源部位，或能反映失效的性质或特点的地方。
（4）对失效样品进行性能测试、组织分析、化学分析和无损探伤，检验材料的性 能指标是否合格，组织是否正常，成分是否符合要求，有无内部或表面缺陷等 等，全面收集各种必要的数据。
（5）断裂力学分析。在某些情况下需要进行断裂力学计算，以便于确定失效的原 因及提出改进措施。
（6）综合各方面分析资料作出判断，确定失效的具体原因，提出改进措施，写出 报告。
（2）详细记录并整理失效零件的有关资料，如设计情况（图纸）、实际加工情况 及尺寸、使用情况等。根据这些资料全面地从设计、加工、使用各方面进行具 体的分析。
（3）对所选试样进行宏观（用肉眼或立体显微镜）及微观（用高倍的光学或电子 显微镜）断口分析，以及必要的金相剖面分析，确定失效的发源点及失效的方 式。
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一、使用性能
零件选材应满足零件工作条件对材料使用性能的要求。材料在使用过程中的表现，即使 用性能，是选材时考虑的最主要根据。不同零件所要求的使用性能是很不一样的，有 的零件主要要求高强度，有的则要求高的耐磨性，而另外一些甚至无严格的性能要求， 仅仅要求有美丽的外观。因此，在选材时，首要的任务就是准确地判断零件所要求的 主要使用性能。