常见失效形式及特征和诊断课件.ppt

第三章第三章3.6腐蚀失效3.6.1概述概述金属材料受到周围环境介质的化学或电化学作用而引起的损坏叫做金属金属材料受到周围环境介质的化学或电化学作用而引起的损坏叫做金属的的腐蚀失效腐蚀失效1.金属腐蚀的分类金属腐蚀的分类按金属与介质的作用性质按金属与介质的作用性质（（1）化学腐蚀，特点是腐蚀过程中无电流产生化学腐蚀，特点是腐蚀过程中无电流产生①①气体腐蚀气体腐蚀②②在非电解质溶液中的腐蚀在非电解质溶液中的腐蚀2）电化学腐蚀，特点是腐蚀过程中有电流产生电化学腐蚀，特点是腐蚀过程中有电流产生①①大气腐蚀大气腐蚀②②土壤腐蚀土壤腐蚀③③电解质溶液中的腐蚀电解质溶液中的腐蚀④④熔融盐中的腐蚀熔融盐中的腐蚀2.腐蚀的破坏形式腐蚀的破坏形式（（1）均匀腐蚀均匀腐蚀2）局部腐蚀：）局部腐蚀：①①斑点腐蚀斑点腐蚀②②脓疮腐蚀脓疮腐蚀③③点腐蚀④④晶间腐蚀晶间腐蚀⑤⑤缝隙腐蚀缝隙腐蚀⑥⑥穿晶腐蚀穿晶腐蚀⑦⑦选择腐蚀选择腐蚀3.腐蚀程度的表示方法腐蚀程度的表示方法（（1）均匀腐蚀的腐蚀程度表征均匀腐蚀的腐蚀程度表征①①有重量的变化来评定有重量的变化来评定②②有腐蚀深度来表示有腐蚀深度来表示2）局部腐蚀的腐蚀程度表征。

裂纹扩展速率或材料性能降低程度来表）局部腐蚀的腐蚀程度表征裂纹扩展速率或材料性能降低程度来表示3.6.2主要腐蚀失效类型的现象和特征主要腐蚀失效类型的现象和特征1.金属的局部腐蚀金属的局部腐蚀（（1）点腐蚀首先介质的活性阴离子吸附在金属氧化膜的某些点上，对膜产生破坏首先介质的活性阴离子吸附在金属氧化膜的某些点上，对膜产生破坏有缺陷的区域和没有缺陷的区域形成局部电池，有缺陷的部分成为活化有缺陷的区域和没有缺陷的区域形成局部电池，有缺陷的部分成为活化的阳极，周围区为阴极区，因阳极面积非常小，电流密度很大，在金属的阳极，周围区为阴极区，因阳极面积非常小，电流密度很大，在金属表面形成腐蚀小孔随后溶解下来的金属离子水解，使小孔内溶液的酸表面形成腐蚀小孔随后溶解下来的金属离子水解，使小孔内溶液的酸度增加，小孔被进一步腐蚀加深度增加，小孔被进一步腐蚀加深点腐蚀点腐蚀（（2）缝隙腐蚀缝隙腐蚀零件的金属或金属与非金属之间形成缝隙，且电解质可以进入缝隙而在其中零件的金属或金属与非金属之间形成缝隙，且电解质可以进入缝隙而在其中处于停滞状态，使缝隙内部腐蚀加剧处于停滞状态，使缝隙内部腐蚀加剧3）晶间腐蚀晶间腐蚀。

晶间腐蚀主要是由于化学不均匀性引起的，晶界处原子排列较为疏松而紊乱，晶间腐蚀主要是由于化学不均匀性引起的，晶界处原子排列较为疏松而紊乱，容易产生晶界吸附，富集杂质原子，也容易沉淀，组成局部电池，造成晶间容易产生晶界吸附，富集杂质原子，也容易沉淀，组成局部电池，造成晶间腐蚀4）接触腐蚀接触腐蚀一对相接触的异类金属浸入电解液中成为一个原电池，电位较负的金属（阳一对相接触的异类金属浸入电解液中成为一个原电池，电位较负的金属（阳极）就会受到电化学腐蚀极）就会受到电化学腐蚀2.（（1）金属在大气中的腐蚀）金属在大气中的腐蚀金属表面凝聚一层水膜，由于大气中含有金属表面凝聚一层水膜，由于大气中含有COCO2 2、、SOSO2 2、、NONO2 2、盐类等，溶解、盐类等，溶解于水膜中成为电解质溶液金属内含有杂质，在电解质溶液中形成腐蚀于水膜中成为电解质溶液金属内含有杂质，在电解质溶液中形成腐蚀原电池，原电池的作用使金属受到腐蚀，是电化学腐蚀原电池，原电池的作用使金属受到腐蚀，是电化学腐蚀2）影响大气中腐蚀的因素）影响大气中腐蚀的因素①①湿度的影响湿度的影响②②灰尘的影响灰尘的影响③③大气中有害气体的影响。

大气中有害气体的影响3.（（1）金属在土壤中的腐蚀）金属在土壤中的腐蚀（（2）影响土壤中腐蚀的因素）影响土壤中腐蚀的因素①①土壤电阻率的影响土壤电阻率的影响②②土壤中氧含量的影响土壤中氧含量的影响③③土壤土壤PH值的影响值的影响④④土壤内细菌的影响土壤内细菌的影响⑤⑤土壤杂散电流的作用土壤杂散电流的作用管道在土壤中腐蚀4.（（1）金属在海水中的腐蚀）金属在海水中的腐蚀（（2）影响金属在海水中的腐蚀因素）影响金属在海水中的腐蚀因素①①海水中盐的类型及浓度的影响海水中盐的类型及浓度的影响②②海水中含氧量的影响海水中含氧量的影响③③海水温度的影响海水温度的影响④④海水流速的影响海水流速的影响⑤⑤海洋生物的影响海洋生物的影响3.6.3防止金属腐蚀的措施防止金属腐蚀的措施1.正确选用金属材料和合理设计金属结构正确选用金属材料和合理设计金属结构（（1）正确选用金属材料，根据具体情况选择合适的耐蚀材料正确选用金属材料，根据具体情况选择合适的耐蚀材料2）合理设计金属结构）合理设计金属结构设计上尽可能降低热应力、流体停滞和聚集、局部过热等设计上尽可能降低热应力、流体停滞和聚集、局部过热等设计时应尽量避免不同的金属互相接触，非要不同金属相互接触时，用设计时应尽量避免不同的金属互相接触，非要不同金属相互接触时，用绝缘材料将两者隔开。

绝缘材料将两者隔开2.去除介质中有害成分和添加缓蚀剂去除介质中有害成分和添加缓蚀剂（（1）去除介质中有害成分）去除介质中有害成分（（2）添加缓蚀剂减慢腐蚀速度）添加缓蚀剂减慢腐蚀速度阳极缓蚀剂、阴极缓蚀剂、混合型缓蚀剂等的加入可以使电化学腐蚀阳极缓蚀剂、阴极缓蚀剂、混合型缓蚀剂等的加入可以使电化学腐蚀过程减慢过程减慢3.隔离有害介质隔离有害介质（（1）结构设计上采取措施使关键部位和有害环境隔绝开来结构设计上采取措施使关键部位和有害环境隔绝开来2）采用各种表面防护技术采用各种表面防护技术4.电化学保护电化学保护用改变金属用改变金属-介质的电极电位来达到保护金属免受腐蚀介质的电极电位来达到保护金属免受腐蚀1）阴极保护，把金属电极接到电池的负极，通以电流进）阴极保护，把金属电极接到电池的负极，通以电流进行极化常用于地下管道及其他金属设备、水中设备、冷行极化常用于地下管道及其他金属设备、水中设备、冷凝器、冷却器、热交换器凝器、冷却器、热交换器2）阳极保护，把金属电极接到电池的正极，通以电流进）阳极保护，把金属电极接到电池的正极，通以电流进行极化阳极保护用于某些强腐蚀介质（如硫酸、磷酸等）行极化。

阳极保护用于某些强腐蚀介质（如硫酸、磷酸等），耗电量小耗电量小3.7应力腐蚀失效3.7.1概述概述应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂是指金属材料在特定的介质条件下，受拉应力作用，经过一定是指金属材料在特定的介质条件下，受拉应力作用，经过一定时间后发生的裂纹及断裂现象时间后发生的裂纹及断裂现象3.7.2应力腐蚀断裂的特点应力腐蚀断裂的特点（（1）即使是延性材料，其应力腐蚀也表现为脆性形式的断裂即使是延性材料，其应力腐蚀也表现为脆性形式的断裂2）应力腐蚀是一种局部腐蚀，形成的裂缝常常被腐蚀产物覆盖，不能）应力腐蚀是一种局部腐蚀，形成的裂缝常常被腐蚀产物覆盖，不能及时发现，常常在事先没有预兆的情况下发生断裂，危害较大及时发现，常常在事先没有预兆的情况下发生断裂，危害较大3）应力腐蚀断裂属于延迟断裂，断裂的时间决定于介质条件和应力大）应力腐蚀断裂属于延迟断裂，断裂的时间决定于介质条件和应力大小4）引起应力腐蚀断裂的应力一定是拉应力引起应力腐蚀断裂的应力一定是拉应力5）一定的金属材料只是在特定的活性介质中才发生应力腐蚀断裂一定的金属材料只是在特定的活性介质中才发生应力腐蚀断裂3.7.3应力腐蚀评定方法应力腐蚀评定方法1.光滑试样恒应力试验光滑试样恒应力试验2.预裂纹试样应力腐蚀实验预裂纹试样应力腐蚀实验3.7.4防止应力腐蚀开裂的措施防止应力腐蚀开裂的措施1.合理选择材料合理选择材料，针对零件所受应力和使用条件选用耐应力耐蚀的材料。

针对零件所受应力和使用条件选用耐应力耐蚀的材料如铜对氨的应力腐蚀敏感性很高，因此，接触氨的条件应避免使用铜合如铜对氨的应力腐蚀敏感性很高，因此，接触氨的条件应避免使用铜合金2.减少或消除零件中的残余拉应力减少或消除零件中的残余拉应力，残余拉应力是产生应力腐蚀的重要，残余拉应力是产生应力腐蚀的重要条件为此，设计上应尽量减少零件上的应力集中，工艺上采用退火工条件为此，设计上应尽量减少零件上的应力集中，工艺上采用退火工艺消除应力艺消除应力3.改善介质条件改善介质条件，设法减少或消除促进应力腐蚀开裂的有害化学离子，，设法减少或消除促进应力腐蚀开裂的有害化学离子，或者在腐蚀介质中添加缓蚀剂或者在腐蚀介质中添加缓蚀剂4.采用电化学保护采用电化学保护5.零构件应力腐蚀控制设计零构件应力腐蚀控制设计3.8氢脆失效3.8.1氢脆氢脆是在应力和过量氢的共同作用下使金属材料塑性、韧性下降的一种现是在应力和过量氢的共同作用下使金属材料塑性、韧性下降的一种现象材料中氢含量越高，氢脆现象越严重材料中氢含量越高，氢脆现象越严重金属，尤其是高强钢的氢脆断裂一般表现为延迟断裂，也存在发生氢脆的金属，尤其是高强钢的氢脆断裂一般表现为延迟断裂，也存在发生氢脆的门槛应力。

门槛应力金属中氢的来源很多，在金属冶炼过程中由于原材料中含有水分和油垢等金属中氢的来源很多，在金属冶炼过程中由于原材料中含有水分和油垢等不纯物质，高温分解出氢氢还可以在机械加工过程中（如酸洗、电镀等）不纯物质，高温分解出氢氢还可以在机械加工过程中（如酸洗、电镀等）进入金属金属在服役过程中环境介质也可以提供氢进入金属金属在服役过程中环境介质也可以提供氢3.8.2氢脆失效的类型、特征及评定1.类型及特征（1）白点（2）氢蚀（（3）氢化物致脆）氢化物致脆两类氢化物：两类氢化物：1）熔融金属冷却后，由于氢的溶解度降低而从过饱和固溶体析出形成的熔融金属冷却后，由于氢的溶解度降低而从过饱和固溶体析出形成的2）在含氢量较低的情况下，受外拉应力作用，使原来基体上均匀分布的氢）在含氢量较低的情况下，受外拉应力作用，使原来基体上均匀分布的氢逐渐聚集到裂纹前沿或微孔附近等应力集中处，当达到足够浓度后，析出氢逐渐聚集到裂纹前沿或微孔附近等应力集中处，当达到足够浓度后，析出氢化物4）氢致延滞断裂）氢致延滞断裂高强度钢中含有适量的处于固溶状态的氢，在低于屈服强度的应力持续作用高强度钢中含有适量的处于固溶状态的氢，在低于屈服强度的应力持续作用下，经过一段孕育期后，在内部特别是在三向拉应力区形成裂纹，并且裂纹下，经过一段孕育期后，在内部特别是在三向拉应力区形成裂纹，并且裂纹逐步扩展，最后突然发生脆性断裂。

逐步扩展，最后突然发生脆性断裂3.8.3防止氢脆的措施防止氢脆的措施1.环境因素环境因素设法切断氢进入金属内的途径，或设法延迟在这个环节上的反应速度，设法切断氢进入金属内的途径，或设法延迟在这个环节上的反应速度，使氢不进入或少进入金属中如采用表面涂层使氢不进入或少进入金属中如采用表面涂层2.力学因素力学因素在机件设计和加工过程中应避免各种产生残余拉应力的因素采用表在机件设计和加工过程中应避免各种产生残余拉应力的因素采用表面处理，使表面获得残余压应力层，对防止氢脆有良好作用尽可能面处理，使表面获得残余压应力层，对防止氢脆有良好作用尽可能选用氢脆临界场强度因子门槛值高的材料选用氢脆临界场强度因子门槛值高的材料3.材料因素材料因素含碳量较低且硫、磷含量较少的钢，氢脆敏感性低刚的强度等级越含碳量较低且硫、磷含量较少的钢，氢脆敏感性低刚的强度等级越高，对氢脆越敏感，所以，对在含氢介质中服役的高强度钢的强度应高，对氢脆越敏感，所以，对在含氢介质中服役的高强度钢的强度应有所限制钢的显微组织对氢脆敏感性也有较大影响，一般按下列顺有所限制钢的显微组织对氢脆敏感性也有较大影响，一般按下列顺序递增：下贝氏体，回火马氏体或贝氏体，秋化或正火组织。

正确制序递增：下贝氏体，回火马氏体或贝氏体，秋化或正火组织正确制定钢的冷热加工工艺，可以提高机件抗氢脆性能定钢的冷热加工工艺，可以提高机件抗氢脆性能失效分析3.93.9腐蚀疲劳失效腐蚀疲劳失效腐蚀疲劳断裂腐蚀疲劳断裂：：材料在循环应力和腐蚀介质的共同作用下材料在循环应力和腐蚀介质的共同作用下导致的断裂导致的断裂一、腐蚀疲劳破坏的机制一、腐蚀疲劳破坏的机制交变应力和腐蚀介质的共同作用使腐蚀坑形成初裂纹交变应力和腐蚀介质的共同作用使腐蚀坑形成初裂纹环境介质与不断产生的新金属表面发生作用环境介质与不断产生的新金属表面发生作用二、腐蚀疲劳破坏的特点二、腐蚀疲劳破坏的特点1.1.不需要特定的腐蚀系统不需要特定的腐蚀系统2.2.任何金属材料均可能发生腐蚀疲劳任何金属材料均可能发生腐蚀疲劳3.3.不存在疲劳极限不存在疲劳极限4.4.疲劳曲线明显地向低值方向推移疲劳曲线明显地向低值方向推移5.5.初裂纹的扩展受应力循环周次的控制；不循环时裂纹不扩展初裂纹的扩展受应力循环周次的控制；不循环时裂纹不扩展裂纹扩展与应力条件，温度，介质有关裂纹扩展与应力条件，温度，介质有关3.9腐蚀疲劳断裂腐蚀疲劳断裂失效分析三、腐蚀疲劳断裂的断口特征三、腐蚀疲劳断裂的断口特征•宏观特征宏观特征1.1.脆性断裂脆性断裂2.2.疲劳源区一般不明显疲劳源区一般不明显3.3.断裂多源自表面缺陷或腐蚀坑底部断裂多源自表面缺陷或腐蚀坑底部•微观微观特征特征1.1.疲劳辉纹由于腐蚀介质的作用而模糊不清疲劳辉纹由于腐蚀介质的作用而模糊不清2.2.二次裂纹较多并具有泥纹花样、腐蚀坑、腐蚀产物等二次裂纹较多并具有泥纹花样、腐蚀坑、腐蚀产物等3.3.随着加载频率的降低和腐蚀介质的腐蚀性加强随着加载频率的降低和腐蚀介质的腐蚀性加强 ，静载腐，静载腐蚀断裂蚀断裂( (应力腐蚀应力腐蚀) )特征花样逐渐增多特征花样逐渐增多4.4.多源疲劳多源疲劳裂纹的走向：穿晶裂纹的走向：穿晶————常见常见 沿晶沿晶————加载频率低加载频率低单纯机械疲劳：裂纹在同一平面单纯机械疲劳：裂纹在同一平面腐蚀疲劳：主裂纹附近出现多条次裂纹腐蚀疲劳：主裂纹附近出现多条次裂纹失效分析§腐腐蚀疲疲劳失效的失效的预防措施防措施§合理的选择材料合理的选择材料§表面感应淬火表面感应淬火§喷丸和表面滚压强化喷丸和表面滚压强化§表面化学热处理表面化学热处理§电镀，涂层防护电镀，涂层防护§阴极保护阴极保护失效分析3.10磨损失效分析磨损失效分析3.10.1概述概述磨磨损失效失效1.磨磨 损：相互接触并作相：相互接触并作相对运运动的物体由于机械、物理的物体由于机械、物理和化学作用，造成物体表面材料的位移及分离，使表和化学作用，造成物体表面材料的位移及分离，使表面形状、尺寸、面形状、尺寸、组织及性能及性能发生生变化的化的过程。

程§例：例：推土机、挖掘机和拖拉机的行走机构，推土机、挖掘机和拖拉机的行走机构，农具的犁具的犁铧、、锄、、铲，，发动机中的曲机中的曲轴、凸、凸轮轴、汽、汽门挺杆、活塞挺杆、活塞环、、油嘴油油嘴油泵、、齿轮§世界上世界上1/3~1/2的能源消耗在摩擦上，的能源消耗在摩擦上，75%机械零件由机械零件由于磨于磨损失效失效分析2.2.磨损失效的分类磨损失效的分类§按环境和介质可分为：按环境和介质可分为：流体磨损流体磨损；；湿磨损湿磨损；；干磨损干磨损§按表面接触性质可分为：按表面接触性质可分为：金属金属----流体流体磨损；磨损；金属金属----金金属属磨损；磨损；金属金属----磨料磨料磨损§从磨损的失效机制分为：从磨损的失效机制分为：氧化磨损氧化磨损（腐蚀磨损）、（腐蚀磨损）、咬咬合磨损合磨损( (第一类粘着磨损第一类粘着磨损) )、、热磨损热磨损( (第二类粘着磨损第二类粘着磨损) )、、磨粒磨损磨粒磨损和和接触疲劳磨损接触疲劳磨损§磨损类型并非固定不变，在不同的外部条件和材料具磨损类型并非固定不变，在不同的外部条件和材料具有不同特性情况下，损伤机制会发生转化，由一种损有不同特性情况下，损伤机制会发生转化，由一种损伤机制变成另一种损伤机制。

伤机制变成另一种损伤机制失效分析磨损失效过程磨损失效过程磨损过程大致可分为以下三个阶段：磨损过程大致可分为以下三个阶段：1.跑合（磨合）磨跑合（磨合）磨损阶段段2.稳定磨定磨损阶段段3.剧烈磨烈磨损阶段段失效分析3.10.2磨磨损机制及行机制及行为特征特征1.腐腐蚀磨磨损 两物体表面两物体表面产生摩擦生摩擦时，工作，工作环境中的介境中的介质(如如液体、气体或者液体、气体或者润滑滑剂等等)与材料表面起化学反与材料表面起化学反应或或电化学反化学反应，形成腐，形成腐蚀产物，物，产物粘附不物粘附不牢，在摩擦牢，在摩擦过程中剥落下来，新的表面又程中剥落下来，新的表面又继续与介与介质发生反生反应这种腐种腐蚀和磨和磨损的反复的反复过程程称称为腐腐蚀磨磨损失效分析失效分析 2.咬合磨咬合磨损1).1).咬合磨损：摩擦副相对运动时，接触点表面材料塑性变咬合磨损：摩擦副相对运动时，接触点表面材料塑性变形、焊合、剪断而有一个表面转移到另一个表面引起材料流形、焊合、剪断而有一个表面转移到另一个表面引起材料流失的现象失的现象失效分析2).2).形貌特征形貌特征按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦伤、按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱、咬死。

撕脱、咬死点接触点接触 : : 接触表面油膜被破坏，金属表面局部焊合或接触表面油膜被破坏，金属表面局部焊合或粘合粘合剪切撕脱，形成凹坑或凹槽剪切撕脱，形成凹坑或凹槽表面金属局部转移，形成细长条状、不均匀、不连续的表面金属局部转移，形成细长条状、不均匀、不连续的条痕条痕粘合处强度进一步增加，产生犁沟，粘合处强度进一步增加，产生犁沟，拉伤的损伤拉伤的损伤外加压应力增加，润滑膜严重破坏时，咬合，接触点产生熔焊外加压应力增加，润滑膜严重破坏时，咬合，接触点产生熔焊现象，剪切撕脱破坏深入金属内部，形成较深的坑，严重的烧现象，剪切撕脱破坏深入金属内部，形成较深的坑，严重的烧伤痕迹3）防止措施）防止措施合理地合理地选择配配对材料材料采用表面采用表面处理理限制摩擦表面的温度，控制限制摩擦表面的温度，控制压强减小表面粗糙度减小表面粗糙度失效分析3.热磨磨损1.热磨磨损：当：当滑滑动速度速度很大很大，，比比压也很大的也很大的时候，将候，将产生大生大量摩擦量摩擦热使使润滑油滑油变质，并使表，并使表层金属加金属加热到到软化温度，在化温度，在接触点接触点处产生局部金属粘着，出生局部金属粘着，出现较大金属大金属质点的撕裂脱离点的撕裂脱离甚至熔化的磨甚至熔化的磨损。

2.形貌特征形貌特征3.防止措施防止措施减少摩擦减少摩擦热，在摩擦区增加水冷，在摩擦区增加水冷或气冷的或气冷的结构措施，表面非金属薄膜，构措施，表面非金属薄膜，润滑滑提高金属提高金属热稳定性和定性和润滑油滑油热稳定性，定性，选用用热稳定性高的合定性高的合金金失效分析4.磨料磨磨料磨损的特征及判断的特征及判断1.磨料磨磨料磨损：当硬：当硬质点点(硬磨粒硬磨粒)在在压力下滑力下滑过或或滚过一个表一个表面或者当一个硬表面面或者当一个硬表面(包含有硬包含有硬质点点)擦擦过另一个表面另一个表面时，使，使材料表面材料表面发生磨耗的生磨耗的现象磨料硬度磨料硬度Ha和金属材料硬度和金属材料硬度Hm的相对高低的相对高低失效分析5.接触疲接触疲劳 （点（点蚀））1.1.接触疲劳：零件表面在接触疲劳：零件表面在接触应力的反复作用接触应力的反复作用下引起下引起的表面疲劳破坏的表面疲劳破坏2.2.形貌特征：形貌特征：a.a.表面金属小片脱落，形成麻坑（几微米到几十微米）表面金属小片脱落，形成麻坑（几微米到几十微米）麻坑附近明显塑性变形及不明显的表面疲劳裂纹和二麻坑附近明显塑性变形及不明显的表面疲劳裂纹和二次裂纹次裂纹b.b.裂纹源于次表层的麻点剥落裂纹源于次表层的麻点剥落c.c.裂纹源于表层的麻点剥落裂纹源于表层的麻点剥落d.d.裂纹源于硬化层与心部交界处的表层剥落裂纹源于硬化层与心部交界处的表层剥落3.3.防止措施防止措施合理地选择材料及材料的硬度，选择粘度高的润滑油，合理地选择材料及材料的硬度，选择粘度高的润滑油，加入极压添加剂或及减小摩擦面的粗糙度值等，可以加入极压添加剂或及减小摩擦面的粗糙度值等，可以提抗疲劳磨损的能力。

提抗疲劳磨损的能力失效分析6.微微动磨磨损特征及判断特征及判断1.微微动磨磨损（咬（咬蚀）：两）：两块金属材料在金属材料在外加外加载荷荷下相互下相互压紧成成紧密接触，同密接触，同时两接触表面又受到两接触表面又受到低（微）振低（微）振幅幅的相的相对滑滑动,受高的接触受高的接触应力，使局部表面力，使局部表面发生磨生磨损失效分析2.形貌特征形貌特征微动磨损表面通常粘附一层磨损脱落下来的金属氧化物颗粒；微动磨损表面通常粘附一层磨损脱落下来的金属氧化物颗粒；因形成冷焊点和材料转移而产生的不规则凸起；因形成冷焊点和材料转移而产生的不规则凸起；微动区域中可发现大量表面裂纹，它们大都垂直于滑动方向微动区域中可发现大量表面裂纹，它们大都垂直于滑动方向举例：钢板弹簧、销钉或螺栓紧固接件、轴与孔的配合件举例：钢板弹簧、销钉或螺栓紧固接件、轴与孔的配合件失效分析例：薄板冲裁模磨损失效例：薄板冲裁模磨损失效§薄板冲裁模薄板冲裁模 ：模具受到的冲击载荷不大：模具受到的冲击载荷不大 ，因摩擦产生，因摩擦产生的刃口磨损是主要的失效形式的刃口磨损是主要的失效形式 §磨损过程：分为初期磨损，正常磨损和急剧磨损三个阶磨损过程：分为初期磨损，正常磨损和急剧磨损三个阶段。

段  a）局部塑）局部塑变           b ）） 摩擦磨摩擦磨损         c ）） 疲疲劳损坏坏 （初期磨（初期磨损阶段）段） （正常磨（正常磨损阶段）段）  （急（急剧磨磨损阶段）段） 失效分析失效形式：轴瓦的胶合、磨损失效形式：轴瓦的胶合、磨损轴瓦，铝合金，轴，灰铁，接触面有润滑油轴瓦，铝合金，轴，灰铁，接触面有润滑油转速为转速为300rpm，运行，运行10秒抱死秒抱死 失效分析3.10.3磨磨损损失效判断和改善耐磨性的措施失效判断和改善耐磨性的措施•磨磨损表面形貌分析表面形貌分析宏宏观分析：放大分析：放大镜观察，察，实物物显微微镜观察察微微观分析：分析：扫描描电子子显微微镜•磨磨损亚表表层分析分析强烈烈的冷加工的冷加工变形硬化形硬化金属金属组织的回火、回复再的回火、回复再结晶、相晶、相变、非晶、非晶态层等等观察裂察裂纹的形成部位，裂的形成部位，裂纹的增殖、的增殖、扩展情况及磨展情况及磨损碎碎片的片的产生和剥落生和剥落过程程•磨屑分析磨屑分析一一类磨屑：从磨磨屑：从磨损失效件的服役系失效件的服役系统中回收的和残留在磨中回收的和残留在磨损件表面件表面上的磨屑上的磨屑二二类磨屑：是从模磨屑：是从模拟磨磨损零件服役工况条件的零件服役工况条件的实验室室试验装置上得装置上得到的，具有原始形貌的磨屑。

到的，具有原始形貌的磨屑失效分析3.11蠕蠕变失效失效蠕蠕变：金属材料在：金属材料在长时间的恒温恒的恒温恒载作用下作用下缓慢慢发生塑生塑性性变形的形的现象主要机理：晶粒沿晶界滑主要机理：晶粒沿晶界滑动产生形生形变蠕蠕变断裂断裂：由蠕：由蠕变变形形导致的断裂致的断裂一、蠕变断裂的类型一、蠕变断裂的类型一、蠕变断裂的类型一、蠕变断裂的类型•对数蠕数蠕变断裂断裂：在：在(0～～0.15)Tm的温度范的温度范围内，材料的内，材料的变形引起的加工硬化，因温度低，不能形引起的加工硬化，因温度低，不能发生回复再晶，生回复再晶，蠕蠕变率随率随时间的延的延续一直在下降一直在下降•回复蠕回复蠕变断裂断裂：在：在(0.15一一0.85) Tm的温度范的温度范围内，由内，由于温度高，材料足以于温度高，材料足以进行回复再行回复再结晶，蠕晶，蠕变率基本上率基本上是个定是个定值也称高温蠕也称高温蠕变断裂——常常见失效分析蠕蠕变第一第一阶段段(初期蠕初期蠕变，，I)减速蠕减速蠕变阶段段蠕蠕变第二第二阶段段(第二期蠕第二期蠕变，，Ⅱ)稳态蠕蠕变阶段，表示金属的蠕段，表示金属的蠕变速率速率蠕蠕变第三第三阶段段(第三期蠕第三期蠕变，，Ⅲ)加速蠕加速蠕变阶段段影响因素：影响因素：温度温度应力应力组织稳定性：温度稳定的组织，稳定蠕变阶段较长；组织稳定性：温度稳定的组织，稳定蠕变阶段较长；反之，稳定蠕变阶段较短反之，稳定蠕变阶段较短失效分析二、蠕变断裂失效分析二、蠕变断裂失效分析二、蠕变断裂失效分析二、蠕变断裂失效分析§宏宏观没有明没有明显的塑性的塑性变形形§微微观：晶界上形成蠕：晶界上形成蠕变空洞空洞§组织和性能的和性能的变化：珠光体球化和碳化物聚集，碳化：珠光体球化和碳化物聚集，碳钢石墨化，石墨化，时效和新相的形成，效和新相的形成，热脆性，合金元素在固溶脆性，合金元素在固溶体和碳化物相之体和碳化物相之间的重新分配以及氧化腐的重新分配以及氧化腐蚀等等。