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1、工程材料06材料检验,1,工程材料基础（7）,2,工程材料06材料检验,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,3,工程材料06材料检验,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
2、法类标准,4,工程材料06材料检验,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,5,工程材料06材料检验,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。,6,工程材料06材料检验,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
3、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,7,工程材料06材料检验,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,8,工程材料06材料检验,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,9,工程材料06材料检验,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,10,工程材料06材料检验,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。,
4、五、应力分析技术 X射线法,11,工程材料06材料检验,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,12,工程材料06材料检验,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,13,工程材料06材料检验,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,14,工程材料06材料检验,2、断裂失效 （1）快速断裂失
5、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,15,工程材料06材料检验,（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,16,工程材料06材料检验,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,17,工程材料06材料检验,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
6、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。,18,工程材料06材料检验,二、选择材料的基本过程,19,工程材料06材料检验,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,20,工程材料06材料检验,1.C616 416车床主轴,21,工程材料06材料检验,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
7、分硬度HRC4850,金相组织同上。,22,工程材料06材料检验,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,23,工程材料06材料检验,2.YJ 130汽车半轴,24,工程材料06材料检验,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HRC 2434 ;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
8、部跳动2.0mm。,25,工程材料06材料检验,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,26,工程材料06材料检验,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。,27,工程材料06材料检验,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,28,工程材料06材料检验,4.JN 150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: 1.齿面硬度HRC5862, 金相组织为回 火马氏体+合金碳化物+残余奥氏体。 2.齿心部硬度HRC3545, 金相组织为 回火马氏体(低碳)+铁素体+细珠光体。,29,工程材料06材料检验,三) 选材: 20 CrMnTi 钢。,四) 加工工艺路线:,