机电设备故障及零部件失效机理

1、第一章 机电设备缺点及零部件失效机理本章主要内容机电设备缺点的概念 分类 规律零部件失效主要方式:机械零件的磨损金属零件的腐蚀机械零件的变形机械零件的断裂不同失效方式下减少或消除其失效的方法和途径。.第一节 概论 发动机发动不起来，机床运转不平稳，汽车刹车失灵等等景象都是机械缺点的表现方式。 缺点研讨的目的是要查明缺点方式,跟随缺点机理,探求减少缺点的方法,提高机电设备的可靠程度和有效利用率缺点定义:设备(系统)或零部件丧失了规定工能的形状。缺点含两层含义: 一是机械系统偏离正常功能; 二是其功能失效。.关于失效的根本概念1、零件构件的功能 1在一定的压力、温度、介质下，坚持规定的外形和尺寸；

2、 2实现规定的机械运动； 3传送力和能。2、失效的定义和方式 定义: 零件失去设计所要求的效能功能称为失效。 常见的失效方式：磨损、腐蚀、过量变形、断裂.第一节 概论 对缺点进展研讨时，要留意一下几个问题：缺点情况随规定对象的变化而不同。缺点情况是针对规定功能而言的。缺点情况应到达一定的程度。.二、缺点的分类 机械缺点可以从不同角度来进展分类，不同的分类方法反映了机械缺点的不同侧面，对机械缺点进展分类的目的是为了更好地针对不同的缺点方式采取相应的对策，以下是各种缺点分类方法。.缺点分类1.按缺点性质分间歇性缺点： 设备只是在短期内丧失某些功能,在对设备稍加修缮调试或在外部干扰消逝后,功能即可恢

3、复。多半由机电设备外部缘由如工人误操作、气候变化、环境设备不良等要素引起。永久性缺点： 此类缺点必需经人工修缮才干恢复功能。该缺点普通是由于某些零部件损坏引起的。.缺点分类2.按缺点程度分部分性缺点： 设备只是某一部功能丧失,不影响设备其它功能的实现(如冷却电机)整体性缺点： 虽然设备只是某一部功能丧失,但却使设备整体功能不能实现(如主电动机缺点).缺点分类3.按缺点构成速度分突发性缺点： 缺点发生具有偶尔性和突发性,普通与设备运用时间无关,缺点发生前无明显征兆,经过早期实验或测试很难预测,普通是由工艺系统本身不利要素与偶尔的外界影响要素共同作用的结果缓变性缺点： 缺点开展缓慢,普通在设备有效

4、寿命的后期出现,其发生概率与运用时间有关,可以经过早期实验或测试进展预测,通常是因零部件的腐蚀磨损疲劳以及老化等开展构成的.缺点分类4.按缺点构成缘由分操作或管理失误构成的缺点： 设备未按原设计规定的条件运用,构成设备错用、精机粗用设备内在缘由构成的缺点： 普通是设备由于设计、制造遗留下的缺陷(如加工剩余应力、部分薄弱环节等)或资料内部潜在的缺陷呵斥的.该缺点无法预测,是突发性缺点的重要缘由自然缺点： 设备在有效期内,因遭到外部或内部多种自然要素影响而引起的缺点,如正常情况下零部件的磨损、断裂、腐蚀、变形、蠕变以及老化等.缺点分类5.按缺点呵斥的后果分致命缺点： 危及或导致伤亡、引起设备报废或

5、呵斥艰苦经济损失的缺点。如机架或机体断裂、车轮零落、发动机总成报废等严重缺点： 是指严重影响设备正常运用,在短期内无法排除的缺点。如发动机烧瓦、曲轴断裂、箱体开裂、齿轮损坏等普通缺点： 指影响设备正常运用,但在短期内能排除的缺点。如V型带断裂、支配手轮手柄损坏、电器开关损坏、细微渗漏和普通紧固件松动等.缺点分类6.按缺点表现方式分功能缺点和潜在缺点7.按缺点构成的时间分 早期缺点和随时间变化的缺点及随机缺点8.按缺点程度和构成快慢分 破坏性缺点和渐衰失效性缺点.三、缺点的规律 设备的任何部分都将在足够长的运用周期后产生失效。最可靠的产品最终也要发生缺点。 缺点的发生受其内部隐蔽的规律所支配，研

6、讨和利用缺点规律，便可设法从根本上预防缺点。 任务应力、环境应力、人为要素、时间等都是设备产生缺点的外因。.三、缺点的规律 可靠性 机电设备的可靠性是指机电设备在规定条件下，在规定时间内，无缺点地完成其规定功能的才干。 规定时间：产品应到达的任务期限。用时间或相当于时间的目的来表示，如运转的次数、行驶里程等。可靠性的数量目的。 设备的技术情况总是随着时间的延伸而逐渐恶化的因此设备的运用寿命总是有限的。由此可知，设备发生缺点的能够性总是随着时间的延伸而增大的，因此它可以看作是时间的函数。但同时设备缺点的发生具有随机性，即无论哪一种缺点、人们都难以预料它确实切发生时间。故设备发生缺点的情况都只能用

7、概率来表示，称为缺点概率。.三、缺点的规律 1.可靠度无缺点概率 机电设备在规定条件下，在规定时间内，无缺点地完成其规定功能的概率。用R(t)表示。2.缺点概率 机电设备在规定条件下，在规定时间内，发生缺点的概率。用F(t)表示。图1-1 可靠度曲线 图1-2 缺点概率曲线.三、缺点的规律 1.可靠度无缺点概率 机电设备在规定条件下，在规定时间内，无缺点地完成其规定功能的概率。用R(t)表示。 图1-1为可靠度曲线。由图可见，产品的可靠度 R(t)是时间t的函数， 随着时间的增长，产品的可靠度会越来越低，它是一个介于1与0之间的数，即0R(t)1。图1-1 可靠度曲线 11.三、缺点的规律 2

8、. 缺点概率 机电设备在规定条件下，在规定时间内，发生缺点的概率。用F(t)表示。 图1-2为缺点概率曲线。由图可见，产品的缺点概率F(t)也是时间t的函数, 随着时间的推移, 产品的缺点概率会越来越大, 它是一个介于0与1之间的数,即0F(t)1。图1-2 缺点概率曲线 11.无缺点概率与缺点概率关系两者是对立事件缺点概率与无缺点概率构成了一个完好的事件组，即.三、缺点的规律 从概率的概念出发，由概率实际可知，缺点概率的分布是其密度函数f(t)积累函数，即缺点发生的时间比率，或单位时间内发生的缺点的概率。它是单调增函数。缺点概率可用公式表示： 式中F(t)-缺点概率 f(t)-缺点概率分布密

9、度函数 t-时间 当t= 时，即 缺点概率又叫累计缺点概率；其密度函数f(t)又叫单位时间内发生缺点的概率。有： .三、缺点的规律 图1-3 缺点概率密度函数f(t)t.三、缺点的规律 3. 缺点率 缺点率是指在每一个时间增量里产生缺点的次数或在时间t之前尚未发生缺点，而在随后的dt时间之内能够发生缺点的条件概率，用(t)来表示，其数学关系式为： 该式阐明缺点率为某一瞬时能够发生的缺点，相对于该瞬时无缺点概率之比。.三、缺点的规律 缺点率瞬时缺点率产品在某一瞬时t的单位时间内发生缺点的概率平均缺点率产品在某一段时间内单位时间发生缺点的概率平均缺点间隔时间MTBF可修复设备在相邻两次缺点间隔内正

10、常任务的平均时间。.一些产品的MTBF：电脑产品规范4000h，大屏幕投影30000h，硬盘30000-40000h，磁盘阵列不低于50000h，方正笔记本电脑70000h，长城电源120000h。三、缺点的规律 .例： 设有一电子产品任务1000小时，共发生缺点5次，求该产品MTBF。参考答案： MTBF=200h其缺点率为 (t)=5/(11000)=0.005/h MTBF=1/(t)三、缺点的规律 . 例：某产品MTBF=16万h18年 =1/MTBF=1/18=5.5% 即：某产品1年内平均1000太设备有55台会出缺点。三、缺点的规律 .三、缺点的规律 例： 设t=0时，投入任务1

11、000只灯泡，当 t=365天时，发现有30只灯泡坏了。求：缺点概率、无缺点概率、瞬时缺点率、平均缺点率天、MTBF。F(t)=30/1000=0.03R(t)=1- F(t)=0.97 =30/(970365)=0.84710-4/天 =30/(1000+970)/2 365=0.83410-4/天MTBF=1/(t)=11806天32年.缺点率曲线 大多数缺点出现的时间和频率与机电设备的运用时间有亲密联络。经过工程实际和实验阐明，机电设备的缺点率变化可分为以下三种类型：1早期缺点期2随机缺点期3损耗缺点期 .早期缺点期特点：缺点率较高，但缺点随设备任务时间的添加而迅速下降。 早期缺点普通是

12、由于设计、制造、检验或装配中存在缺陷而导致的。设备进展大修或改造后，早期缺点会再次出现。 经过运转磨合、检查、排除缺点等手段可使其缺陷逐渐消除，运转趋于正常，从而实现逐渐减少这类缺点的目的。早期缺点期缺点率曲线Ot .随机缺点期O t随机缺点期缺点率曲线特点：缺点率低而且稳定，近似为常数。 随即缺点是由于偶尔要素引起的，它不可预测，也不能经过延伸磨合期来消除。设计上的缺陷、零部件缺陷、维护不良以及操作不当都会呵斥随机缺点。.耗损缺点期Ot 耗损缺点期缺点率曲线特点：缺点率随运转时间的添加而增高。 损耗缺点是由于设备零部件的磨耗、疲劳、老化、腐蚀等呵斥的。 这类缺点时设备接近大修期或寿命末期的征

13、兆。.机械产品在整个寿命期内缺点率曲线1、上述缺点率曲线称为“浴盆曲线。2、从不同缺点出现的时机来看，机械设备在开场运用阶段具有较高的缺点率，而且此缺点障率是渐减性；机械设备到了有效寿命的后期，其缺点率便不断增大，是渐增性；而在其他运用期内，缺点为恒定性，而且其值甚小。3、对应各不同缺点率曲线的时间范围分别称为早期缺点期、随机缺点期和耗损缺点期。4、然而，从机械设备运用者的角度出发，对于曲线所表示的早期缺点，由于机械设备在出厂前和安装的过程中经过充分调试，可以以为根本得到消除，因此可发不用思索。5、随机缺点通常容易排除，且普通不决议机械设备的寿命。惟有耗损缺点才是影响机械设备有效寿命的决议要素

14、。O(t)t有效寿命早期缺点期随机缺点期耗损缺点期. 所谓磨损是指机械在任务过程中，相互接触做相互运动的对偶外表，在摩擦作用下发生尺寸、外形和外表质量变化的景象。 相接触的物体相互挪动发生阻力的景象称为摩擦。摩擦是不可防止的自然景象；磨损是摩擦得必然结果，两者均发生在资料外表。摩擦与磨损相伴产生，呵斥机械零件的失效。普通机械设备中约有80%的零件因磨损而报废失效。据估计，世界上的能源耗费约有3050%是由于摩擦和磨损呵斥。第二节 机械零件的磨损 .例：轴承之磨损失效32.例：轴承之接触疲劳失效33.例：轴承之腐蚀失效34.例：轴承之断裂失效35.例2：齿轮之齿面磨损36.例2：齿轮之轮齿折断3

15、7.例2：齿轮之齿面点蚀38.例2：齿轮之齿面胶合39.例2：齿轮之齿面塑性变形40.第二节 机械零件的磨损 一、零件磨损的普通规律 磨合阶段 稳定磨损阶段 急剧磨损阶段.42磨损特性曲线.磨合阶段新的摩擦副外表具有一定的外表粗糙度，实践接触面积小。开场磨合时，在一定载荷作用下，外表逐渐磨平，磨损速度较大，如图中的OA线段。随着磨合的进展，实践接触面积逐渐增大，磨损速度减缓。在机械设备正式投入运转前，仔细进展磨合是非常重要的。2022/8/2143.稳定磨损阶段经过磨合阶段，摩擦副外表发生加工硬化，微观几何外形改动，建立了弹性接触条件。这一阶段磨损趋于稳定、缓慢，AB线段的斜率就是磨损速度；B

16、点对应的横坐标时间就是零件的耐磨寿命。2022/8/2144.急剧磨损阶段阶段经过B点以后，由于摩擦条件发生较大的变化，如温度快速升高、金属组织发生变化、冲击增大、磨损速度急剧添加、机械效率下降、精度降低等，从而导致零件失效，机械设备无法正常运转。2022/8/2145.第二节 机械零件的磨损 二、磨损的类型 磨料粒磨损 疲劳磨损 粘着磨损 腐蚀磨损 微动磨损一磨料磨损 磨料磨损也称为磨粒磨损，它是当摩擦副的接触外表之间存在着硬质颗粒，或者当摩擦副资料一方的硬度比另一方的硬度大得多时，所产生的一种类似金属切削过程的磨损。它是机械磨损的一种，特征是在接触面上有明显的切削痕迹。 在各类磨损中，磨料

17、磨损约占50是非经常见且危害性最严重的一种磨损，其磨损速率和磨损强度都很大，致使机械设备的运用寿命大大降低，能源和资料大量耗费。.第二节 机械零件的磨损 .垂直分力塑性资料:外表产生密集的压痕,最终疲劳破坏脆性资料:外表不变形,产生脆性破坏程度分力塑性资料:以耕犁为主,外表被切下一条切屑,犁沟两侧资料隆起脆性资料:以微切削为主,外表被切下许多切屑产生脆性破坏1、机理： 磨料磨损的过程本质上是零件外表在磨粒作用下发生部分塑性变形，磨粒嵌入(切削)与断裂的过程。磨粒对零件外表的作用力分为垂直于外表与平行于外表的两个分力。第二节 机械零件的磨损 .第二节 机械零件的磨损 2、影响的主要要素 摩擦副资

18、料：金属资料硬度越高，耐磨性越好.第二节 机械零件的磨损 2、影响的主要要素 磨料：粒度、几何尺寸、硬度 临界尺寸 60-100m 压力：磨损速率与压力成正比.第二节 机械零件的磨损 二疲劳磨损疲劳磨损是指摩擦副资料外表上部分区域在循环接触应力作用下，产生疲劳裂纹，分别出微片或颗粒的一种磨损方式。根据摩擦副间的接触和相对运动方式可分： 滚动接触疲劳磨损 滑动接触疲劳磨损.第二节 机械零件的磨损 二疲劳磨损 1、机理：(1)滚动接触疲劳磨损 滚动接触过程中，资料表层遭到周期性载荷作用，引起塑性变形，外表硬化，最后在外表出现初始裂纹，并沿与滚动方向呈45方向由表向里扩展。2滚滑接触疲劳磨损 两滚动

19、接触物体在亚表层处切应力最大，该处塑性变形最猛烈，在周期性载荷作用下的反复变形使资料部分弱化，并在该处首先出现裂纹，在滑动摩擦力引起的切应力和法向载荷引起的切应力叠加作用下，使最大切应力从亚表层处向外表挪动。(3)滑动接触疲劳磨损 任何固体摩擦外表都存在宏观或微观不平性，因此产生外表接触不延续性。在相对运动中，法相载荷不断产生压入或压平。反复作用下，构成微粒零落。.2. 影响接触疲劳磨损的主要要素：1材质2接触外表质量 适当降低外表粗糙度可有效提高抗疲劳磨损才干外表剩余内应力表层在一定深度范围内存在有剩余应力，不仅可提高弯曲、改动疲劳抗力，还能提高接触疲劳抗力，减小疲劳磨损。过大剩余应力反而有

20、害3其他要素 配合间隙、光滑油粘度、光滑油中的化学添加剂等钢内含有杂质应力集中裂纹降低接触疲劳寿命资料组织形状：晶粒细小、均匀，碳化物成球状且均匀分布硬度在一定范围内添加，其接触疲劳抗力将随之增大.第二节 机械零件的磨损 三粘着磨损 当摩擦副外表在相互接触的各点处发生“冷焊后，在相对滑动时使一个外表的资料迁移到另一个外表上所引起的磨损，称之为粘着磨损。.第二节 机械零件的磨损 三粘着磨损 1、机理：是在外力作用下，摩擦接触的外表间资料原子键的构成显微熔接和分别过程，外力作用下资料原子间的相互作用是主要的。由于摩擦副之间的真正的接触只发生在微凸体的微观接触面上，一切微观接触面的总和构成的真实接触

21、面积只是名义接触面积的一个很小部分，因此在真实接触面积内具有很大接触应力。这些应力由于切向的相对运动还会强化，以致遭到负荷作用的微凸体发生弹性或塑性变形。这样，假设外表上的吸附层和反响层遭到破坏，使暴露在外表的原子键结合强短程外表力的作用得到加强。当摩擦副发生相对运动时，这种原子键又被扯开，为此所需求的力及能量是粘着摩擦的原因。磨损的产生那么是由于原子键结合并不一定都在原始微观接触处断开，而有能够在摩擦副中较弱方的外表层附近断开，结果使资料从摩擦副一方到另一方的转移，经常构成松脱的磨屑。粘着磨损使摩擦副外表的几何外形发生变化，从光学显微镜下可以看到外表擦伤、划伤、资料转移、咬死焊点和疲劳点蚀等

22、磨损形状。.第二节 机械零件的磨损 三粘着磨损 2、影响的主要要素： 摩擦副外表资料成分与组织：互溶性 摩擦副外表形状： 吸附膜.第二节 机械零件的磨损 四微动磨损两个接触外表由于受相对低振幅振荡运动而产生的磨损叫做微动磨损。它产生于名义上相对静止的接合零件上，因此往往易被忽视。微动磨损的最大特点是在外界变动载荷作用下，产生振幅很小(普通为220m)的相对运动，由此发生摩擦磨损。例如在键衔接处、轴与孔的过盈配合处、螺栓衔接处、铆钉衔接处等结合面上产生的磨损。微动磨损使配合精度下降，使配合部件紧度下降甚至松动，衔接件松动乃至分别，严重者引起事故。此外，也易引起疲劳裂纹的萌生，从而急剧降低零件的疲

23、劳强度。.第二节 机械零件的磨损 1、机理：在相互压紧的金属外表间由于小振幅振动而产生的一种复合型式的磨损。摩擦外表间的法向压力使外表上的微凸体粘着。粘合点被小振幅振动剪断成为磨屑，磨屑接着被氧化。被氧化的磨屑在磨损过程中起着磨粒的作用，使摩擦外表构成麻点或虫纹形伤疤。这些麻点或伤疤是应力集中的根源，因此也是零件受动载失效的根源。根据被氧化磨屑的颜色，往往可以断定能否发生微动磨损。如被氧化的铁屑呈红色，被氧化的铝屑呈黑色，那么振动时就会引起磨损。有氧化腐蚀景象的微动磨损也称微动磨蚀。在交变应力下的微动磨损称为微动疲劳磨损。 在有振动的机械中，螺纹联接、花键联接和过盈配合联接等都容易发生微动磨损

24、。微动磨损的特点是：在一定范围内磨损率随载荷添加而添加，超越某极大值后又逐渐下降；温度升高那么磨损加速；抗粘着磨损好的资料抗微动磨损也好；零件金属氧化物的硬度与金属硬度之比较大时，容易剥落成为磨粒，添加磨损；假设氧化物能结实地粘附在金属外表，那么可减轻磨损；普通湿度增大那么磨损下降。在界面间参与非腐蚀性光滑剂或对钢进展外表处置，可减小微动磨损。螺纹联接加装聚四氟乙烯垫圈也可减小微动磨损。 . 2、影响的主要要素： 载荷 材质性能.第二节 机械零件的磨损 五腐蚀磨损 在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反响或电化学反响，使腐蚀和磨损共同作用而导致零件外表物质的损失，这种景象称为腐蚀磨损。 它

25、是在腐蚀景象与机械磨损、粘着磨损、磨料磨损等相结合时才干构成的一种机械化学磨损。.第二节 机械零件的磨损 五腐蚀磨损 1、机理： 腐蚀磨损可分为氧化磨损和腐蚀介质磨损。 氧化磨损：除金、铂等少数金属外，大多数金属外表都有一层极薄的氧化膜，假设氧化膜是脆性的或氧化速度小于磨损速度，那么在摩擦过程中极易被磨掉，然后又产生新的氧化膜，然后又被磨掉，在氧化膜不断产生和磨掉的过程中，零件外表产生物质损失，此即为氧化磨损，但氧化磨损速度普通较小。 腐蚀介质磨损：当周围介质中存在着腐蚀物质时，例如光滑油中的酸度过高等，零件的腐蚀速度就会很快。和氧化磨损一样，腐蚀产物在零件外表生成，又在磨损外表磨去，如此反复

26、交替进展而带来比氧化磨损高得多的物质损失，由此称为腐蚀介质磨损这种化学机械的复合方式的磨损过程，对普通耐磨资料同样有着很大破坏作用。. 2、影响氧化磨损的主要要素：氧化膜生长的速度与厚度 金属外表在摩擦过程中，外表构成氧化物的速度要比非摩擦时快的多。在常温下，金属外表构成的氧化膜厚度非常小。硬度 氧化膜硬度越高，载荷作用下变形越小，膜不易破碎，耐磨性好。 但大多数比原金属硬而脆。有防止金属间粘着作用 氧化膜的性质 氧化膜严密、完好无孔，与金属外表结合的结实，有利于防止氧化。.3、腐蚀介质来源常有以下方面：2摩擦金属外表遭到任务过程中产生的腐蚀性介质作用。排放的废气3任务介质中的添加剂。极压齿轮

27、油中由于有极压添加剂1任务介质。水泵中的水4光滑油在任务中因氧化而构成有机酸。.金属的腐蚀在生活中非常普遍钢铁生锈.铜器生锈铜器外表生成铜绿. 金属跟周围接触到的气体或液体发生氧化复原反响而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。本质：金属失去电子被氧化种类：化学腐蚀、电化学腐蚀第三节 金属零件的腐蚀 金属阳离子失e-氧化反响金属原子M ne- Mn+.一、金属零件的化学腐蚀 金属化学腐蚀是由单纯化学作用引起的腐蚀。 当金属零件外表资料与周围的枯燥气体如O2、Cl2、SO2或非电解质液体中的有害成分发生化学反响，金属外表构成腐蚀层，在腐蚀层不断零落又不断生成的过程中，零件便被腐蚀。第三节 金属零件的腐

28、蚀 .金属的化学腐蚀受哪些要素的影响？燃气炉的中心部位最容易生锈罐头放在南极已差不多90年了，却很少生锈温度第三节 金属零件的腐蚀 .做饭用的铁锅日久天长越用越薄, 他知道为什么吗？.第三节 金属零件的腐蚀 氧化损耗普遍： Fe2O3红褐色、红棕色 Fe3O4黑色 特殊条件下不普遍：Cl2+FeFeCl2 防止化学腐蚀的方法 1. 钝化 例如：用铝罐运输冷浓硝酸 2. 电镀 例如：镀锌 3. 刷隔离层 例如：钢铁上刷油漆 .二、金属零件的电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反响，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。与化学腐蚀不同之处在于腐蚀过程中有电流产生

29、电化学腐蚀是呵斥钢铁腐蚀的主要缘由第三节 金属零件的腐蚀 .H2O+CO2 H2CO3 H+HCO3 在潮湿的空气里，钢铁的外表吸附了一层薄薄的水膜，水膜又溶解来自大气中的CO2、SO2、H2S，使水膜中含有一定量的H+ 。1析氢腐蚀第三节 金属零件的腐蚀 .电解质溶液与铁和铁中少量的碳构成了原电池铁是负极，碳是正极，在正极，H+得到电子负极Fe - 2e- Fe2+ 正极2H+2e- H2条件：酸性环境腐蚀过程中不断有氢气放出。第三节 金属零件的腐蚀 .(2)吸氧腐蚀 水膜的酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气。第三节 金属零件的腐蚀 .Fe2+2OH=Fe(OH) 24Fe(OH)2 +

30、O2 + 2H2O=4Fe(OH)3条件：中性或酸性极弱环境 负极： 2Fe-4e- = 2Fe2+ 正极：2H2O+O2+4e- =4OH 铁锈：Fe2O3nH2O2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2OFe2O3nH2O总反响:第三节 金属零件的腐蚀 .析氢腐蚀与吸氧腐蚀以Fe为例析氢腐蚀吸氧腐蚀(更普遍)条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性电极反应负极正极2H+2e- =H2Fe - 2e - = Fe2+O2+2H2O+4e- =4OH-吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍 .课堂练习1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天察看：1假设液面上升，那么溶液呈 性，发生 腐蚀,电极反响式为：

31、负极： ,正极：假设液面下降，那么溶液呈 性，发生腐蚀，电极反响式为：负极： 正极： 。2中性或弱酸 吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性析氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 .化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化腐蚀条件金属跟氧化剂直接接触不纯金属跟电解质溶液接触（发生原电池反应）现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化实例金属与氧气、氯气等物质直接反应钢铁在潮湿的空气中被腐蚀联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍留意的是：化学腐蚀和电化学腐蚀都是金属原子失去电子变成阳离子的过程。.第三节 金属零件的腐蚀 二、金属零件的电化学腐蚀常见的电化学腐蚀方式有

32、： 1、均匀腐蚀：金属零件外表出现均匀的腐蚀组织。可在液体、大气或土壤中产生。 常见为大气腐蚀 大气中的腐蚀性气体：SO2、CO2、H2S、NO2、Cl2 2、小孔腐蚀点蚀：金属零件大部分外表不出现腐蚀，但在部分出现腐蚀小孔并向深处开展。 最危险的腐蚀形状之一.第三节 金属零件的腐蚀 二、金属零件的电化学腐蚀 3、缝隙腐蚀：金属零件缝隙处的部分。例如金属管道的法兰端面、金属铆接件铆合处等。 4、腐蚀疲劳：接受交变应力的金属机件在腐蚀环境下疲劳乃至断裂破坏的景象。 5、其它腐蚀：晶间腐蚀、接触腐蚀、应力腐蚀开裂.防止电化学腐蚀的措施思绪一：直接隔离 即可选用适当的资料使金属与空气或其他腐蚀性试剂

33、隔分开，以阻止金属的腐蚀。 给金属穿上“维护膜如：喷涂漆；涂油脂；外表钝化；电镀(在钢铁外表构成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。.思绪二：改动本质合金 即改动金属的内部组成构造，使其具有较强的抗腐蚀性能。 参与其他金属改动其组成 在钢铁中参与一定比例的铬和镍如14%18%Cr，7%9%Ni，改动钢铁内部的组成和构造，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢(合金)。 防止电化学腐蚀的措施.思绪三：因势利导 电化学腐蚀还是用电化学方法来处理，不逃避金属与氧化剂的直接接触，采用复原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而维护主体金属构件免受腐蚀。 电化学防护法防止电化学

34、腐蚀的措施.电化学防护法牺牲阳极的阴极维护法原电池 外加电流的阴极维护法电解池 防止电化学腐蚀的措施. 构成原电池反响时，让被维护金属做正极，不反响，起到维护作用；而活泼金属反响遭到腐蚀。1牺牲阳极的阴极维护法原理：牺牲阳极的阴极维护法表示图在船身上装锌块以维护船体防止电化学腐蚀的措施.2外加电流的阴极维护法原理：辅助阳极不溶性外加电流的阴极维护法表示图 将被维护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被维护金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到维护。.防止电化学腐蚀的措施思绪四：介质处置 除去介质中促进腐蚀的有害成分。例如：锅炉给水的除氧处置；调理介质的PH值和改动介质的湿度；在介质中

35、添加阻止和减缓腐蚀的物质，例如常在柴油机冷却水中添加铬酸盐、亚硝酸盐等无机缓蚀剂，使在零件金属外表上构成钝化膜，抑制阳极腐蚀。此外，还可在冷却水中添加乳化防锈油。.烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬交流研讨自行车的金属部件采都用了哪些防护措施?.第三节 金属零件的腐蚀 三、气蚀穴蚀 是水力机械或机件与液体相对高速运动时在机件外表上产生的一种破坏。是一种部分腐蚀，特征是金属外表上聚集着小孔群，呈蜂窝状或呈分散状的孔穴。孔穴外表清洁无腐蚀产物附着，孔穴直径普通在1mm以上。例如，柴油机气缸套外外表上穴蚀小孔直径为l5mm，最大可达3Omm，孔深可达23mm，严重时穿透缸壁。 机理：机件发生穴蚀的先决条

36、件是机件浸于液体中，并与液体有相对运动，或机件在液体中遭到某种能量的传送作用，构成液体中的部分瞬时高压或瞬时高真空。在瞬时高真空区，液体汽化构成气泡，或溶于水中的空气以空泡方式从液体中分别出来；在另一瞬间构成高压时，空泡、气泡被紧缩，泡内气体迅速液化而使气泡溃灭，这时周围液体急速冲向溃灭处，产生极强的冲击波作用在金属外表。频繁地冲击，使机件外表金属逐渐剥落。与此同时，金属外表还产生微观电化学腐蚀，两种腐蚀交替进展共同作用致使机件穴蚀破坏。.第三节 金属零件的腐蚀 三、气蚀穴蚀 气蚀是一种比较复杂的破坏景象，不但有机械作用，还有化学、电化学作用，液体中含有杂质或磨粒时会加剧。常发生在柴油机气缸套

37、、轴瓦、喷油泵注塞、螺旋桨浆叶、离心泵叶轮和水泵液压泵等处。 减轻气蚀的主要措施 减少与液体接触外表的振动 选用耐气蚀资料 零件外表涂防气蚀资料 改良构造，减小外表粗糙度 水中添加乳化油 .第四节 机械零件的变形 根据外力去除后变形能否恢复，机械零件或构件的变形可分为弹性变形和塑性变形两大类。 机械零件或构件在外力的作用下，产生外形或尺寸变化的景象称为变形。 变形量随着时间的不断添加，逐渐改动了产品的初始参数，当超越允许极限时，将丧失规定的功能。有的机械零件因变形引起结合零件出现附加载荷、相互关系失常或加速磨损，甚至呵斥断裂等灾难性后果。因此，对于因变形引起的失效应给予足够注重。.第四节 机械

38、零件的变形 一、弹性变形 金属零件在作用应力小于资料屈服强度时产生的变形称为弹性变形。 弹性后效景象与消除.第四节 机械零件的变形 二、塑性变形 塑性变形又称永久变形，是指机械零件在外加载荷去除后留下来一部分不可恢复的变形。 金属零件的塑性变形从宏观形貌特征上看，主要有翘曲变形、体积变形和时效变形三种方式。1翘曲变形当金属零件本身遭到某种应力机械应力、热应力等的作用，其实践应力值超越了金属在该形状下的抗拉强度或抗剪强度后，就会产生呈翘曲、椭圆和歪扭得塑性变形。因此，金属零件产生翘曲变形是它本身受复杂应力综协作用的结果。常见于细长轴类、薄板状零件以及薄壁的环形或套类零件。.第四节 机械零件的变形

39、 2体积变形金属零件在受热与冷却过程中，由于金相组织转变引起质量体积变化，导致金属零件体积胀缩的景象称为体积变形。如钢件淬火相变时，奥氏体转变为马氏体或下贝氏体时质量体积增大，体积膨胀，淬火相变后残留奥氏体的质量体积减小，体积收缩。马氏体构成时的体积变化程度，与淬火相变时马氏体中的含碳量有关。钢件中含碳量越多，构成马氏体时的质量体积变化越大，膨胀量也越大。此外，钢中碳化物不均匀分布往往可以增大变形程度。 必需指出，由于金相组织转变引起质量体积变化而出现的体积变形，假设发生在金属零件的部分范围内，那么往往是在该区域产生微裂纹的缘由。3时效变形钢件热处置后产生不稳定组织，由此引起的内应力是不稳定的

40、应力形状，在常温或零下温度较长时间的放置或运用，不稳定形状的应力会逐渐发生转变，并趋于稳定，由此伴随产生的变形称为时效变形。.三、减少变形的措施 变形是不可防止的，我们只能根据它的规律，针对变形产生的缘由，采取相应的对策来减少变形。特别是在机械设备大修时，不能只检查配合的磨损情况，对于相互位置精度必需仔细检查。1设计 不仅要思索零件的强度，还要注重零件的刚度和制造、装配、运用、装配和修缮等问题。留意运用新技术、新工艺，减少制造时的内应力和变形。2加工 采取一系列工艺措施来防止和减少变形。如对毛坯要进展时效以消除其剩余内应力；高精度零件在精加工过程中必需安排人工时效。3修缮 在修缮中，应制定出与

41、变形有关的规范和修缮规范；设计简单可靠、好用的专业量具和工夹具；尽量减少零件在修缮过程中产生的应力和变形。4运用 加强设备的管理，制定并严厉执行操作规程，不超负荷运转，防止部分超载或过热，加强机械设备的检查和维护。第四节 机械零件的变形 .第五节 机械零件的断裂 断裂是零件在机械、热、磁、腐蚀等单独作用或者结协作用下，其本身延续性遭到破坏，发生部分开裂或分裂成几部分的景象。塑性断裂脆性断裂疲劳断裂应力腐蚀断裂.一、塑性断裂零件在外力的作用下首先产生弹性变形，当外力引起的应力超越弹性极限时即发生塑性变形。外力继续添加，应力超越抗拉强度时发生塑性变形而后呵斥断裂就称为塑性断裂。又叫韧性断裂或延性断

42、裂塑性断裂的宏观特点就是断裂前有明显的塑性变形，常出现颈缩，断面有大量的微坑覆盖。实践上是显微空洞构成、长大、衔接以致最终导致断裂。2022/8/21103第五节 机械零件的断裂 .2022/8/21104第五节 机械零件的断裂 .2022/8/21105第五节 机械零件的断裂 .2022/8/21106第五节 机械零件的断裂 .1-纤维区，2-放射区，3-剪切唇.第五节 机械零件的断裂 二、脆性断裂 断裂前无明显的塑性变形，开展速度极快的一种断裂方式。可由于资料性质不均匀引起；或由于加工工艺处置不当所引起如在锻、铸、焊、磨、热处置等工艺过程中处置不当，就容易产生脆性断裂；也可由于恶劣环境所引

43、起；如温度过低，使资料的机械性能降低，主要是指冲击韧性降低，因此低温容器-20以下必需选用冲击值大于一定值的资料。再如放射线辐射也能引起资料脆化，从而引起脆性断裂。 主要特征：低应力脆断、端口平整光亮且垂直于主应力方向冰糖状结晶颗粒、瞬时发生.第五节 机械零件的断裂 齿轮轮齿的脆性断裂.第五节 机械零件的断裂 脆性断裂的模具.第五节 机械零件的断裂 断裂的活塞环.第五节 机械零件的断裂 螺栓的塑性断裂与脆性断裂的比较.第五节 机械零件的断裂 脆性断裂中较有代表性的是氢脆断裂。氢脆断裂是工程中一种比较普遍的景象，其产生的缘由有一下三种： 氢压致断 晶格脆化致断 氢腐蚀致断.第五节 机械零件的断裂

44、 三、疲劳断裂 零件在交变载荷下经过较长时间的任务而发生断裂的景象。 机械设备中的轴类、齿轮、凸轮等许多零件，都是在交变应力作用下任务的。它们任务时所接受的应力普通都低于资料的屈服强度或抗拉强度，按静强度设计是平安的。但实践中，在反复及交变载荷的长期作用下，零件仍会发生断裂，称为疲劳断裂。实践失效中，疲劳断裂约占80%90%。.第五节 机械零件的断裂 一疲劳断裂的机理 疲劳破坏可分为3个阶段 ：疲劳裂纹萌生阶段。在循环加载下，资料表层部分发生塑性变形，晶体产生滑移，出现滑移线或滑移带，滑移积累以后，在外表构成微观挤入槽与挤出峰。峰底处应力高度集中，极易构成微裂纹既疲劳裂源，也称为疲劳中心。疲劳裂纹扩展阶段。裂纹根本上沿着与主应力垂直的方向扩展。瞬时断裂阶段。当裂纹扩展到使物体残存截面缺乏以抵抗外载荷时，物体就会在某一次加载下忽然断裂。 高周疲劳应力循环次数105以上 低周疲劳应力循环次数102-105.第五节 机械零件的断裂 二疲劳断裂的断口分析 疲劳中心区 疲劳裂纹扩展区 瞬断区.第五节 机械零件的断裂 四、应力腐蚀断裂 应力腐蚀断