工程材料材料檢驗

1、第七章第七章 材料質(zhì)量檢驗與零件失效分析材料質(zhì)量檢驗與零件失效分析第一節(jié)第一節(jié) 材料質(zhì)量檢驗在機械制造中的作用材料質(zhì)量檢驗在機械制造中的作用一、必要工序一、必要工序分三類：原材料檢驗、工序間檢驗、外協(xié)件檢驗分三類：原材料檢驗、工序間檢驗、外協(xié)件檢驗二、零件失效分析的主要依據(jù)二、零件失效分析的主要依據(jù)零件失效：（零件失效：（1 1）完全破壞，不能繼續(xù)使用。）完全破壞，不能繼續(xù)使用。 （2 2）嚴重損傷，繼續(xù)使用不安全。）嚴重損傷，繼續(xù)使用不安全。 （3 3）能安全使用，但達不到預(yù)期作用。）能安全使用，但達不到預(yù)期作用。材質(zhì)檢驗：（材質(zhì)檢驗：（1 1）判斷失效程度）判斷失效程度 （2 2）判斷失效

2、原因）判斷失效原因第二節(jié)第二節(jié) 材料及工藝質(zhì)量標準材料及工藝質(zhì)量標準一、技術(shù)標準體系一、技術(shù)標準體系國家標準（國家標準（GBGB）、部門和協(xié)會標準）、部門和協(xié)會標準二、材料及工藝質(zhì)量標準體系分類二、材料及工藝質(zhì)量標準體系分類1 1、綜合基礎(chǔ)標準、綜合基礎(chǔ)標準 2 2、產(chǎn)品類標準、產(chǎn)品類標準 3 3、工藝質(zhì)量類標準、工藝質(zhì)量類標準 4 4、試驗方法類標準、試驗方法類標準第三節(jié)第三節(jié) 材料質(zhì)量檢驗規(guī)程材料質(zhì)量檢驗規(guī)程1 1、檢驗項目、檢驗項目2 2、抽樣方式、抽樣方式3 3、試樣的制取、試樣的制取4 4、檢驗標準、檢驗標準5 5、合格的判據(jù)及檢驗結(jié)果、合格的判據(jù)及檢驗結(jié)果第四節(jié)第四節(jié) 材料質(zhì)量檢驗

3、技術(shù)材料質(zhì)量檢驗技術(shù)一、化學(xué)成分定性、定量分析技術(shù)一、化學(xué)成分定性、定量分析技術(shù)1 1、化學(xué)分析法、化學(xué)分析法 先確定所含元素種類，以相應(yīng)標準溶液滴定先確定所含元素種類，以相應(yīng)標準溶液滴定反應(yīng)確定所含元素含量。反應(yīng)確定所含元素含量。2 2、光度計法、光度計法 測定并比較通過被測物質(zhì)溶液和標準溶液光測定并比較通過被測物質(zhì)溶液和標準溶液光線的強弱確定被測物質(zhì)含量。線的強弱確定被測物質(zhì)含量。3 3、光譜分析法、光譜分析法 激發(fā)物質(zhì)原子為氣態(tài)，測定氣態(tài)原子發(fā)出的激發(fā)物質(zhì)原子為氣態(tài)，測定氣態(tài)原子發(fā)出的特征光譜及強度，確定所含元素種類及含量。特征光譜及強度，確定所含元素種類及含量。二、低倍斷口分析技術(shù)二、

4、低倍斷口分析技術(shù)借助于借助于肉眼或放大鏡（小于肉眼或放大鏡（小于2020倍）觀察法，倍）觀察法，主要用于觀察材料的斷口和宏觀缺陷。主要用于觀察材料的斷口和宏觀缺陷。脆性斷口特點：沿晶斷裂，斷口平整、呈結(jié)晶脆性斷口特點：沿晶斷裂，斷口平整、呈結(jié)晶 狀，有金屬光澤。狀，有金屬光澤。韌性斷口特點：穿晶斷裂，斷口較暗。韌性斷口特點：穿晶斷裂，斷口較暗。沿晶斷裂沿晶斷裂穿晶斷裂穿晶斷裂原子力顯微鏡原子力顯微鏡原子力顯微像原子力顯微像透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡透射電子顯微像透射電子顯微像掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡掃描電子顯微像掃描電子顯微像碳納米管碳納米管三、組織分析技術(shù)三、組織分析技術(shù)l光學(xué)顯微鏡觀

5、察光學(xué)顯微鏡觀察 l電子和原子力顯微鏡觀察電子和原子力顯微鏡觀察四、無損探傷技術(shù)四、無損探傷技術(shù)1 1、X X射線探傷射線探傷 利用材料內(nèi)部缺陷對利用材料內(nèi)部缺陷對X X射線的衰減不同，檢射線的衰減不同，檢測材料內(nèi)部缺陷。測材料內(nèi)部缺陷。X X射射線線探探測測器器被測材料被測材料X X射射線線源源缺陷缺陷2 2、超聲波探傷、超聲波探傷 利用材料內(nèi)部缺陷界面對利用材料內(nèi)部缺陷界面對X X射線的反射，射線的反射，檢測材料內(nèi)部缺陷。檢測材料內(nèi)部缺陷。超聲波探傷原理超聲波探傷原理3 3、磁力探傷、磁力探傷 利用材料內(nèi)部表層缺陷引起的漏磁，檢測利用材料內(nèi)部表層缺陷引起的漏磁，檢測材料內(nèi)部缺陷。材料內(nèi)部缺

6、陷。五、應(yīng)力分析技術(shù)五、應(yīng)力分析技術(shù) X X射線法射線法磁力線磁力線漏磁漏磁表層缺陷表層缺陷被測材料被測材料磁粉磁粉第五節(jié)第五節(jié) 零件失效分析零件失效分析一、目的一、目的1 1、找出失效原因，提出改進措施、找出失效原因，提出改進措施 2 2、找出失效原因，分清責任、找出失效原因，分清責任二、零件失效原因二、零件失效原因1 1、設(shè)計原因、設(shè)計原因 2 2、工藝原因、工藝原因 3 3、材料原因、材料原因 4 4、安裝使用原因、安裝使用原因形式形式過量變形失效過量變形失效過量彈性變形過量彈性變形過量塑性變形過量塑性變形斷裂失效斷裂失效韌性斷裂韌性斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂蠕變斷裂蠕變斷裂疲勞斷裂疲

7、勞斷裂低應(yīng)力斷裂低應(yīng)力斷裂脆性斷裂脆性斷裂表面損傷失效表面損傷失效磨損磨損接觸疲勞接觸疲勞腐蝕腐蝕三、零件失效形式三、零件失效形式1 1、變形失效、變形失效（1 1）塑性變形失效）塑性變形失效 （2 2）彈性失穩(wěn)失效）彈性失穩(wěn)失效 梯子彈性失穩(wěn)梯子彈性失穩(wěn)輪子塑性變形輪子塑性變形2 2、斷裂失效、斷裂失效（1 1）快速斷裂失效）快速斷裂失效: :過載、存在缺陷過載、存在缺陷 塑性斷裂失效：發(fā)生于塑性材料。塑性斷裂失效：發(fā)生于塑性材料。 脆性斷裂失效：發(fā)生于脆性材料。脆性斷裂失效：發(fā)生于脆性材料。陶瓷陶瓷脆性斷裂斷口脆性斷裂斷口鋼的塑性斷裂斷口鋼的塑性斷裂斷口（2 2）蠕變斷裂失效）蠕變斷裂失效

8、（3 3）疲勞斷裂失效）疲勞斷裂失效（4 4）應(yīng)力腐蝕斷裂失效）應(yīng)力腐蝕斷裂失效蠕變形成的晶界空洞蠕變形成的晶界空洞鋼的疲勞斷口鋼的疲勞斷口鋼的應(yīng)力腐蝕斷口鋼的應(yīng)力腐蝕斷口3 3、表面損傷失效、表面損傷失效（1 1）表面磨損失效）表面磨損失效（2 2）表面腐蝕失效）表面腐蝕失效（3 3）表面疲勞失效）表面疲勞失效四、失效分析方法四、失效分析方法SiCSiC無潤滑時磨損面無潤滑時磨損面 第六節(jié)第六節(jié) 材料選用材料選用一、一般原則1.1.材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能: : 根據(jù)零件的工作條根據(jù)零件的工作條 件、損壞件、損壞( (或失效或失效) )形式形式 , , 選擇滿足力選擇滿足力 學(xué)性能的材料

9、。學(xué)性能的材料。2.2.材料的工藝性能材料的工藝性能: :對零件加工生產(chǎn)有對零件加工生產(chǎn)有 直接的影響直接的影響, ,甚至是決定性的。甚至是決定性的。3.3.材料的經(jīng)濟性材料的經(jīng)濟性: :主要是性價比。主要是性價比。二、選擇材料的基本過程三、典型零件的選材及工藝分析 機床主軸機床主軸 汽車半軸汽車半軸 機床齒輪機床齒輪 汽車齒輪汽車齒輪1.C616416車床主軸一一) ) 工作條件工作條件: : 1. 1.該軸在滾動軸承中運轉(zhuǎn)。該軸在滾動軸承中運轉(zhuǎn)。 2.2.承受中等負荷承受中等負荷, ,承受一定的沖擊力。承受一定的沖擊力。 3.3.轉(zhuǎn)速中等。轉(zhuǎn)速中等。 二二) ) 技術(shù)要求技術(shù)要求: : 1

10、. 1.整體調(diào)質(zhì)后硬度應(yīng)為整體調(diào)質(zhì)后硬度應(yīng)為HB200HB200230,230,金相組金相組 織為回火索氏體?？棡榛鼗鹚魇象w。 2.2.內(nèi)錐孔和外圓錐面處硬度為內(nèi)錐孔和外圓錐面處硬度為HRC45HRC4550,50, 表面表面3 35mm5mm內(nèi)金相組織為回火屈氏體和內(nèi)金相組織為回火屈氏體和 少量回火馬氏體。少量回火馬氏體。 3.3.花鍵部分硬度花鍵部分硬度HRC48HRC4850,50,金相組織同上。金相組織同上。三)選材:45鋼。四)加工工藝路線:下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工鉆中心孔精車加工銑鍵槽局部淬火(錐孔及外錐體)粗磨滾銑花鍵花鍵淬火精磨2.YJ 130汽車半軸一一) ) 工作條件

11、工作條件: : 1. 1.該軸在上坡或啟動時該軸在上坡或啟動時, ,承受較大扭矩。承受較大扭矩。 2.2.承受一定的沖擊力和具有較高的抗彎能力。承受一定的沖擊力和具有較高的抗彎能力。 3.3.承受反復(fù)彎曲疲勞應(yīng)力。承受反復(fù)彎曲疲勞應(yīng)力。二二) ) 技術(shù)要求技術(shù)要求: : 1. 1.桿部硬度桿部硬度HRC37HRC3744;44;盤部外圓硬度盤部外圓硬度HRCHRC 24 2434 ;34 ;金相組織為回火索氏體和回火屈金相組織為回火索氏體和回火屈 氏體。氏體。 2.2.彎曲度彎曲度: :桿中部桿中部 1.8mm;1.8mm;盤部跳動盤部跳動2.0mm2.0mm。三三) ) 選材選材:40Cr:

12、40Cr、42CrMo42CrMo、40CrMnMo40CrMnMo。四四) ) 加工工藝路線加工工藝路線: :下 料鍛打兩頭擺碾或鍛打法蘭盤正火或調(diào)質(zhì)處理機加工中頻淬火低溫回火3.C616機床齒輪一一) ) 工作條件工作條件: : 1. 1.工作負荷不太大。工作負荷不太大。 2.2.中速運轉(zhuǎn)中速運轉(zhuǎn)(6(610m/s)10m/s)。二二) ) 技術(shù)要求技術(shù)要求: : 1. 1.齒面硬度齒面硬度HRC45HRC4550,50,金相組織為回金相組織為回 火索氏體?；鹚魇象w。 2.2.齒心部硬度齒心部硬度HRC22HRC2225,25,金相組織為金相組織為 回火馬氏體?；鼗瘃R氏體。三)選材:40、

13、45鋼。四)加工工藝路線:下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工精車加工高頻淬火及低溫回火精磨4.JN 150型載重汽車變速箱齒輪一一) ) 工作條件工作條件: : 1. 1.工作負荷大。工作負荷大。 2.2.高速運轉(zhuǎn)高速運轉(zhuǎn) ( 10( 1015m/s15m/s以上以上 ) )。 3.3.受沖擊頻繁受沖擊頻繁, ,磨損較嚴重。磨損較嚴重。二二) ) 技術(shù)要求技術(shù)要求: : 1. 1.齒面硬度齒面硬度HRC58HRC5862, 62, 金相組織為回金相組織為回 火馬氏體火馬氏體+ +合金碳化物合金碳化物+ +殘余奧氏體。殘余奧氏體。 2.2.齒心部硬度齒心部硬度HRC35HRC3545, 45, 金相

14、組織為金相組織為 回火馬氏體回火馬氏體( (低碳低碳)+)+鐵素體鐵素體+ +細珠光體。細珠光體。三)選材:20CrMnTi鋼。四)加工工藝路線:下料鍛造正火機械加工滲碳淬火低溫回火噴丸磨齒3 3、磁力探傷、磁力探傷 利用材料內(nèi)部表層缺陷引起的漏磁，檢測利用材料內(nèi)部表層缺陷引起的漏磁，檢測材料內(nèi)部缺陷。材料內(nèi)部缺陷。五、應(yīng)力分析技術(shù)五、應(yīng)力分析技術(shù) X X射線法射線法磁力線磁力線漏磁漏磁表層缺陷表層缺陷被測材料被測材料磁粉磁粉三、零件失效形式三、零件失效形式1 1、變形失效、變形失效（1 1）塑性變形失效）塑性變形失效 （2 2）彈性失穩(wěn)失效）彈性失穩(wěn)失效 梯子彈性失穩(wěn)梯子彈性失穩(wěn)輪子塑性變形

15、輪子塑性變形 第六節(jié)第六節(jié) 材料選用材料選用一、一般原則1.1.材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能: : 根據(jù)零件的工作條根據(jù)零件的工作條 件、損壞件、損壞( (或失效或失效) )形式形式 , , 選擇滿足力選擇滿足力 學(xué)性能的材料。學(xué)性能的材料。2.2.材料的工藝性能材料的工藝性能: :對零件加工生產(chǎn)有對零件加工生產(chǎn)有 直接的影響直接的影響, ,甚至是決定性的。甚至是決定性的。3.3.材料的經(jīng)濟性材料的經(jīng)濟性: :主要是性價比。主要是性價比。2.YJ 130汽車半軸一一) ) 工作條件工作條件: : 1. 1.該軸在上坡或啟動時該軸在上坡或啟動時, ,承受較大扭矩。承受較大扭矩。 2.2.承受一定的沖擊力和具有較高的抗彎能力。承受一定的沖擊力和具有較高的抗彎能力。 3.3.承