后不仅完全丧失工作能力,而且还可能造成重大的经济损失或伤亡事故。因此,尽管与磨损、变形相比,断裂所占的比例很小,但它仍是一种最危险的失效形式。尤其是现代机械设备日益向着大功率、高转速的趋势发展,断裂失效的几率有所提高。因此,研究断裂成为日益紧迫的课题。断裂的分类方法很多,本书介绍其中的延性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和环境断裂四种。
一、延性断裂零件在外力作用下首先产生弹性变形,当外力引起的应力超过弹性极限时即发生塑性变形。外力继续增加,应力超过抗拉强度时发生塑性变形而后造成断裂就称为延性断裂。延性断裂的宏观特点是断裂前有明显的塑性变形,常出现缩颈,而从断口形貌微观特征上看,断面有大量微坑(也称韧窝)覆盖。延性断裂实际上是显微空洞形成、长大、连接以致最终导
f致断裂的一种破坏方式。二、脆性断裂金属零件或构件在断裂之前无明显的塑性变形,发展速度极快的一类断裂叫脆性断
裂。它通常在没有预示信号的情况下突然发生,是一种极危险的断裂。三、疲劳断裂机械设备中的轴、齿轮、凸轮等许多零件,都是在交变应力作用下工作的。它们工作
时所承受的应力一般都低于材料的屈服强度或抗拉强度,按静强度设计的标准应该是安全的。但实际中,在重复及交变载荷的长期作用下,机件或零件仍然会发生断裂,这种现象称为疲劳断裂,它是一种普通而严重的失效形式。在实际失效件中,疲劳断裂占了较大的比重,约80%一90%。
四、环境断裂实际上机械零部件的断裂,除了与材料的特性、应力状态和应变速率有关外,还与周围的环境密切相关。尤其是在腐蚀环境中,材料表面或裂纹边沿由于氧化、腐蚀或其它过程使材料强度下降,促使材料发生断裂。可以看出,环境断裂是指材料与某种特殊环境相互作用而引起的具有一定环境特征的断裂方式。环境断裂主要有应力腐蚀断裂、氢脆断裂、高温蠕变、腐蚀疲劳断裂和冷却断裂等。第三节金属零件的腐蚀损伤按金属与介质作用机理,腐蚀可分为两大类:化学腐蚀和电化学腐蚀。一、金属零件的化学腐蚀单纯由化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀。在这一腐蚀过程中不产生电流,介质是非导电的,如十燥空气、高温气体、有机液体、汽油、润滑油等,其中前二类介质中的腐蚀称为气体腐蚀,其余的称为非电解质溶液中的腐蚀。它们与金属接触时进行化学反应形成表面膜,在不断脱落又不断生成的过程中使零件腐蚀。大多数金属在室温下的空气中就能自发地氧化,但在表面形成氧化物层之后r