1、第十章機械零件材料及毛坯的選擇與質量檢驗機械制造中要獲得滿意的零件，就必須從結構設計、合理選材、毛坯制造及機械加工等方面綜合考慮。而正確選擇材料和毛坯制造方法將直接關系到產品的質量和經濟效益，因此，這項工作是機械設計和制造中的重要任務之一。機械零件的使用性是多種多樣的，對材料和毛坯的選擇要考慮諸多因素。這里只介紹一些材料及毛坯選擇的一般原則。第一節(jié)機械零件的失效在我們的現實中，機械設備可能發(fā)生多種故障。對故障研究分析，首先應根據零件的損

2、壞形式，找出失效的主要原因，為選材和改進工藝提供必要的依據。一、失效的基本概念零件在工作過程中最終都要發(fā)生失效。所謂失效是指：（1）零件完全破壞，不能繼續(xù)工作；（2）嚴重損傷，繼續(xù)工作很不安全；（3）雖能安全工作，但已不能滿意地起到預定的作用。只要發(fā)生上述三種情況中的任何一種，都認為零件已經失效。失效分析的目的就是要找出零件損傷的原因，并提出相應的改進措施?，F代工業(yè)中零件的工作條件日益苛刻，零件的損壞往往會帶來嚴重的后果，因此對零件的可

3、靠性提出了越來越高的要求。另外，從經濟性考慮，也要求不斷提高零件的壽命。這些都使得失效分析變得越來越重要。失效分析的結果對于零件的設計、選材、加工以至使用，都有很大的指導意義。二、零件失效的主要形式零件在工作時的受力情況一般比較復雜，往往承受多種應力的復合作用，因而造成零件的不同失效形式。零件的失效形式有超量變形、斷裂和表面損傷三大類型。如圖101所示。最常見的情況是，設計者僅根據材料的常規(guī)性能指標作出決定，而這些指標根本不能反映材料對

4、所發(fā)生的那種類型失效的抗力。另一種情況是，盡管預先對零件的失效形式有較準確的估計，并提出了相應的性能指標作為選材的依據，但由于考慮到其它因素（如經濟性、加工性能等），使得所選材料的性能數據不合要求，因而導致了失效。材料本身的缺陷也是導致零件失效的一個重要原因，常見的缺陷是夾雜物過多，過大，雜質元素太多，或者有夾層、折疊等宏觀缺陷。因此，對原材料加強檢驗是非常重要的步驟。（3）加工工藝問題零件加工成型過程中，由于加工工藝不良，也會造成各種

5、缺陷。例如鍛造不良可造成帶狀組織、過熱或過燒現象等；冷加工不良時光潔度太低，產生過深的刀痕、磨削裂紋等；熱處理不良能造成過熱、脫碳、淬火裂紋、回火不足等；這些都可導致零件的失效。加工不良造成的缺陷，尤其是熱處理時產生的缺陷，與零件的設計有很大的關系。零件的外形和結構設計不合理，會大大增加熱處理缺陷發(fā)生的可能性。若零件熱處理后殘留有較大的內應力，甚至有難以檢查出來的裂紋時，使用中必定會造成嚴重的損壞。（4）安裝不當零件安裝時配合過緊、過松

6、、對中不準、固定不緊等均可造成失效或事故。在制造廠里管理比較嚴格的情況下，使用不當?？沙蔀榱慵p壞的主要原因。對機器的維護保養(yǎng)不好，沒有遵守操作規(guī)程及工作時有較大幅度的過載等也可以造成零件的失效。（5）使用維護不正確超載荷運動，潤滑條件不良，零件磨損增加等均可造成零件早期失效。四、失效分析的一般方法正確的失效分析，是找出零件失效原因，解決零件失效問題的基礎環(huán)節(jié)。機械零件的失效分析是一項綜合性的技術工作，大致有如下程序。（1）盡量仔細地收

7、集失效零件的殘骸，并拍照記錄實況，確定重點分析的對象，樣品應取自失效的發(fā)源部位，或能反映失效的性質或特點的地方。（2）詳細記錄并整理失效零件的有關資料，如設計情況（圖紙）、實際加工情況及尺寸、使用情況等。根據這些資料全面地從設計、加工、使用各方面進行具體的分析。（3）對所選試樣進行宏觀（用肉眼或立體顯微鏡）及微觀（用高倍的光學或電子顯微鏡）斷口分析，以及必要的金相剖面分析，確定失效的發(fā)源點及失效的方式。（4）對失效樣品進行性能測試、組織