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1、第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分材料质量检验与零件失效分析析 11.1 11.1 材质检验在机械制造中的作用材质检验在机械制造中的作用 11.2 11.2 材料及工艺质量标准体系材料及工艺质量标准体系 11.3 11.3 材料质量检验规程材料质量检验规程 11.4 11.4 材质检验技术材质检验技术 11.5 11.5 零件失效分析零件失效分析 本章小结本章小结11.1 材质检验在机械制造中的作用材质检验在机械制造中的作用11.1.1 材质检验是机械制造的必要工序材质检验是机械制造的必要工序 材质检验工序分三大类：原材料检验、成形工序与改性工序材质检验工序分三大类：原材料检验、成形工
2、序与改性工序后的工序间检验、外协作件检验后的工序间检验、外协作件检验11.1.2 质量检验是质量控制的最终判据质量检验是质量控制的最终判据 出厂的产品质量是通过出厂的产品质量是通过“设计、制造、检验出来的。设计、制造、检验出来的。11.1.3 产品质量应与生产公害及技术安全、效益想统一产品质量应与生产公害及技术安全、效益想统一11.1.4 质量检验是零件失效分析的主要依据质量检验是零件失效分析的主要依据 零件失效：零件失效：零件完全破坏，不能继续工作；零件完全破坏，不能继续工作；严重损伤，严重损伤，继续工作不安全；继续工作不安全；能安全工作，但不能达到预期的目的。能安全工作，但不能达到预期的目
3、的。主要依据是材质检验，包括原材料的质量检验和各种成形工主要依据是材质检验，包括原材料的质量检验和各种成形工艺造成的材质缺陷的检验艺造成的材质缺陷的检验第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析材质检验与失效分析工序安排材质检验与失效分析工序安排设计与设计与选材选材投入原投入原材料材料原原材材料料检检验验铸锻焊铸锻焊制毛坯制毛坯工工序序间间材材质质检检验验热处理热处理及表面及表面改性改性工工序序间间材材质质检检验验机械机械加工加工工工序序间间检检验验装配装配使用使用零件零件失效失效实实效效件件材材质质检检验验实效实效分析分析改进改进设计设计第十一章第十一章 材料质量
4、检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析11.2 材料及工艺质量标准体系材料及工艺质量标准体系 11.2.1 11.2.1 技术标准技术标准(中国中国GBGB、YBYB，日本，日本JISJIS，美国，美国ASTMASTM，英国英国BSBS）11.2.2 11.2.2 材料及工艺质量标准体系分类材料及工艺质量标准体系分类 钢铁材料及工艺质量标准体系的分类钢铁材料及工艺质量标准体系的分类:1 1）综合基础标准）综合基础标准(名词、术语、符号、计量单位等）名词、术语、符号、计量单位等）2 2）钢铁产品类标准）钢铁产品类标准 钢铁产品标准是生产厂商生产出的每种钢铁产品所应满足钢铁产品标准是生产厂商
5、生产出的每种钢铁产品所应满足的标准，也是用户订货验收时要遵循的判断产品是否合格的判的标准，也是用户订货验收时要遵循的判断产品是否合格的判据。（弹簧钢据。（弹簧钢GB1222GB1222、碳素结构钢、碳素结构钢GB700GB700、合金结构钢、合金结构钢GB3077GB3077、合金工具钢合金工具钢GB1299GB1299）3 3）工艺质量类标准）工艺质量类标准 4 4）试验方法类标准）试验方法类标准第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析弹簧钢每批钢材的试验条件弹簧钢每批钢材的试验条件序号序号试验项目目取取样数量数量取取样部位部位试验方法方法合格合格标准准1化学成
6、分化学成分1按按GB222规定定按按GB231GB12222断口断口2不同根不同根钢材材按按GB/T1814GB12223硬度硬度3不同根不同根钢材材按按GB231GB12224拉伸拉伸试验2不同根不同根钢材材GB228GB12225晶粒度晶粒度1任一根任一根钢材材YB27GB1222第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析11.3 11.3 材料质量检验规程材料质量检验规程 材料质量检验规程包括以下内容材料质量检验规程包括以下内容:检验项目、抽样方式、试样的检验项目、抽样方式、试样的制取、检验标准、合格判据、检验合格证的签发、返修与报废、制取、检验标准、合格判据
7、、检验合格证的签发、返修与报废、不合格原因分析报告等。不合格原因分析报告等。1）检验项目：外观、化学成分、宏观组织及微观组织）检验项目：外观、化学成分、宏观组织及微观组织 2）抽样方式：）抽样方式：100%、40%、25%3）试样的制取：试件、试样）试样的制取：试件、试样 4）检验标准）检验标准 5）合格判据及检验结果）合格判据及检验结果第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析表表 材质的检验项目材质的检验项目检验项目目特点特点检验方法方法表面表面质量量结疤、划痕、折叠、表面疤、划痕、折叠、表面裂裂纹、氧化皮、外形尺寸、氧化皮、外形尺寸用量具和肉眼用量具和肉眼成分
8、分析成分分析钢号不号不对、成分超差、成分超差用化学分析用化学分析仪器器宏宏观组织低倍低倍试验组织不均、横断面缺陷不均、横断面缺陷酸酸蚀GB断口断口试验白点、石状断口白点、石状断口GB微微 观组织奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度过热金相金相显微微镜非金属非金属夹杂物物 夹杂物物过多、多、链条分布、条分布、沿晶界分布沿晶界分布金相金相显微微镜脱碳脱碳层表表层含碳量降低含碳量降低金相金相显微微镜其他其他网状碳化物、网状碳化物、带状状组织等等按相关按相关标准准11.4 材质检验技术材质检验技术11.4.1 化学成分分析技术化学成分分析技术 化学分析法、仪器分析法（光度计法、光谱分析法）11.4.2 低倍断口分
9、析技术低倍断口分析技术（肉眼、（肉眼、20倍的放大镜）倍的放大镜）断口形式有脆性断口、韧性断口、疲劳断口11.4.3 组织分析技术组织分析技术（光学金相显微镜分析、电镜分析）11.4.4 无损探伤技术无损探伤技术 射线探伤、超声波探伤、磁力探伤等11.4.5 应力分析技术应力分析技术 X射线法、光弹法第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析图11.2图11.3图11.4各种断口特征各种断口特征 脆性断口：大多呈穿晶断裂，断口是沿一定的结晶脆性断口：大多呈穿晶断裂，断口是沿一定的结晶平面迅速发展而成的，断口一般较平整，有金属光泽，平面迅速发展而成的，断口一般较平整，
10、有金属光泽，呈结晶状。呈结晶状。韧性断口：一般是穿晶断裂，断口呈纤维杯锥状，韧性断口：一般是穿晶断裂，断口呈纤维杯锥状，锥部较平滑呈暗灰丝状。锥部较平滑呈暗灰丝状。疲劳断口：断口可分两个区域，其一是裂纹源周围疲劳断口：断口可分两个区域，其一是裂纹源周围平滑而细密的区域呈贝壳状条纹或海滩状条纹；其二是平滑而细密的区域呈贝壳状条纹或海滩状条纹；其二是零件的有效截面积被缩减到临界值时所产生的静力破坏零件的有效截面积被缩减到临界值时所产生的静力破坏区。区。11.5 11.5 零件失效分析零件失效分析11.5.1 失效分析的目的及作用失效分析的目的及作用 目的:找出失效的原因、提出防止或推迟失效的措施，
11、防止同类失效再度发生，从而提高产品质量或从此获得改型的新产品。11.5.2 零件失效的原因零件失效的原因 零件失效的原因应从四个方面考虑：设计、加工工艺、材料、安装使用不良11.5.3 零件失效的形式零件失效的形式 塑性变形、弹性失稳、蠕变断裂、磨损、快速断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂等 11.5.4 失效分析方法失效分析方法第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析零件失效方式的分类零件失效方式的分类腐蚀失效表面疲劳失效磨损失效介质加速断裂失效蠕变断裂失效疲劳断裂失效低应力脆断失效塑性断裂失效塑性变形失效弹性变形失效 变形失效 疲劳失效 表面损伤失效零件失效第十一章
12、第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析失效分析的基本环节示意图失效分析的基本环节示意图 服役条件失效技术分析应力分析无损探伤 失效分析 失 腐蚀断口分析 效 磨损 力学分析金相分析 类 断裂 应力分析化学分析 型 变形力学性能测试 失效原因 设计 材料 工艺 安装、使用 主要抗力指标改进设计 抗力指标与 改进工艺 加强管理 内外因素关系 提高零件失效抗力的途径 第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析本章小结本章小结 本章主要强调了质量检验和零件失效两方面对机械制本章主要强调了质量检验和零件失效两方面对机械制造中的影响和作用。并介绍了材质检验的标准、方法，失造中的影响和作用。并介绍了材质检验的标准、方法，失效分析的方法。效分析的方法。第十一章第十一章 材料质量检验与零件失效分析材料质量检验与零件失效分析