汽车零件失效理论汽车维修课件

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1、第二篇 汽车维修基础第5章 汽车零部件失效理论要点要点:1、汽车零部件失效的概念、分类及原因 2、汽车零部件失效机理、特征及规律 3、了解汽车技术状况的定义及变化规律 5-1 汽车失效规律汽车失效规律 技术状况参数技术状况参数：评价汽车使用性能的物理量和化学量。：评价汽车使用性能的物理量和化学量。如发动机的输出功率、转矩、油耗、排放，汽车噪声和如发动机的输出功率、转矩、油耗、排放，汽车噪声和踏板自由行程等。踏板自由行程等。一、汽车技术状况一、汽车技术状况1.汽车技术状况概述汽车技术状况概述 汽车技术状况是指能够定量测得的、表征某一时刻汽车汽车技术状况是指能够定量测得的、表征某一时刻汽车外观和性

2、能的参数值的总和。外观和性能的参数值的总和。表征汽车技术状况的参数表征汽车技术状况的参数 结构参数结构参数：表征汽车结构的各种特性的物理量。如几：表征汽车结构的各种特性的物理量。如几何尺寸、声学、电学和热学参数等。何尺寸、声学、电学和热学参数等。汽车技术状况的表述汽车技术状况的表述汽车完好技术状况汽车完好技术状况 指汽车完全符合技术文件规定要求的状况，即汽车技术指汽车完全符合技术文件规定要求的状况，即汽车技术状况的各种参数值都符合技术文件的规定。状况的各种参数值都符合技术文件的规定。汽车不良技术状况汽车不良技术状况 指汽车不符合技术文件中规定的任一要求的状况。处指汽车不符合技术文件中规定的任一

3、要求的状况。处于不良技术状况的汽车有以下几种可能：于不良技术状况的汽车有以下几种可能：主要使用性能指标不符合技术文件的规定；主要使用性能指标不符合技术文件的规定；主要使用性能指标完全符合技术文件的规定，仅外观、外主要使用性能指标完全符合技术文件的规定，仅外观、外形及其他次要性能参数值不符合技术文件的规定，且不影响形及其他次要性能参数值不符合技术文件的规定，且不影响汽车完全发挥自身的功能。汽车完全发挥自身的功能。2.汽车的工作能力与汽车故障汽车的工作能力与汽车故障汽车的工作能力汽车的工作能力 汽车按技术文件规定的使用性能指标，执行规定功汽车按技术文件规定的使用性能指标，执行规定功能的能力，称为汽

4、车的工作能力。能的能力，称为汽车的工作能力。汽车故障汽车故障 汽车故障是指汽车部分或完全丧失工作能力的现象。汽车故障是指汽车部分或完全丧失工作能力的现象。只要汽车的工作能力遭到破坏，汽车就处于故障状态。只要汽车的工作能力遭到破坏，汽车就处于故障状态。如汽车的油耗或排放超出了技术文件的规定，汽车虽然仍可如汽车的油耗或排放超出了技术文件的规定，汽车虽然仍可继续行使，但它是处于故障状态的。继续行使，但它是处于故障状态的。3.汽车技术状况变化的外观特征汽车技术状况变化的外观特征1）汽车动力性变差。（功率、加速时间）汽车动力性变差。（功率、加速时间）2）汽车燃料消耗量和润滑油消耗量显著增加。）汽车燃料消

5、耗量和润滑油消耗量显著增加。3）汽车制动性能变差。）汽车制动性能变差。4）汽车操纵稳定性能变差。）汽车操纵稳定性能变差。5）汽车排放和噪声超限。）汽车排放和噪声超限。6）汽车在行使中出现异响和异常振动，存在着引起交通）汽车在行使中出现异响和异常振动，存在着引起交通事故或机械事故的隐患。事故或机械事故的隐患。7）汽车的可靠性变差，使汽车因故障停驶的时间增加。）汽车的可靠性变差，使汽车因故障停驶的时间增加。二、汽车零部件失效规律二、汽车零部件失效规律1.失效的概念失效的概念失效失效 汽车零部件失去原设计规定的功能成为失效。汽车零部件失去原设计规定的功能成为失效。失效不仅是指完全丧失原定功能，而且还

6、包含功能失效不仅是指完全丧失原定功能，而且还包含功能降低和有严重损伤或隐患，继续使用会失去可靠性和安降低和有严重损伤或隐患，继续使用会失去可靠性和安全性的零部件。全性的零部件。失效模式失效模式 是指失效件的宏观特征。是指失效件的宏观特征。失效机理失效机理 导致零部件失效的物理、化学或机械的变化原因。导致零部件失效的物理、化学或机械的变化原因。2.汽车技术状况的变化类型汽车技术状况的变化类型 渐进型渐进型 汽车技术状况的参数是随行使里程或时间作单调变化汽车技术状况的参数是随行使里程或时间作单调变化的，可用一定的回归函数式表示其变化律。的，可用一定的回归函数式表示其变化律。对于渐进性故障，原则上可

7、通过及时的维修来防止故对于渐进性故障，原则上可通过及时的维修来防止故障的发生；同时，还可以通过其变化规律来预测故障的障的发生；同时，还可以通过其变化规律来预测故障的发生和对汽车进行不解体检测。发生和对汽车进行不解体检测。汽车零部件的汽车零部件的磨损磨损、间隙变化间隙变化和和机油消耗量机油消耗量以及以及润滑润滑油中杂质的含量油中杂质的含量都按这一规律变化。都按这一规律变化。突发型突发型 汽车技术状况的变化过程是随机的，没有确定的汽车技术状况的变化过程是随机的，没有确定的形式，无规律可循，即汽车的总成或部件达到极限状形式，无规律可循，即汽车的总成或部件达到极限状态时间是随机的、偶发的。态时间是随机

8、的、偶发的。一般受汽车的使用条件、操作水平、零件材料的不一般受汽车的使用条件、操作水平、零件材料的不均匀性及隐伤和缺陷等随机因素所影响。如车架、曲均匀性及隐伤和缺陷等随机因素所影响。如车架、曲轴、转向节指轴的轴、转向节指轴的疲劳断裂疲劳断裂，就会在瞬间使汽车丧失，就会在瞬间使汽车丧失工作能力，而与进入故障的概率和汽车过去的工作状工作能力，而与进入故障的概率和汽车过去的工作状况无关。况无关。三、汽车失效的原因三、汽车失效的原因（1）设计制造：）设计制造：设计不合理、制造工艺不当、材料选择不设计不合理、制造工艺不当、材料选择不当、加工及配合精度不够等；当、加工及配合精度不够等；（2）使用与维修）使

9、用与维修：超载、超速、润滑效果不良、滤清效果超载、超速、润滑效果不良、滤清效果不好、违反操作规程等；零件清洁度不够、装配不良、零件不好、违反操作规程等；零件清洁度不够、装配不良、零件修复工艺不当等。修复工艺不当等。（3）工作条件：）工作条件：1）道路条件的影响）道路条件的影响 路面的平整度；路面的平整度；2）运行条件的影响）运行条件的影响 交通流量；交通流量；3）运输条件的影响）运输条件的影响 作业性质；作业性质；4）气候条件的影响）气候条件的影响 环境温度、湿度和风速。环境温度、湿度和风速。（4）零件耗损：）零件耗损：磨损、变形、疲劳断裂、腐蚀、老化。磨损、变形、疲劳断裂、腐蚀、老化。5-2

10、 汽车零部件失效分析汽车零部件失效分析 汽车零部件的失效分析，是研究汽车零部件丧失规定功能的汽车零部件的失效分析，是研究汽车零部件丧失规定功能的原因、特征和规律，其目的是提高汽车的可靠性和使用寿命。原因、特征和规律，其目的是提高汽车的可靠性和使用寿命。磨损磨损：磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、：磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损；腐蚀磨损、微动磨损；老化：老化：龟裂、变硬。龟裂、变硬。一、汽车零部件失效类型一、汽车零部件失效类型变形：变形：弹性变形和塑性变形；弹性变形和塑性变形；疲劳断裂：疲劳断裂：高应力低周疲劳、低应力高周疲劳、腐蚀疲劳、高应力低周疲劳、低应力高周疲劳、腐蚀疲劳、

11、热疲劳；热疲劳；腐蚀：腐蚀：化学腐蚀、电化学腐蚀、穴蚀；化学腐蚀、电化学腐蚀、穴蚀；二、汽车零件摩擦基础知识二、汽车零件摩擦基础知识 1.概念概念 两物体之间相互运动，使其接触表面产两物体之间相互运动，使其接触表面产 生运动阻力的现生运动阻力的现 象称为摩擦。象称为摩擦。2.分类分类 按零件表面润滑状态的不同，摩擦可分为以下四种类型。按零件表面润滑状态的不同，摩擦可分为以下四种类型。固体摩擦（干摩擦）固体摩擦（干摩擦）摩擦副之间完全没有润滑介质时的摩擦。摩擦副之间完全没有润滑介质时的摩擦。处于干摩擦状态下的摩擦副表面会产生较大的运动阻力，使处于干摩擦状态下的摩擦副表面会产生较大的运动阻力，使零

12、件表面急剧磨损；所以，汽车上除了零件表面急剧磨损；所以，汽车上除了有意加以利用有意加以利用的特殊场合的特殊场合外，一般不希望发生干摩擦。外，一般不希望发生干摩擦。汽车上离合器、制动器的摩擦副属于干摩擦；气缸壁上部与汽车上离合器、制动器的摩擦副属于干摩擦；气缸壁上部与活塞环之间以干摩擦和边界摩擦为主；曲轴轴径和轴承之间，在活塞环之间以干摩擦和边界摩擦为主；曲轴轴径和轴承之间，在工作过程中受冲击载荷作用时会出现干摩擦工作过程中受冲击载荷作用时会出现干摩擦。流体摩擦（液体摩擦）流体摩擦（液体摩擦）相对运动的摩擦副表面不直接接触，而是被一层厚度相对运动的摩擦副表面不直接接触，而是被一层厚度为为1.52

13、.0m的润滑油膜完全隔开的摩擦。的润滑油膜完全隔开的摩擦。处于流体摩擦状态下的摩擦副，其摩擦阻力很小处于流体摩擦状态下的摩擦副，其摩擦阻力很小（k=0.0010.008），因此零件的磨损也非常轻微。），因此零件的磨损也非常轻微。汽车上大部分摩擦副在正常状态下都处于流体摩擦。汽车上大部分摩擦副在正常状态下都处于流体摩擦。边界摩擦边界摩擦 在边界摩擦状态下，由于摩擦副表面之间的油膜厚度很在边界摩擦状态下，由于摩擦副表面之间的油膜厚度很小，在工作中受冲击载荷和高温等作用很容易被破坏，所以小，在工作中受冲击载荷和高温等作用很容易被破坏，所以不如流体摩擦可靠。不如流体摩擦可靠。相对运动的摩擦副表面之间被

14、一层极薄的（通常只有相对运动的摩擦副表面之间被一层极薄的（通常只有几个分子直径，几个分子直径，1个分子直径个分子直径=10-10 m）、具有特殊性质）、具有特殊性质的润滑油膜所隔开的摩擦。的润滑油膜所隔开的摩擦。当流体摩擦的润滑油膜形成的条件不断恶化时（当流体摩擦的润滑油膜形成的条件不断恶化时（如润如润滑油粘度、摩擦副表面相对运动速度持续降低或外载荷不滑油粘度、摩擦副表面相对运动速度持续降低或外载荷不断增大断增大），流体摩擦将逐渐演变为边界摩擦。），流体摩擦将逐渐演变为边界摩擦。两摩擦副表面之间同时存在干摩擦、流体摩擦和边界摩两摩擦副表面之间同时存在干摩擦、流体摩擦和边界摩擦的摩擦。擦的摩擦。

15、混合摩擦混合摩擦 把零件的摩擦分为干摩擦、流体摩擦和边界摩擦只是把零件的摩擦分为干摩擦、流体摩擦和边界摩擦只是为了讨论问题方便而已。实际上，零件通常都是在混合摩为了讨论问题方便而已。实际上，零件通常都是在混合摩擦状态下工作的；各类摩擦是可以相互转换的，其摩擦状擦状态下工作的；各类摩擦是可以相互转换的，其摩擦状态随工作条件的变化而变化。态随工作条件的变化而变化。如如：长时间停车后重新起动：长时间停车后重新起动的发动机，其气缸壁与活塞环摩擦副表面之间的摩擦。的发动机，其气缸壁与活塞环摩擦副表面之间的摩擦。三、汽车零件磨损三、汽车零件磨损1.汽车零件磨损的概念汽车零件磨损的概念 汽车零件的磨损是指零

16、件工作表面的物质由于相对运动汽车零件的磨损是指零件工作表面的物质由于相对运动而不断耗损的现象。而不断耗损的现象。磨损是伴随摩擦而产生的必然结果，磨损的发生将造成零磨损是伴随摩擦而产生的必然结果，磨损的发生将造成零件形状、尺寸及表面性质的变化，使零件的工作性能逐渐件形状、尺寸及表面性质的变化，使零件的工作性能逐渐降低；降低；磨损是个十分复杂的现象，它与零件的磨损是个十分复杂的现象，它与零件的 材料、形状、硬材料、形状、硬度、表面加工质量、受力状况、工作条件（载荷、温度、度、表面加工质量、受力状况、工作条件（载荷、温度、相对运动速度、润滑条件）等有关；相对运动速度、润滑条件）等有关；磨损失效是影响

17、汽车零件可靠性的主要因素，汽车上大约磨损失效是影响汽车零件可靠性的主要因素，汽车上大约有有75的零件是由于磨损而报废的。的零件是由于磨损而报废的。2.汽车零件磨损的分类汽车零件磨损的分类 按照零件的表面破坏机理和特征可将汽车零件的磨按照零件的表面破坏机理和特征可将汽车零件的磨损分为损分为:磨料磨损磨料磨损 粘着磨损粘着磨损 表面疲劳磨损表面疲劳磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损3.汽车零件磨损失效分析汽车零件磨损失效分析磨料磨损磨料磨损1）磨料磨损的概念）磨料磨损的概念 物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属）相互摩擦引起表面材料损失的现象称为磨料

18、磨损。硬金属）相互摩擦引起表面材料损失的现象称为磨料磨损。磨科磨损是最常见的，同时也是危害最为严重的磨损磨科磨损是最常见的，同时也是危害最为严重的磨损形式。在各类磨损形式中，它大约占磨损总消耗的形式。在各类磨损形式中，它大约占磨损总消耗的50。2）磨料磨损的失效机理）磨料磨损的失效机理 磨料磨损机理是属于磨料的机械作用，这种机械作用在很磨料磨损机理是属于磨料的机械作用，这种机械作用在很大程度上与磨料的性质、形状、尺寸大小以及载荷作用下磨大程度上与磨料的性质、形状、尺寸大小以及载荷作用下磨料与被磨表面的机械性能有关；对于汽车零件磨料磨损的失料与被磨表面的机械性能有关；对于汽车零件磨料磨损的失效机

19、理，目前存在四种假说。效机理，目前存在四种假说。以微量切削为主的假说以微量切削为主的假说以断裂为主的假说以断裂为主的假说以疲劳破坏为主的假说以疲劳破坏为主的假说以压痕为主的假说以压痕为主的假说3）磨料磨损的特点）磨料磨损的特点 磨损剧烈创造良好的润滑条件。创造良好的润滑条件。4）减轻磨料磨损的措施）减轻磨料磨损的措施 对于汽车零件来说，磨料磨损的发生一般处于两种情况：对于汽车零件来说，磨料磨损的发生一般处于两种情况：粗糙的硬表面将软的摩擦副表面划伤；粗糙的硬表面将软的摩擦副表面划伤；由于汽车工作环境所带来的磨料以及摩擦表面脱落并在摩由于汽车工作环境所带来的磨料以及摩擦表面脱落并在摩擦中被强化了

20、的颗粒所产生的作用。擦中被强化了的颗粒所产生的作用。因此，减轻磨料磨损的具体措施有：因此，减轻磨料磨损的具体措施有：汽车零件在设计上应选择合适的耐磨材料；在制造过程中，汽车零件在设计上应选择合适的耐磨材料；在制造过程中，应尽量提高零件的表面加工质量与硬度。应尽量提高零件的表面加工质量与硬度。在使用与维修中，应设法防止外界磨料进入各总在使用与维修中，应设法防止外界磨料进入各总成内部，并进行良好的维护。成内部，并进行良好的维护。避免汽车在含尘率大的土路上列队行驶；避免汽车在含尘率大的土路上列队行驶；防止燃油、润滑油在存储和运输中混入杂质；防止燃油、润滑油在存储和运输中混入杂质；改善改善“三滤三滤”

21、的滤清质量；的滤清质量；密封曲轴箱、变速器壳体、驱动桥壳体、进气管接头等；密封曲轴箱、变速器壳体、驱动桥壳体、进气管接头等；加强总成装配前的清洁工作。加强总成装配前的清洁工作。粘着磨损粘着磨损1）粘着磨损的概念）粘着磨损的概念 摩擦副相对运动时，由于固相焊合作用的结果，造成摩擦副相对运动时，由于固相焊合作用的结果，造成接触面金属耗损的现象，称为粘着磨损。接触面金属耗损的现象，称为粘着磨损。粘着磨损是缺油或油膜被破坏后（大负荷、高温等），粘着磨损是缺油或油膜被破坏后（大负荷、高温等），发生干摩擦的结果。严重时会使摩擦副咬死，如发生干摩擦的结果。严重时会使摩擦副咬死，如“抱轴抱轴”。2）粘着磨损的

22、失效机理）粘着磨损的失效机理第一类粘着磨损（冷焊）第一类粘着磨损（冷焊）缺油或油膜被破坏缺油或油膜被破坏零件表面的微凸体直接接触零件表面的微凸体直接接触接触面积小、接触应力大接触面积小、接触应力大当接触应力超过材料的屈服极限时当接触应力超过材料的屈服极限时微凸体塑性变形微凸体塑性变形 冷焊粘着冷焊粘着 粘着点剪断粘着点剪断 再粘着再粘着再剪断再剪断零件表面材料不断耗损。零件表面材料不断耗损。第二类粘着磨损（热磨损）第二类粘着磨损（热磨损）缺油或油膜被破坏缺油或油膜被破坏 干摩擦干摩擦 摩擦功转化成热量摩擦功转化成热量零件表面接触点温度升高零件表面接触点温度升高 接触点软化或熔化接触点软化或熔化

23、粘着粘着剪断剪断再粘着再粘着 再剪断再剪断 零件表面材料不断耗损。零件表面材料不断耗损。严重时会造成相对运动的停止，如严重时会造成相对运动的停止，如“抱轴抱轴”、“拉缸拉缸”。设法减小粘着磨损系数设法减小粘着磨损系数K。w 选用不同金属或互溶性小的金属组成摩擦副；选用不同金属或互溶性小的金属组成摩擦副；w 选用金属与非金属材料组成摩擦副；选用金属与非金属材料组成摩擦副；w 合适的表面粗糙度；合适的表面粗糙度；w 创造良好的润滑条件。创造良好的润滑条件。汽车在使用过程中应避免长时间汽车在使用过程中应避免长时间超载超载运行。运行。零件制造时应尽可能提高配合副表面硬度。零件制造时应尽可能提高配合副表

24、面硬度。3）防止或减小粘着磨损的措施）防止或减小粘着磨损的措施防止热磨损的发生防止热磨损的发生w 设法减少摩擦区域形成的热量，使摩擦区域的温度低于设法减少摩擦区域形成的热量，使摩擦区域的温度低于金属金属热稳定性的临界温度热稳定性的临界温度和和润滑油热稳定性的临界温度：润滑油热稳定性的临界温度：在设计上，采取摩擦区域强制冷却的结构；在设计上，采取摩擦区域强制冷却的结构；在维修中，注意摩擦副的配合间隙；在维修中，注意摩擦副的配合间隙；走合期要低速轻载；走合期要低速轻载；采用合适的润滑剂和表面化学处理形成表面膜。采用合适的润滑剂和表面化学处理形成表面膜。（磷化、镀铜）（磷化、镀铜）w 设法提高金属热

25、稳定性和润滑油热稳定性，选用热稳定性高设法提高金属热稳定性和润滑油热稳定性，选用热稳定性高的合金钢并进行正确的热处理。的合金钢并进行正确的热处理。1）疲劳磨损的概念）疲劳磨损的概念 两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳而产生物质损失的现象。表面因疲劳而产生物质损失的现象。汽车上较易出现该类磨损的配合副通常有：齿汽车上较易出现该类磨损的配合副通常有：齿轮副、凸轮副、滚动轴承以及巴氏合金轴承表面材轮副、凸轮副、滚动轴承以及巴氏合金轴承表面材料的疲劳剥落等。这些摩擦副共同的工作特点是：料的疲劳剥落等。这些摩擦副共同的工作特点是：摩擦表面的相对运动

26、形式为摩擦表面的相对运动形式为滚动滚动或或滚动滚动+滑动。滑动。3.汽车零件磨损失效分析汽车零件磨损失效分析疲劳磨损疲劳磨损2）疲劳磨损的失效机理）疲劳磨损的失效机理 表面疲劳磨损是表面疲劳磨损是疲劳疲劳和和摩擦摩擦共同作用的结果，共同作用的结果，其失效过程可分为两个阶段：首先是其失效过程可分为两个阶段：首先是疲劳核心裂纹疲劳核心裂纹的形成的形成，然后是，然后是疲劳裂纹的发展疲劳裂纹的发展，直至材料微粒的，直至材料微粒的脱落。脱落。对于表面疲劳磨损初始裂纹的形成有以下三种对于表面疲劳磨损初始裂纹的形成有以下三种理论。理论。最大剪应力理论最大剪应力理论油楔理论油楔理论过渡区理论过渡区理论 材料：

27、材料：零件材料中含有非金属杂质，特别是脆性夹杂物（如氧零件材料中含有非金属杂质，特别是脆性夹杂物（如氧化铝、硅酸盐、氮化物等）时，零件表面易产生疲劳裂纹。化铝、硅酸盐、氮化物等）时，零件表面易产生疲劳裂纹。（夹杂物与基体的交界处引起应力集中）（夹杂物与基体的交界处引起应力集中）3）影响表面疲劳磨损的因素）影响表面疲劳磨损的因素 表面疲劳磨损与零件的表面疲劳磨损与零件的材料材料、热处理的金相组织热处理的金相组织、表面粗糙表面粗糙 度度、接触精度接触精度以及以及润滑状况润滑状况等有关。等有关。强度与硬度：强度与硬度：零件材料的抗断裂强度愈大、硬度愈高，其抗疲零件材料的抗断裂强度愈大、硬度愈高，其抗

28、疲 劳磨损能力愈强。劳磨损能力愈强。强化层厚度强化层厚度：零件的强化层厚度要合理，使最大剪应力发生在：零件的强化层厚度要合理，使最大剪应力发生在 强化层内（强化层内（0.393B），可提高抗疲劳磨损能力。），可提高抗疲劳磨损能力。表面粗糙度表面粗糙度愈小、愈小、接触精度接触精度愈高，其抗疲劳磨损能力愈强。愈高，其抗疲劳磨损能力愈强。润滑油粘度润滑油粘度较高时，由于接触面压应力近乎均匀，同时油较高时，由于接触面压应力近乎均匀，同时油 液液 不易渗入裂纹，从而提高了零件表面抗疲劳磨损能力。不易渗入裂纹，从而提高了零件表面抗疲劳磨损能力。1）腐蚀磨损的概念）腐蚀磨损的概念 零件表面在摩擦过程中，表面

29、金属与周围介质发生化学或零件表面在摩擦过程中，表面金属与周围介质发生化学或电化学反应，而出现物质损失的现象称为腐蚀磨损。电化学反应，而出现物质损失的现象称为腐蚀磨损。腐蚀磨损是腐蚀和摩擦共同作用的结果；其表现的状态与腐蚀磨损是腐蚀和摩擦共同作用的结果；其表现的状态与介质的性质、介质作用在摩擦表面上的状态以及摩擦材料的介质的性质、介质作用在摩擦表面上的状态以及摩擦材料的性能有关。性能有关。2）腐蚀磨损的类型）腐蚀磨损的类型 腐蚀磨损通常分为腐蚀磨损通常分为氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀及及氢致磨损氢致磨损。腐蚀磨损腐蚀磨损氧化磨损氧化磨损 氧化磨损普遍存在于摩擦

30、副中，其损坏特征是在金属零件氧化磨损普遍存在于摩擦副中，其损坏特征是在金属零件的摩擦表面上沿滑动方向呈现均匀细微的磨痕（如曲轴轴颈、的摩擦表面上沿滑动方向呈现均匀细微的磨痕（如曲轴轴颈、气缸、活塞销、齿轮啮合表面、滚珠或滚柱轴承等零件都会气缸、活塞销、齿轮啮合表面、滚珠或滚柱轴承等零件都会产生氧化磨损）。产生氧化磨损）。氧化磨损的磨损率在各种磨损中是最小的，氧化磨损的磨损率在各种磨损中是最小的，且氧化膜的生成还有利于防止粘着磨损。且氧化膜的生成还有利于防止粘着磨损。失效机理：失效机理：由于金属材料表面与空气或润滑油中的氧相互作由于金属材料表面与空气或润滑油中的氧相互作用，使金属表面生成单分子层

31、氧化膜（用，使金属表面生成单分子层氧化膜（当零件相对运动时，当零件相对运动时，金属表面和周围介质之间相互作用的活性迅速增加，表面上金属表面和周围介质之间相互作用的活性迅速增加，表面上形成氧化膜的速度更快形成氧化膜的速度更快）。如果摩擦表面微凸体上的氧化膜）。如果摩擦表面微凸体上的氧化膜由于摩擦遭到破坏而脱落，那么在下一次摩擦接触前又形成由于摩擦遭到破坏而脱落，那么在下一次摩擦接触前又形成新的氧化膜，这样反复进行而使零件表面产生氧化磨损。新的氧化膜，这样反复进行而使零件表面产生氧化磨损。特殊介质特殊介质腐蚀磨损腐蚀磨损 摩擦副与摩擦副与酸、碱、盐酸、碱、盐等特殊介质作用生成各种产物，在等特殊介质

32、作用生成各种产物，在摩擦过程中不断被磨去的现象称为特殊介质腐蚀磨损。其磨摩擦过程中不断被磨去的现象称为特殊介质腐蚀磨损。其磨损机理与氧化磨损相似，但磨损速度较快，磨损率随介质的损机理与氧化磨损相似，但磨损速度较快，磨损率随介质的腐蚀性增大而变大。腐蚀性增大而变大。发动机气缸壁是发生特殊介质腐蚀磨损的典型。发动机气缸壁是发生特殊介质腐蚀磨损的典型。发动机气缸内的燃烧产物中含有碳、硫和氯的氧化物、发动机气缸内的燃烧产物中含有碳、硫和氯的氧化物、水蒸汽和有机酸等腐蚀性物质，可直接与缸壁起化学作用，水蒸汽和有机酸等腐蚀性物质，可直接与缸壁起化学作用，也可溶于水形成酸类腐蚀缸壁，前者称为化学腐蚀，后者称

33、也可溶于水形成酸类腐蚀缸壁，前者称为化学腐蚀，后者称为电化学腐蚀，其腐蚀强度与温度有关。为电化学腐蚀，其腐蚀强度与温度有关。润滑油氧化时将生成有机酸，对轴承材料中的铅、镉有很润滑油氧化时将生成有机酸，对轴承材料中的铅、镉有很大腐蚀作用，开始时在轴承表面形成黑点，并逐渐扩展成大腐蚀作用，开始时在轴承表面形成黑点，并逐渐扩展成海绵状空洞，在摩擦过程中呈小块剥落，因此要海绵状空洞，在摩擦过程中呈小块剥落，因此要严格控制严格控制润滑油中的酸值润滑油中的酸值。气蚀（穴蚀）气蚀（穴蚀）气蚀的概念：气蚀的概念：气蚀是当零件与液体接触并有相对运动时，零件表面出气蚀是当零件与液体接触并有相对运动时，零件表面出现

34、的一种损伤现象。现的一种损伤现象。腐蚀磨损发动机湿式发动机湿式缸套的外壁与冷缸套的外壁与冷却液接触的表面、却液接触的表面、滑动轴承在最小滑动轴承在最小油膜间隙之后的油膜间隙之后的油膜扩散部分油膜扩散部分(由由于负压的存在于负压的存在)，都可能产生穴蚀。都可能产生穴蚀。失效机理：失效机理：气蚀是由于气蚀是由于冲击应力冲击应力而造成的表面疲劳破坏。液体与零而造成的表面疲劳破坏。液体与零件接触的局部压力低于当时水温下水的饱和蒸汽压时，水中件接触的局部压力低于当时水温下水的饱和蒸汽压时，水中将产生气泡；同时溶解于水中的气体也可能析出而形成气泡。将产生气泡；同时溶解于水中的气体也可能析出而形成气泡。当气

35、泡流到高压区时溃灭而产生极大的瞬间冲击力和高温。当气泡流到高压区时溃灭而产生极大的瞬间冲击力和高温。在气泡形成和溃灭的反复作用下在气泡形成和溃灭的反复作用下，便可使零件的表面产生疲，便可使零件的表面产生疲劳而逐渐脱落为麻点，随后成泡沫海绵状。劳而逐渐脱落为麻点，随后成泡沫海绵状。气蚀是一种比较复杂的破坏现象，它往往不单纯是机械气蚀是一种比较复杂的破坏现象，它往往不单纯是机械力所造成的破坏，液体的化学和电化学作用、液体中含有的力所造成的破坏，液体的化学和电化学作用、液体中含有的磨料均可加剧这一破坏过程。磨料均可加剧这一破坏过程。气蚀（穴蚀）气蚀（穴蚀）影响气蚀的因素（以气缸套为例）影响气蚀的因素

36、（以气缸套为例）从力学角度讲，提高缸套的结构刚度，可减小振动强度，从而从力学角度讲，提高缸套的结构刚度，可减小振动强度，从而减轻气蚀。减轻气蚀。采用上厚下薄的不等厚缸套；采用上厚下薄的不等厚缸套；在缸套下部的密封胶圈上方装置减振胶圈；在缸套下部的密封胶圈上方装置减振胶圈；增加承孔高度，减小配合间隙。增加承孔高度，减小配合间隙。活塞对气缸的冲击力、作用面积都会影响缸套的振动强度。活塞对气缸的冲击力、作用面积都会影响缸套的振动强度。合理分配活塞销上下两部分活塞重量以及活塞销偏置，可减小合理分配活塞销上下两部分活塞重量以及活塞销偏置，可减小活塞换向时的冲击力。活塞换向时的冲击力。适当加长活塞长度，减

37、小活塞的倾斜度，并使其与缸套的接触适当加长活塞长度，减小活塞的倾斜度，并使其与缸套的接触面积增加，可减轻缸套的振动。面积增加，可减轻缸套的振动。修理装配质量修理装配质量 装配位置误差：装配位置误差：活塞在气缸内偏斜，会使活塞对气缸产生附活塞在气缸内偏斜，会使活塞对气缸产生附加载荷而增大缸套的振动；加载荷而增大缸套的振动；活塞活塞气缸的装配间隙气缸的装配间隙：缸壁间隙越小，活塞横摆时引起的：缸壁间隙越小，活塞横摆时引起的冲击力及由此引起的气蚀也就越小。冲击力及由此引起的气蚀也就越小。冷却系的结构和冷却特性冷却系的结构和冷却特性 冷却水温度冷却水温度：最易产生气蚀的冷却水温度为：最易产生气蚀的冷却

38、水温度为40-60。因此，。因此，即使是为了减轻气蚀也应保持发动机的正常工作温度。即使是为了减轻气蚀也应保持发动机的正常工作温度。（85-95）冷却水套的宽度冷却水套的宽度：加宽水套，使冷却均匀，减小气泡爆破时：加宽水套，使冷却均匀，减小气泡爆破时的影响；消除局部涡流及死水区；控制水泵排量。的影响；消除局部涡流及死水区；控制水泵排量。冷却水套的洁净程度冷却水套的洁净程度：使用优质冷却水。冷却水中含有杂质，水易被分离而形使用优质冷却水。冷却水中含有杂质，水易被分离而形成气泡；成气泡；冷却水中加乳化剂。含盐类和碱类的硬水，在腐蚀和穴冷却水中加乳化剂。含盐类和碱类的硬水，在腐蚀和穴蚀的作用下，其穴蚀

39、的速度是清洁水的几十倍。蚀的作用下，其穴蚀的速度是清洁水的几十倍。氢致磨损氢致磨损 含氢的材料，在摩擦过程中由于力学和化学作用而导致含氢的材料，在摩擦过程中由于力学和化学作用而导致氢的析出，氢扩散到金属表面的变形层中，使变形层内出现氢的析出，氢扩散到金属表面的变形层中，使变形层内出现大量的裂纹源，裂纹的产生和发展，使表面材料脱落。大量的裂纹源，裂纹的产生和发展，使表面材料脱落。一类是构件原设计两接触面是静止的，微动是由于配对组件一类是构件原设计两接触面是静止的，微动是由于配对组件之一受交变应力或振动引起的。如联接件（之一受交变应力或振动引起的。如联接件（花键、螺栓、销花键、螺栓、销）的接合面、

40、静配合的轴与孔的表面、金属静密封件等。的接合面、静配合的轴与孔的表面、金属静密封件等。在这一类中，法向载荷往往很大，所以首要问题是在这一类中，法向载荷往往很大，所以首要问题是微动微动磨损会使接触处产生疲劳裂纹，降低构件的疲劳强度；其次磨损会使接触处产生疲劳裂纹，降低构件的疲劳强度；其次才是因为微动磨损造成配合面的松动，而松动又有可能加速才是因为微动磨损造成配合面的松动，而松动又有可能加速疲劳裂纹的扩展和磨损。疲劳裂纹的扩展和磨损。微动磨损微动磨损1）微动磨损的概念）微动磨损的概念 微动磨损是在两相互压紧的金属零件表面发生微幅相对微动磨损是在两相互压紧的金属零件表面发生微幅相对振动时所产生的一种

41、特殊磨损形式。振动时所产生的一种特殊磨损形式。在工程上，在工程上，微动磨损经常发生在机械零件中，通常可分微动磨损经常发生在机械零件中，通常可分为两类。为两类。另一类是各种运动副在停止转动时，由于环境振动而产生的另一类是各种运动副在停止转动时，由于环境振动而产生的微动。如轴承中的滚珠（柱）与滚道之间、铰链联接、电微动。如轴承中的滚珠（柱）与滚道之间、铰链联接、电器触点、各种柔性联轴器和传动装置等。器触点、各种柔性联轴器和传动装置等。在这一类中，主要因微动造成零件表面粗糙和磨屑聚集，在这一类中，主要因微动造成零件表面粗糙和磨屑聚集，使运动阻力增加或振动增大，严重时可胶合，造成运动失使运动阻力增加或

42、振动增大，严重时可胶合，造成运动失灵。如停止转动的滚珠（柱）轴承，由于微动可在其滚道灵。如停止转动的滚珠（柱）轴承，由于微动可在其滚道上产生所谓的伪布氏压痕。上产生所谓的伪布氏压痕。典型实例：典型实例：新车从生成厂地经火车、汽车或轮船运至用户新车从生成厂地经火车、汽车或轮船运至用户 处时，如果不采取措施，会比汽车自行行驶同处时，如果不采取措施，会比汽车自行行驶同 样距离对轴承损坏要严重的多。样距离对轴承损坏要严重的多。2）失效机理）失效机理 接触压力使结合面上实际承载峰顶发生塑性变形和粘着，接触压力使结合面上实际承载峰顶发生塑性变形和粘着，外界小振幅的振动将粘着点剪切脱落，脱落的磨屑和剪切外界

43、小振幅的振动将粘着点剪切脱落，脱落的磨屑和剪切面与大气中的氧反应，发生氧化磨损，产生红褐色面与大气中的氧反应，发生氧化磨损，产生红褐色Fe2O3的的磨屑堆积在表面之间起着磨料作用，使接触表面产生磨料磨屑堆积在表面之间起着磨料作用，使接触表面产生磨料磨损。如果接触应力足够大，微动磨损点形成应力源，使磨损。如果接触应力足够大，微动磨损点形成应力源，使疲劳裂纹产生并发展，导致接触表面破坏。疲劳裂纹产生并发展，导致接触表面破坏。因此，微动磨损是一种复合形式的磨损。是粘着磨损、因此，微动磨损是一种复合形式的磨损。是粘着磨损、氧化磨损、磨料磨损三种磨损形式的组合。微小振动和氧氧化磨损、磨料磨损三种磨损形式

44、的组合。微小振动和氧化作用是促使微动磨损的主要因素。化作用是促使微动磨损的主要因素。微动磨损微动磨损4.配合副的磨损特性配合副的磨损特性 汽车零件的磨损过程，即从开始工作直至最后失效，其磨损汽车零件的磨损过程，即从开始工作直至最后失效，其磨损量与工作时间具有一定的规律量与工作时间具有一定的规律零件的零件的磨损特性磨损特性。遵循该磨损规律的曲线，称为遵循该磨损规律的曲线，称为磨损特性曲线磨损特性曲线，汽车零件的正，汽车零件的正常磨损可分为三个阶段。常磨损可分为三个阶段。走合：走合：新车或大修车运行初期，改善零件摩擦表面机何形状和新车或大修车运行初期，改善零件摩擦表面机何形状和表面物理机械性能的过

45、程。表面物理机械性能的过程。走合期（走合期（）随着走合期的进展，两摩擦表面配合状况迅速改善，实际接随着走合期的进展，两摩擦表面配合状况迅速改善，实际接触面积迅速增加，使真实接触点上的接触压力降低；配合间隙触面积迅速增加，使真实接触点上的接触压力降低；配合间隙的增大和表面状况的改善也有利于润滑油膜的形成；此外，零的增大和表面状况的改善也有利于润滑油膜的形成；此外，零件表面的金属还发生了加工硬化。伴随着以上现象的发生，零件表面的金属还发生了加工硬化。伴随着以上现象的发生，零件的磨损率锐减，磨损也趋于正常。件的磨损率锐减，磨损也趋于正常。摩擦表面粗糙摩擦表面粗糙 形位误差形位误差配合间隙小配合间隙小

46、完整的润滑油膜难以形成完整的润滑油膜难以形成接触面积小接触面积小接触压力高接触压力高润滑油润滑、冷却、冲洗效果不显著润滑油润滑、冷却、冲洗效果不显著磨损率高磨损率高 汽车零件经过走合期后就进入了正常工作期。汽车零件经过走合期后就进入了正常工作期。由于零件已经过初期走合阶段，摩擦表面真实接触面由于零件已经过初期走合阶段，摩擦表面真实接触面积、表面几何形状、摩擦副配合间隙都处于理想状态，真积、表面几何形状、摩擦副配合间隙都处于理想状态，真实接触面上的压力变小，油膜强度增大，再加上表面层强实接触面上的压力变小，油膜强度增大，再加上表面层强化作用明显，因而磨损率最低，一般为一常数。因此，正化作用明显，

47、因而磨损率最低，一般为一常数。因此，正常工作期内汽车零件的磨损量随行驶里程的增加而缓慢增常工作期内汽车零件的磨损量随行驶里程的增加而缓慢增加，两者呈线性关系。加，两者呈线性关系。在此期间，对发动机的主要摩擦副而言，造成磨损的在此期间，对发动机的主要摩擦副而言，造成磨损的主要原因是主要原因是磨料磨损磨料磨损和和腐蚀磨损腐蚀磨损。正常工作期（正常工作期（）使用中的汽车进入改期后，由于配合间隙已达到或超使用中的汽车进入改期后，由于配合间隙已达到或超过极限值，使零件表面间的冲击载荷增大，而且，由于间过极限值，使零件表面间的冲击载荷增大，而且，由于间隙过大，使润滑油流失严重，流体润滑油膜极易遭到破坏隙过

48、大，使润滑油流失严重，流体润滑油膜极易遭到破坏，从而使零件的磨损量大幅度增加。，从而使零件的磨损量大幅度增加。汽车进入极限磨损期后，如不进行修理而继续使用，汽车进入极限磨损期后，如不进行修理而继续使用，则会使汽车零件的磨损由正常磨损转换为事故性磨损，造则会使汽车零件的磨损由正常磨损转换为事故性磨损，造成零件迅速损坏，汽车的技术状况急剧变坏，工作能力迅成零件迅速损坏，汽车的技术状况急剧变坏，工作能力迅速下降。速下降。极限磨损期（极限磨损期（）汽车走合期与正常工作期的使用、维修水平都将影响磨汽车走合期与正常工作期的使用、维修水平都将影响磨损特性曲线的走向，从而影响零件的使用寿命。损特性曲线的走向，

49、从而影响零件的使用寿命。4.配合副零件的磨损曲线与走合水平的关系配合副零件的磨损曲线与走合水平的关系1（不足）（不足）2（不佳）（不佳）3（不妥）（不妥）4（良好）（良好）磨损量磨损量L1L2L3L4L（t）磨损通常是由多种磨损形式共同作用造成的，其磨损强磨损通常是由多种磨损形式共同作用造成的，其磨损强度与零件的材料性质、加工质量以及工作条件等因素有关。度与零件的材料性质、加工质量以及工作条件等因素有关。材料性质材料性质 正确选用摩擦副材料是提高汽车零件耐磨性的一个重要手正确选用摩擦副材料是提高汽车零件耐磨性的一个重要手段。由于不同材料组成的摩擦副发生的磨损形式不同，所以段。由于不同材料组成的

50、摩擦副发生的磨损形式不同，所以在汽车修理特别是旧件修复过程中，选择材料应有针对性。在汽车修理特别是旧件修复过程中，选择材料应有针对性。加工质量及表面处理加工质量及表面处理 零件的加工质量主要是指表面粗糙度和几何形状误差。零件的加工质量主要是指表面粗糙度和几何形状误差。表面粗糙值过大，会破坏油膜的连续性，造成零件表面凸起表面粗糙值过大，会破坏油膜的连续性，造成零件表面凸起点的相互咬合；同时，腐蚀性物质更易沉积与零件表面，使点的相互咬合；同时，腐蚀性物质更易沉积与零件表面，使腐蚀磨损加剧。腐蚀磨损加剧。5.影响汽车零件磨损的因素影响汽车零件磨损的因素几何形状误差过大，会造成零件在工作中受力不均匀或

51、产生几何形状误差过大，会造成零件在工作中受力不均匀或产生附加载荷，使磨损加剧。附加载荷，使磨损加剧。为了提高摩擦副表面的耐磨性，在零件制造过程中，往往采为了提高摩擦副表面的耐磨性，在零件制造过程中，往往采用许多表面处理方法：表面淬火、渗碳、碳氮共渗、磷化、用许多表面处理方法：表面淬火、渗碳、碳氮共渗、磷化、镀铬、喷钼，表面强化处理（滚压、挤压、喷丸）等。镀铬、喷钼，表面强化处理（滚压、挤压、喷丸）等。活塞环表面镀铬、喷钼；活塞环表面镀铬、喷钼；延长活塞环使用寿命延长活塞环使用寿命35倍，减少气缸磨损倍，减少气缸磨损3040。驱动桥主减速器圆锥齿轮在热处理及精加工后，予以厚度为驱动桥主减速器圆锥

52、齿轮在热处理及精加工后，予以厚度为0.0050.01mm的磷化或镀铜、镀锡处理，防止初期使用发生的磷化或镀铜、镀锡处理，防止初期使用发生粘着、擦伤。粘着、擦伤。工作条件工作条件 工作条件是指零件工作时的润滑条件、运动速度、单位工作条件是指零件工作时的润滑条件、运动速度、单位压力以及工作温度等。压力以及工作温度等。润滑条件润滑条件 减小摩擦与磨损的有效方法是在摩擦副之间建立并保持减小摩擦与磨损的有效方法是在摩擦副之间建立并保持流体润滑，使两摩擦表面完全被油膜隔开。保证流体润滑流体润滑，使两摩擦表面完全被油膜隔开。保证流体润滑的条件：的条件：以适当的压力供给必须的润滑油；以适当的压力供给必须的润滑

53、油；配合副表面的几何形状、尺寸及配合间隙能适应工作载荷、配合副表面的几何形状、尺寸及配合间隙能适应工作载荷、相对运动速度和润滑油粘度的要求；相对运动速度和润滑油粘度的要求；选择选择粘度粘度适度和适度和粘温特性粘温特性好的润滑油并定期更换；在润滑油好的润滑油并定期更换；在润滑油中加入中加入油性油性和和极压添加剂极压添加剂，能大幅度提高润滑油膜的吸附，能大幅度提高润滑油膜的吸附能力以及油膜强度。能力以及油膜强度。运动速度运动速度零件相对运动速度的提高，有利于润滑油膜的形成，使零件相对运动速度的提高，有利于润滑油膜的形成，使磨损减轻；磨损减轻；零件相对运动速度过快，使摩擦产生的热量增加并不能零件相对

54、运动速度过快，使摩擦产生的热量增加并不能及时散去，会导致润滑油粘度下降，油膜变薄，承载能及时散去，会导致润滑油粘度下降，油膜变薄，承载能力降低，出现边界摩擦甚至干摩擦，加剧零件磨损。力降低，出现边界摩擦甚至干摩擦，加剧零件磨损。单位压力单位压力 零件表面上单位压力升高，零件的磨料磨损增加。当零件表面上单位压力升高，零件的磨料磨损增加。当 载荷超过油膜的承载能力时，摩擦表面的油膜将被破坏，载荷超过油膜的承载能力时，摩擦表面的油膜将被破坏，引起粘着磨损。引起粘着磨损。工作温度工作温度温度过高，使润滑油粘度下降，油膜变薄，磨损增加；温度过高，使润滑油粘度下降，油膜变薄，磨损增加；温度过低，腐蚀性介质

55、更容易冷凝于零件表面，使腐蚀温度过低，腐蚀性介质更容易冷凝于零件表面，使腐蚀磨损增加。磨损增加。6、走合里程的规定 走合期的长短取决于零件加工精度、装配质量、润 滑油品质、运行条件、驾驶技术，一般制造厂都有明确的规定。较多车的行驶里程为2000500km，相当于4060个工作小时。也有部分品牌的车的走合期规定较长四、汽车零件的腐蚀四、汽车零件的腐蚀 零件受周围介质作用而引起的损坏称为零件的腐蚀。零件受周围介质作用而引起的损坏称为零件的腐蚀。按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，汽车上约按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，汽车上约20的零件因腐蚀面失效。的零件因腐蚀面失效。1.化学腐蚀化学腐蚀

56、概念概念 金属零件与介质直接发生化学作用而引起的损伤称为化学金属零件与介质直接发生化学作用而引起的损伤称为化学府蚀。府蚀。金属在干燥空气中的氧化以及金属在不导电介质中的腐蚀金属在干燥空气中的氧化以及金属在不导电介质中的腐蚀等均属于化学腐蚀。等均属于化学腐蚀。失效机理失效机理 化学府蚀过程中没有电流产生，通常在金属表面上形成一化学府蚀过程中没有电流产生，通常在金属表面上形成一层腐蚀产物膜，如铁在干燥空气中与空气中的氧作用：层腐蚀产物膜，如铁在干燥空气中与空气中的氧作用：铝合金零件表面形成的铝合金零件表面形成的氧化铝膜；氧化铝膜；发动机活塞环镀铬后，因铬和铬的氧化物硬度高，氧化发动机活塞环镀铬后，

57、因铬和铬的氧化物硬度高，氧化 铬膜不易磨掉，从而大大提高了其耐腐蚀磨损的性能。铬膜不易磨掉，从而大大提高了其耐腐蚀磨损的性能。322234OFeOFe43223OFeOFe这层氧化膜的性质决定化学腐蚀速度：这层氧化膜的性质决定化学腐蚀速度：如果氧化膜疏散的、不完整的，强度、塑性都较差，膨如果氧化膜疏散的、不完整的，强度、塑性都较差，膨 胀系数和基体金属相差较大，则氧化膜很容易从基体金胀系数和基体金属相差较大，则氧化膜很容易从基体金 属上脱落，而基体金属就会很快被氧化，从而使金属的属上脱落，而基体金属就会很快被氧化，从而使金属的 腐蚀速度加快；腐蚀速度加快；如果氧化膜是完整的，强度、塑性都很好，

58、膨胀系数和如果氧化膜是完整的，强度、塑性都很好，膨胀系数和 金属相近，膜与金属的粘着力强，它就有保护金属、减金属相近，膜与金属的粘着力强，它就有保护金属、减 缓腐蚀的作用。如：缓腐蚀的作用。如：2.电化学腐蚀电化学腐蚀概念概念 金属与介质发生电化学反应而引起损坏的现象。金属与介质发生电化学反应而引起损坏的现象。电化学腐蚀是两种不同的金属在一个导电溶液中形成电化学腐蚀是两种不同的金属在一个导电溶液中形成一对电极，产生电化学反应而发生腐蚀作用，使充当阳一对电极，产生电化学反应而发生腐蚀作用，使充当阳极的金属被腐蚀。其持点是在金属不断遭到腐蚀的同时还极的金属被腐蚀。其持点是在金属不断遭到腐蚀的同时还

59、有电流产生，如金属在酸、碱、盐溶液及潮湿空气中的腐有电流产生，如金属在酸、碱、盐溶液及潮湿空气中的腐蚀等。蚀等。失效机理失效机理 引起电化学腐蚀的原因是金属与电解质相接触，由于引起电化学腐蚀的原因是金属与电解质相接触，由于离子交换，产生电流形成原电池，这种原电池，由于电流离子交换，产生电流形成原电池，这种原电池，由于电流无法利用，使阳极金属受到腐蚀，称为腐蚀电池。无法利用，使阳极金属受到腐蚀，称为腐蚀电池。阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：22FeFe222HeH防止化学腐蚀的方法防止化学腐蚀的方法 在汽车零件中，主要采用覆盖层的方法来防止化学腐蚀。在汽车零件中，主要采用覆盖层的方法来防

60、止化学腐蚀。金属性金属性覆盖层：镀铬、镀锡、镀铜等；覆盖层：镀铬、镀锡、镀铜等；非金属性非金属性覆盖层：表面涂漆、包覆塑料层等；覆盖层：表面涂漆、包覆塑料层等；用化学或电化学方法，在零件表面生成一层致密的保护膜。用化学或电化学方法，在零件表面生成一层致密的保护膜。如：如：发蓝发蓝生成一层氧化膜；生成一层氧化膜；磷化磷化生成一层磷化膜。生成一层磷化膜。w 五、汽车零件的老化五、汽车零件的老化w 橡胶、塑料制品和电子元件等汽车用零件，随橡胶、塑料制品和电子元件等汽车用零件，随着时间的增长，原有的性能会逐渐衰退称为老化着时间的增长，原有的性能会逐渐衰退称为老化现象。现象。w 这类元件、制品不论工作与

61、否，老化现象都这类元件、制品不论工作与否，老化现象都会发生，如橡胶轮胎、塑料器件等会发生，如橡胶轮胎、塑料器件等长期贮存长期贮存也会也会发生龟裂、变硬等老化症状。发生龟裂、变硬等老化症状。六、汽车零件的疲劳断裂六、汽车零件的疲劳断裂 零件在交变应力作用下，经过较长时间工作而发生的断零件在交变应力作用下，经过较长时间工作而发生的断裂现象称为疲劳断裂。裂现象称为疲劳断裂。疲劳断裂是汽车零部件中常见的失效方式之一，也是危害疲劳断裂是汽车零部件中常见的失效方式之一，也是危害性最大的一种失效方式。性最大的一种失效方式。1.疲劳断裂失效的分类疲劳断裂失效的分类无裂纹零件的疲劳断裂失效 零件中不存在预裂纹，

62、疲零件中不存在预裂纹，疲劳由裂纹形成、扩展及最终断劳由裂纹形成、扩展及最终断裂三个基本过程构成。多发生裂三个基本过程构成。多发生在经过良好加工的零件上，如在经过良好加工的零件上，如曲轴、连杆、齿轮等。曲轴、连杆、齿轮等。疲劳断裂失效疲劳断裂失效裂纹零件的疲劳断裂失效 零件中有预裂纹存在，疲零件中有预裂纹存在，疲劳过程是预裂纹扩展的过程。劳过程是预裂纹扩展的过程。多发生在各种大构件中，在多发生在各种大构件中，在汽车零件中较少发生。汽车零件中较少发生。高周疲劳应力循环次数Nf104高周疲劳应力循环次数Nf104应力循环作用金属内部出现滑移线滑移带加宽、加深组成表面出现挤出带和挤入槽疲劳裂纹核心 在

63、在交变载荷交变载荷下，金属零件表面产生不均匀滑移、金属下，金属零件表面产生不均匀滑移、金属内的非金属夹杂物和应力集中（如台阶、尖角、键槽等）内的非金属夹杂物和应力集中（如台阶、尖角、键槽等）均可能是产生疲劳裂纹核心的策源地。均可能是产生疲劳裂纹核心的策源地。2.疲劳断裂失效机理疲劳断裂失效机理 金属零件疲劳断裂实质上是一个累积损伤过程。大体上金属零件疲劳断裂实质上是一个累积损伤过程。大体上可划分为可划分为滑移滑移、裂纹成核裂纹成核、微观裂纹扩展微观裂纹扩展、宏观裂纹扩展宏观裂纹扩展、最终断裂最终断裂几个过程。几个过程。疲劳裂纹的萌生疲劳裂纹的萌生.第二阶段：第二阶段：裂纹按第一阶段扩展一定距离

64、后改变方向，沿与主应裂纹按第一阶段扩展一定距离后改变方向，沿与主应力垂直的方向扩展，该阶段裂纹扩展途径是穿晶的，扩展速率较快。力垂直的方向扩展，该阶段裂纹扩展途径是穿晶的，扩展速率较快。疲劳裂纹的扩展疲劳裂纹的扩展 在没有应力集中的情况下，在没有应力集中的情况下，疲劳裂纹的扩展可分为两个阶段。疲劳裂纹的扩展可分为两个阶段。.第一阶段：第一阶段：在交变应力的作用下，在交变应力的作用下，裂纹裂纹从策源地开始，沿着从策源地开始，沿着 最大切应力最大切应力(和主应力成和主应力成4045）的晶面）的晶面向内扩展。向内扩展。该阶段的扩展速率很慢，若该阶段的扩展速率很慢，若在应力集中的情下，则不出现第在应力

65、集中的情下，则不出现第一阶段，一阶段，直接进入第二阶段。直接进入第二阶段。3.疲劳裂纹断口宏观形貌特征疲劳裂纹断口宏观形貌特征 典型的宏观疲劳断口可分为三个区域：典型的宏观疲劳断口可分为三个区域：疲劳源（疲劳核心）、疲劳源（疲劳核心）、疲劳裂纹扩展区、最后断裂区（瞬时断裂区）。疲劳裂纹扩展区、最后断裂区（瞬时断裂区）。疲劳源疲劳源 疲劳源是疲劳破坏的起始点，疲劳源是疲劳破坏的起始点，一般位于零件表面的应力集中处或一般位于零件表面的应力集中处或有划痕、非金属夹渣等表面缺陷处；有划痕、非金属夹渣等表面缺陷处；如果材料的内部有缺陷或表面经过如果材料的内部有缺陷或表面经过强化，疲劳源也可能产生在表面以

66、强化，疲劳源也可能产生在表面以下的薄弱环节处。下的薄弱环节处。疲劳源区的断面具有相当光滑和细疲劳源区的断面具有相当光滑和细“晶粒晶粒”的表面结构；的表面结构；由于疲劳裂纹扩展缓慢以及裂由于疲劳裂纹扩展缓慢以及裂纹反复张开与闭合效应纹反复张开与闭合效应 而磨损严而磨损严重引起的。重引起的。疲劳断口上的疲劳源数目有时会有疲劳断口上的疲劳源数目有时会有多个，尤其是过负荷疲劳时。疲多个，尤其是过负荷疲劳时。疲劳线密度越大，表示疲劳源起源劳线密度越大，表示疲劳源起源的时间越早。的时间越早。疲劳裂纹扩展区疲劳裂纹扩展区 疲劳裂纹扩展区是疲劳断口疲劳裂纹扩展区是疲劳断口最重要的待征区域。最重要的待征区域。具有一系列以疲劳源为中心，具有一系列以疲劳源为中心，与裂纹方向相垂直的同心环纹，与裂纹方向相垂直的同心环纹，即疲劳线。即疲劳线。疲劳线是裂纹扩展过程中载荷的性质和大小变化的痕迹。疲劳线是裂纹扩展过程中载荷的性质和大小变化的痕迹。由于零件的有效承载截面随着裂纹的不断扩展而减小，使每由于零件的有效承载截面随着裂纹的不断扩展而减小，使每次循环应力裂纹扩展的逐渐加大，越是远离疲劳源的疲劳线次循环应力裂纹扩展