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金属材料的失效分析范文1
摘要：伴随着我国经济的发展，我国的航空事业也有了非常大的发展和提升，在我国的航空事业发展的过程中有很多的问题需要我们的航天人员进行研究和分析，只有这样才能够保障航空事业的绝对安全以及可靠。航空材料的使用就是目前我国航空领域需要面对以及处理的问题。航空材料在使用的过程中，由于外界以及材料自身的影响，航空材料中的结构材料会受到一定程度的影响，例如航空结构金属材料的腐蚀问题等等。本文主要针对航空结构金属材料的腐蚀性失效进行详细的分析以及阐述，希望通过本文的阐述以及分析能够有效的提升我国航空结构金属材料的耐腐蚀性，同时也为我国航空材料的进一步发展以及创新贡献力量。
关键词：航空结构金属材料；类型；腐蚀性失效；防腐控制
在我国的航空领域当中，航空结构金属材料一旦在使用的过程中受到腐蚀，就会导致严重的问题，首先会让飞机自身的性能不能够完全发挥出来，其次严重的情况会造成人身伤亡以及财产损失。因此对于航空结构金属材料的腐蚀性失效问题我们必须给予足够的重视，目前我国的相关部门已经将这一问题进行了科学的研究，认识到了航空结构金属材料腐蚀带来的危害。因此我们要在保障航空结构金属材料使用性能以及使用寿命的前提下，尽可能地减少腐蚀性对于航空结构性材料的伤害，让航空结构金属材料的使用寿命有效的延长。因此本文要从航空结构金属材料的腐蚀性问题进行入手，深入的进行研究和分析，找出相应的腐蚀原因，并且针对原因给出相应的处理意见。
1.我国航空领域航空结构金属材料的主要类型
在我国的航空领域中，航空结构金属材料的主要类型有两种，首先是合金金属材料，其次是复合材料。下面进行简单的分析。第一，作为我国航空结构金属材料的重要材料之一，铝合金材料由于其自身的性能优势在航空结构材料的应用过程中较为广泛。铝合金的主要优势就是其承重效果，正是由于这样的优势，铝合金在航空结构金属材料中的应用大多承担着承重的任务。例如航空飞机的蒙皮。蒙皮一般情况下的制作材料就是铝合金。在使用的过程中，如果铝合金出现了腐蚀性失效，蒙皮的表面必然会出现相应的托起问题，如果在航空结构材料应用的过程中出现了脱漆的问题，就表明了铝合金材料已经受到了腐蚀性的失效，需要我们进行相应的处理；第二在航空结构金属材料应用过程中，结构钢的使用范围也很广泛，结构钢的应用主要是在飞机紧固的过程中使用。结构钢出现腐蚀性失效主要的表现为结构钢会出现裂缝以及出现锈层的问题，我们在日常的检测以及使用的过程中，可以根据上述的情况来判断航空结构钢是否出现腐蚀性失效问题。最后随着我国科学技术的不断更新发展，在航空结构金属材料的应用方面，复合型的材料越来越受到了重视以及应用。但是复合型材料在使用的过程中还是会出现腐蚀性失效问题，主要的表现在于出现了渗透现象以及开裂现象等等，根据相关部门的研究，我们发现复合型材料的腐蚀性失效主要的原因在于化学腐蚀失效。
2.我国航空领域航空结构金属材料出现腐蚀性失效的主要原因
在航空结构金属材料腐蚀性失效的分析以及检测过程中，我们发现除了上述提及的化学因素导致的航空结构金属材料的腐蚀性失效，还有气候因素导致的航空结构金属材料的腐蚀性失效以及结构材料的应用环境导致的航空结构金属材料腐蚀性失效。下面进行详细的论述以及分析。
2.1简述由于气候因素的问题导致的航空结构金属材料腐蚀性失效
根据实验研究发现，航空结构金属材料的腐蚀性失效可能是由于温度或者是环境湿度导致的，同时自然天气的雨雪问题也会导致航空结构金属材料的腐蚀性失效。飞机在运行的过程中会面对非常复杂的气候田间，随着应用时间的延长，气候因素导致的腐蚀性失效越明显，因此由于气候问题导致的航空结构金属材料腐蚀性失效是无法避免的，但是我们能够通过相应的实验办法减轻气候因素对于航空结构金属材料的腐蚀性失效。2.2简述由于化学因素的问题导致的航空结构金属材料腐蚀性失效化学因素导致的航空结构金属材料腐蚀性失效是非常严重也是非常普遍的。随着世界范围内的环境受到破坏，二氧化硫逐渐地增多，同时酸雨也在不断地增多过程中，这两种化学物质都在很大程度上导致了航空结构金属材料的腐蚀性失效。随着环境的不断恶劣，二氧化硫以及酸雨的危害性也越来越大，根据实验室的研究可以发现，二氧化硫以及酸雨对于航空材料腐蚀性失效的破坏非常大，目前是航空结构材料出现腐蚀性失效的主要诱导因素，我们需要在日常的研究以及实验中给予处理并且减轻二氧化硫以及酸雨造成的腐蚀性失效问题。
2.3简述由于腐蚀环境的问题导致的航空结构金属材料腐蚀性失效
根据腐蚀性失效分析，我们可以得出腐蚀性的环境对于航空结构金属材料的腐蚀性失效也有非常大的诱导因素。这种因素主要有两个问题，首先是由机自身所处的腐蚀环境，其次是飞机在运行以及保管的过程中处在的腐蚀环境等等。我们根据飞机自身的构造原理来分析，飞机上的零部件也在一定程度上会出现腐蚀性失效问题。因此我们在进行航空结构金属材料选择的过程中以及后续保养的过程中，要重点重视这一问题，要保障航空结构金属材料所处的环境是否具有严重的腐蚀性能，同时还要针对飞机的主要结构特征来避免飞机的主要零部件出现腐蚀性失效问题。
3.我国航空领域控制航空结构金属材料腐蚀性失效的主要策略
在航空结构金属材料应用的过程中，我们的相关材料研究人员要针对腐蚀性失效问题进行针对性的研究，根据研究结果给出相应的改善腐蚀性的意见以及建议。尽最大努力将航空结构金属材料的腐蚀性降到最低。
3.1在航空结构金属材料使用之前要进行必要的检查工作好
检查工作是航空结构材料腐蚀控制的主要策略之一。在飞机的使用过程中，有关人员必须在固定的时间内这对飞机结构的腐蚀问题展开全面的检查工作，一旦发现存在腐蚀趋势必须及时的对其进行处理和解决。
3.2要针对航空结构金属材料进行腐蚀打磨修复
针对已经发生腐蚀失效问题的部位而言，做好打磨修复工作十分必要。打磨修复工作的完成要在考虑航空结构腐蚀的实际情况的前提下完成，要根据其腐蚀的强度对打磨以及修复的力度进行控制。
3.3要重点保护航空结构金属材料容易腐蚀的部位
针对已经发生了腐蚀并完成了打磨修复的部位，要加强养护工作，在这一过程中，做好防腐处理十分必要。从氧化到涂漆再到涂密封胶，上述3个过程是防腐处理的主要步骤，在实际防腐过程中，工作人员必须严格按照这一步骤来完成。
参考文献
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金属材料的失效分析范文2
关键词：金属材料；选材；使用性能；工艺性能；经济性
金属材料的选择和使用同其它各类材料一样，是一个比较复杂的问题。要正确选用材料，首先应对零件的特点和工作条件进行分析，比如零件的尺寸、精度要求，工作环境及负载等。要生产出高质量的产品，必须从产品的结构设计、选材、冷热工艺、生产成本等方面进行综合考虑。同时还要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以提高生产率，降低成本。
下面就材料的使用性能、材料的工艺性能和材料的经济性作简要的探索：
1.材料的使用性能要求
各种机械产品，由于它们的用途、工作条件等的不同，对其组成的零部件也自然有着不同的要求，具体表现在受载大小、形式及性质的不同，受力状态、摩擦条件、工作环境等的不同。
比如对于承受拉伸压缩载荷的零件，要求材料具有较好的抗压强度、屈服强度和屈服比。若这类零件受的载荷很大，可以选用35GrMo等合金调质钢，以满足屈服强度和高淬透性的要求；若这类零件受载荷较大，可以采用45钢等中碳优质碳素钢；若载荷不大，可选用碳素结构钢，如Q235等。
像导轨、履带和轴承等承受摩擦磨损的载荷，对于这类零件首先应选择摩擦系数小的材料，而且必须有良好的性能。选择材料时候，应该将相互配合的两个零件分开选材，对于结构复杂、制造工艺复杂、成本高的主要零件，应选择性能较好的材料，并且应有足够高的硬度。与之相配合的另一个零件应选择性能较差、硬度较低的材料，以便于更换，保证主零件有较长寿命，还能降低成本。
另外，像轴类零件、齿轮等承受周期变载荷的零件，应选择具有较好弯曲疲劳强度的材料；飞轮、带轮等高速旋转还有惯性要求的零件，应选择屈服强度高的材料，防止由于在高速旋转时离心力作用下产生塑性变形；现如今，许多类型零件的用材已经专业化了，这些专业化的零件选材时不用在通用材料里选择，只需按零件的具体要求选择合适的牌号即可。
设计零件时还可以通过对零件的失效分析进行选材。机械零件的失效形式有以下三种：①断裂失效，包括塑性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、低应力断裂、介质加速断裂；②过量变形失效，主要包括过量的弹性变形和塑形变形失效；③表面损伤的失效，如磨损、腐蚀、表面疲劳失效等。
2.材料的工艺性能要求
材料工艺性能的好坏，对零件加工的难易程度、生产效率和生产成本等方面都起着十分重要的作用。材料工艺性能的好坏，对单件和小批量生产来说并不显得十分突出，而在批量生产条件下，就明显地反映出它的重要性。
金属材料的基本加工方法包括：切削加工、铸造、压力加工、焊接和热处理等。
切削加工性能：切削加工是最常用的金属加工方法。一般通过零件表面粗糙度、切削抗力大小、切屑排除的难易及切削刀具磨损程度来衡量其好坏。
铸造性能：主要包括流动性、收缩率、偏析及产生裂纹、缩孔等。不同的材料，其铸造性能差异很大，在铁碳合金中铸铁的铸造性能要比铸钢好。
压力加工性能：压力加工是通过冲压等方法，使用外力使零件形状发生改变的一种冷加工方法。一般来说，低碳钢、高碳钢和合金钢的压力加工性能依次降低。
焊接性：一般以焊缝处出现裂纹、脆性、气孔或其他缺陷的倾向来衡量焊接性能的好坏。
热处理工艺性：主要包括淬硬性、淬透性、淬火变形、开裂、回火脆性、回火稳定性等。
生产方法、零件机构、零件材料之间存在相互依存又相互制约的关系。比如有的零件结构只存在一种合理的生产方法或者只能选用一种材料。也有一类零件结构可以有很多种生产方法，或者很多种材料可以选择。还有时应先根据零件的结构确定生产方法，根据确定下来的生产方法选择合适的材料。也可以先选择材料，再确定生产方法，最后设计结构。总之，不论用哪一种方法，都应使三者实现最佳的统一。
3.选材料应满足经济的要求
金属零件的选材在满足零件使用性能和工艺性能的前提下，还应该注意材料的经济性。 对设计选材来说，保证经济性的前提是准确的计算。选材时应考虑满足使用性能和工艺性能的前提下，选用价格最低的材料，不能单纯追求某一项指标，应综合考虑全局。
金属材料中碳钢和铸铁的价格低廉，在满足其他要求下，应首选碳钢和铸铁。低合金钢的强度高，工艺性能好，价格也比较低，也可以作为首选。总之，能用碳钢铸铁的不用合金钢；能用低合金钢的，不用高合金钢；能用普通钢的，不用不锈耐热钢。
小批量生产结构简单的零件，材料费在零件制造成本中占的比例较大，而在大批量生产中，加工费则是制造成本的主要部分。因此，材料的工艺性对成本的影响很大，在选材时应考虑这方面的影响。
同时，还应考虑原用材料的要求及具体零件的使用条件和对寿命的要求，若零件的使用性能很差，零件的寿命很短，则零件更换产生的费用也应考虑在内。也不可盲目选用高一级材料，以保证选用材料的经济性。
此外，在选材时还应尽量立足于国内条件和国家资源，考虑到国内的生产和供应状况。同时应尽量减少材料的品种、规格等，以减少采购费用。这些都直接影响到选材的经济性。
金属材料的失效分析范文3
使用性是保证零部件完成指定功能的必要条件，它是选材的最主要依据。使用性主要是指零件在使用状态下应具有的力学性、物理性和化学性。对于机械零件，最重要的使用性是力学性。对零部件力学性的要求，一般是在分析零部件的工作条件和失效形式的基础上提出来的。根据使用性选材的步骤如下。
1.分析零部件的工作条件，确定使用性
零部件的丁作条件是复杂的。工作条件分析包括受力状态（如拉、压、弯、扭、剪切等）、载荷性质、载荷大小及分布、工作温度（低温、室温、高温、变温）、环境介质（剂、酸、碱）、对零部件的特殊性要求（电、磁）等。在对工作条件进行全面分析的基础上确定零部件的使用性。
2.分析零部件的失效原因，确定主要使用性
对零部件使用性的要求往往是多项的。例如传动轴，要求其具有高的疲劳强度、韧性和轴颈的耐磨性，因此，需要通过对零部件失效原因的分析，找出导致失效的主导因素，准确确定出零部件所必需的主要使用性能。
二、材料的热加工工艺性能
工艺性能对大批量生产的零部件尤为重要，因为在大批量生产时，工艺周期的长短和加工费用的高低，常常是生产的关键。金属材料、高分子材料、陶瓷材料的工艺性能介绍概括如下。
1.金属材料的工艺性能
金属材料的工艺性能是指金属适应某种加工工艺的能力。金属材料的加工工艺复杂，要求的工艺性能较多，主要有机械加工性能、材料成形性能。机械加工性能是指材料接受切削或磨削加工的能力。一般用切削硬度、被加工表面的粗糙度、排除切屑的难易程度以及对刃具的磨损程度来衡量。硬度太高，刃具磨损严重，切削加工性下降；硬度太低，则不易断屑，切削加工性也差。铝及铝合金的机械加工性能较好，钢中以易切削钢的杌械加工性能最好，而奥氏体不锈钢及高碳高合金的高速钢的机械加工性能较差。
2.高分子材料的工艺性能
高分子材料的加工工艺比较简单，主要是成形加工，成形加工方法较多。高分子材料的切削加工性能尚好，但由于高分子材料的导热性差，在切削过程中易使工件温度急剧升高，使热塑性塑料变软：使热固性塑料烧焦。3.陶瓷材料的工艺性能陶瓷材料主要工艺也是成形加工。按零部件的形状、尺寸精度和性能要求的不同.可采用不同的成形加工方法（粉浆、热压、挤压、可塑）。陶瓷材料的切削加工性差，除了采用碳化硅或金刚石砂轮进行磨削加工外，几乎不能进行任何其他切削加工。
三、材料的热加工工艺
1.合金的流动性
液态金属本身流动的能力称为流动性。合金的流动性好，充型能力强，易于获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件；不易产生浇不到、冷隔等缺陷；金属液中的非金属夹渣和气泡易于上浮排出，不易产生夹渣和气孔；流动性好的合金能很好地补充铸件凝固产生的收缩，不易产生缩孔和缩松。
2.铸造方法
首先根据零件图样制成适当的模样，并用模样和配制好的型砂制成砂型，然后将熔化的金属注入型腔，待金属液凝固冷却后，从砂型中取出铸件，最后清除铸件的附着物，经过检验获得所需铸件，造型方法有手工造型和机器造型两类。
（1）手工造型，手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。手工造型操作灵活，适应范围广，大小铸件均可生产，可制作复杂的铸型，工艺装备简单，设备投资少，单件、小批量生产时成本低。但劳动强度大，对工人技术水平要求高，生产效率低，铸件质量不稳定。主要用于单件、小批生产和大型铸件的生产。
（2）机器造型，机器造型主要是利用机器代替人工完成填砂、紧实和起模等工作。砂箱放在紧砂机工作台上，工作台在压缩空气作用下上下振动，初步紧实型砂。然后工作台上升，与压头接触，将型砂压实。机械装置将砂箱顶起，使砂型与模样分离。漏模机构将砂箱及砂型托住，而使模样漏下与砂型分离。砂箱和模样一同翻转180°，然后使砂箱下降，砂型与模样分离。
四、结束语
金属材料的失效分析范文4
摘要：随着科技的发展和进步经济得到持续的增长，机械设计行业同样也得到了很好发展，机械设计中包含很多领域其中材料的选择是所占比例很大的一项。在机械设计领域涉及到的金属材料的选择非常多。由于现代技术的发展需要，对机械设计中材料使用越来越受到重视。本文针对铜金属材料在机械设计中的应用为研究对象，首先对机械设计中金属材料选择的原则进行了说明，然后对机械设计中铜金属材料应用性进行了分析，最后对设计中的实现性和注意事项进行研究。
关键词：铜金属材料；机械设计；应用；机械加工
随着城市化建设的脚步加快，机械制设计造行业在国民经济的生产中占据的地位越来越多。很多领域都需要涉及到机械设计，机械设计行业的发展也是重要的经济推动力。机械设计是制造行业的基础行业。在机械设计领域中，所有的机械设计或多或少的都会涉及到金属材料的选择与应用。每一种金属都有其特有的性质和属性，由于属性和特质不同，所以表现出来的特征和性能也有所不同。在机械设计过程中，会根据金属材料的本身属性进行择优选择，尽可能保证设计中能够很好的发挥金属材料特征。金属材料的选取会对产品性能、机械设计实施效果以及最终产品质量产生一定的影响。随着技术和经济的发展，在机械设计中对金属材料的选择也是越来越重视。在机械设计中进行材料选择时，必须要保证金属材料的适应性、成本低廉、对环境的影响小等性质，只有选择正确的金属材料，才能保证机械设计的有效实施[1]。本文以铜金属材料在机械设计中的应用为例，进行了具体的分析和研究。
1机械设计中金属材料选择原则
金属材料的载荷能力。要充分考虑金属材料的断裂脆性和常温塑性，处于静载荷工作环境的工件一般会选用脆性金属材料。在承受一定冲击力的工作环境下，一般会选择塑性好的金属材料[2-3]。工件的使用条件。所设计的工件的工作环境处于湿热环境下或者是具有一定腐蚀性的工作环境下，根据环境搭配应该选择具有良好的防锈能力的金属或者是耐腐蚀的金属材料。除上述情况之外，工件的实际工作温度对选材上也有一定影响，一方面要考虑所选的金属材料的热膨胀系数不宜过大同时在高温过程中能够保持特有的属性参数，防止在温度变化过程中产生一定的组织变化和应力变化；另一方面要考虑温度的变化对工件的强度硬度和力学性能的影响。工件的加工尺寸和设计参数。工件的加工工艺以及对工件的加工精度也是制约金属材料选择的一个因素。如果要经过铸造的工件，一般不会因为形状尺寸等因素受到限制；如果要经过精加工的工件，必须要考虑加工过程使用的机械性能和工艺流程对材料造成的影响。除此之外，在金属材料的选择过程中，还要参考金属材料的加工成本，成本过高的材料在进行择优选择过程中会被淘汰。
2机械设计中铜金属材料应用性金属材料的选择要求
尽可能选择加工过程中污染少的铜金属，同时还要选择能耗比较低的铜金属材料。①铜金属材料经过适当的热处理工艺过后，能够有效的提高使用寿命和综合应用能力，但是热处理工艺对环境的污染比较严重，同时对能源的消耗过多，因此尽量避免选择通过热处理来加工的铜金属材料，而尽可能选用拉拔、冷轧等工艺加工的铜金属材料。在常规的加工工艺下就可以达到设计要求的铜金属材料。②尽可能选用处理工艺简单的铜金属材料，从而减少或者避免铜金属材料在加工过程或者制作过程中的污染。优先选择对人体无害的铜金属材料，来替代对人体有一定毒副作用或者是对环境产生一定影响的金属材料。在能够满足设计要求的基础上，合理使用新型的铜合金材料代替原有的材料。比如使用铜金属泡沫，可以用于轻质量、强度大的空心夹层板的填充材料。在骨架结构中可以使用铜加固物来填充，这样可以有效的避免骨架的弯曲，同时可以有效的吸收外界产生的冲击功，对支撑体和表面起到一定的保护作用。铜金属还可以使用在效率高的热交换器或者是高功率冷却的机械电子设备中，铜金属以其自身优异的导热性，可以有效的进行热量传递。并且铜金属泡沫不能进行燃烧，还是很好的防火材料。铜金属材料可以进行回收再利用，对环境和人体的影响都不是很大。
3结语
机械设计已经是现在经济的重要推动力之一，随着经济持续发展，机械设计领域越来越受到社会的关注，机械设计领域的金属材料的选择，对机械设计的影响所占的比重越来越多。本文就以铜金属材料在机械设计中的应用为例进行了有效的分析，希望能够为铜金属在设计领域的使用提供理有效的论依据。
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金属材料的失效分析范文5
【关键词】 耐热材料 失效原因 选择方法
金川公司经过几十年的发展，在火法冶金上有各种冶金炉窑设备，在冶炼方式上是比较齐全，且设备台数较多，大小有数十台设备用于各种铜、镍的冶炼，其中有较先进的冶炼设备，也有比较陈旧的设备。这些设备在生产使用过程中会有一定的周期性产生设备零件的损坏，每年为此消耗各种备件达数千吨以上。而这些零件大都是具有耐热性能的零件，损坏原因多种多样，但最直接、最根本的原因是在热环境下工作零件本身所具备的耐热性能达不到或根本不具备耐热性能，导致零件提前结束使用寿命，造成这种结果的原因是对于零件材料的使用性能选择不当所致。下面就耐热材料的失效原因，采用耐热材料的原则、耐热材料的种类予以介绍供参考。
1 材料的失效原因表现形式及解决原则
钢铁材料在热环境下工作会产生一系列机械性能和物理性能的变化。例如：材料表面金属的氧化，机械强度（包括断裂强度、抗拉强度、疲劳强度、蠕变强度等）的显著降低，材料组织发生的变化，奥氏体的转变、马氏体的转变，珠光体向铁素体的转变，晶粒之间慢性滑移等都将在一个热环境下发生不明显的变化，随着时间的推移，达到宏观的变化，结果引起零件的性能不能满足使用要求而报废，耐热材料失效的最主要原因为：氧化原因、蠕变原因、热疲劳原因、高温静载荷强度降低等。下面逐一分析。
（1）氧化原因：放置于大气中的钢铁材料，表面会吸附大气中的氧原子而与铁发生反应，生成铁氧化物，在表面形成气膜，这一反应过程在自然状态下相对缓慢，通过表面处理如刷漆、电镀等完全可减缓之，几乎不会对结构件性能在短时期内构成威胁，而在热环境下，氧溶入钢铁材料表面的速度呈几何速度递增，钢铁材料表面的氧化层不断加厚，当氧化层厚度达到一定程度时，氧化皮脱落，又重新开始新一轮的氧化脱落，当这个结果累积到一定程度时，钢材的机械性能已不能满足零件的需要，导致零件损坏，失去使用性能。
针对钢铁材料在热环境下工作氧化失效的解决措施就是采用合金化办法，在钢铁中加入铬、铝、硅等合金元素，这些元素在热环境下在钢铁表面迅速形成一层致密的氧化膜，阻止氧化的持续侵入。目前常用的不锈钢等耐热钢均为此原理。
（2）蠕变是指钢铁材料在热环境下工作，承受低于屈服强度的压力而产生的低速率塑性变形现象，热环境下，金属晶体滑移的驱动力减少，使晶体易于产生滑移，同时热激活作用也有利于产生交滑移和形变带，常使滑移阻力更低的新滑移系出现，另外亚晶粒形成，晶界定位扩散，晶界滑移却导致不同的金属材料产生蠕变，长期处于热环境下的材料，滑移的不断累积导致材料发生变形，当达到材料的强度极限时，材料发生断裂，失去使用性能，蠕变的宏观表现形式为沿晶界开裂，呈现颗粒状或冰糖状脆性断口。
蠕变解决办法：细化组织，提高组织的热稳定性，强化基体和晶界形成致密的组织结构，这些都是减缓蠕变的根本原因，最有效的改善方法是加入钼合金，钼合金的加入强化基体组织，能有效减弱蠕变的发生率。
（3）热疲劳：零件在温度不断起伏变化的条件下，如果工作温度变化产生的体积改变受到限制，零件内部将产生大小和方向不断变化的热应力，经过一定的循环累积后，热应力达到材料的强度极限，使材料表面产生网状裂纹，裂纹继续扩展，将导致零件断裂失效。体积改变的原因是材料中的铁元素与珠光体的热物理性质有差别，两种组织的存在易导致热循环过程产生压力增加，破坏结构，导致开裂。
解决办法：在热环境下的零件尽量采用具有单一铁素体组织的材料。
（4）高温静载强度降低：指金属材料在热环境下内部原子间结合力减弱，热激活作用增强，导致塑变能量减少，晶界强化和固溶作用减弱，这些因素导致金属材料高温强度降低。
解决办法：采用钼合金化，钼具有其它元素不可替代的增强高温强度的元素之一。
2 合金元素在耐热材料中的作用
改善金属材料在热环境下的使用性能，延长使用寿命，唯一的途径就是合金化。合金化元素多种多样，且各种元素共同作用，才能使某一材料满足某一特定条件下的使用性能，现将主要合金的性能予以介绍。
镍：镍是强烈扩大奥氏体的元素，由于镍的加入，将使材料的组织变为单一的奥氏体，奥氏体在热环境下具有相对稳定的性能，故大量采用镍元素。
硅：形成硅氧化物钝化膜，硅量大时，形成单一铁素体组织，抵抗蠕变性能好，一般用于700℃以下工作的耐热零件。
铝：促使组织形成单一铁素体，且生成表面钝化膜，钢合金中铝含量大于4%时，材料耐热特性急剧降低。
钼：强烈提高热环境下基体组织强度的元素，在任何一种耐热材料中均有良好的表现。
耐热材料的分类：
结构钢：包括奥氏体钢、马氏体钢、铁素体钢；
奥氏体钢：热温度范围在1100℃以下，主要用于小的耐热零件。
铁素体钢：耐热温度范围在1100℃以下，抗氧化性能较优。
铸造耐磨材料：包括铸造耐热钢、铸造耐热铸铁；
铸造耐热钢分为：耐热钢、热强钢；
铸造耐热钢适用于一般抗氧化、蠕变为主的环境中，不能承受较高的机械强度。
铸造热强钢：适用于热环境下工作，且承受一定机械强度的零件。
铸造耐热铸铁又分为：铬系耐热铸铁、硅系耐热铸铁、铝系耐热铸铁；
铬系耐热铸铁又分为：低铬耐热铸铁，适用于600℃以下零件；
中铬耐热铸铁，适用于600℃—900℃之间；
高铬耐热铸铁，适用于900℃以上。
硅系耐热铸铁：一般为中硅耐热铸铁，适用于600℃—850℃之间。
铝耐热铸铁又分为：低铝耐热铸铁，适用于700℃以下零件；
中铝耐热铸铁，适用于700℃—900℃之间；
高铝耐热铸铁，适用于900℃—1100℃之间。
金属材料的失效分析范文6
关键词：模具型腔；表面强化技术；应用分析和探讨
广义来讲，当前最为常用的模具使用类型包括塑性变形失效模具、磨损失效模具、疲劳失效模具和冷热疲劳失效模具以及断裂失效模具五种。为了有效防止模具失效，我们应该对模具型腔表面进行强化，其中强化分为主要包括硬度强化、耐磨强化和耐腐蚀强化以及抗疲劳抗高温氧化强化措施等。所以应在对模具材料进行正确全面选取之外还应该对模具型腔表面实施适当强化操作以保证模具制作效率。本文从有关模具型腔表面强化方法和强化特点以及强化目的等方面进行分层阐述，并对模具型腔表面强化机理等作出解释。
1.模具型腔中表面工况概述
根据对当前各种模具工况的研究与分析可以看出，其工作条件存在这很大不同，并且此时失效形式也是各不相同。需要注意的是，在同一副模具上其损伤形式多种多样，此种损伤形式大多数情况是以交叉损伤形式产生的，并且其之间关系是相互联系且相互影响的，此时加速磨具会过早失效。热作模具制作是当前我国模具生产中的重点生产环节，因为热作模具会受到负荷影响并会使其中的金属材料产生塑性变形状况，另外一种可能的情况就是会使温度较高的液体金属压铸得以成形且相对炽热非金属注射也会成型。金属材料发生一定塑性变形时会对整体模具生产造成影响，一般来讲，固体金属材料塑性变形模具主要包括热锻模和热镦模以及相关热挤压模等。
模腔被破坏变形的主要原因是有模具生产中的实际生产环境所造成的，其同时也是相应成型部分可逆变形和成型部分磨损以及成型部分产生裂纹等。在对热锻模进行使用的过程中，其型槽表面上所接触的物体是毛坯，而此时毛坯温度较高且其表面温度会上升到400摄氏度到700摄氏度不等，型槽表面内层仍然处于低温状态，当表层受热时会出现膨胀，之在此基础上会向模具表面进行冷却液喷洒和剂喷洒，由于受到喷洒影响，其表层温度会有所下降，其具体下降范围为150摄氏度到200摄氏度之间且会有所收缩。需要提到的一点就是，内层会在一定程度上对其表面有所限制以至其产生一定拉应力，在相关拉应力的影响下会产生疲劳失效状况，此时模具型面会与坯料有所接触并使型腔表面中的实际具体温度远远大于回火温度，所以会出现压塌状况和出现压堆状况以及出现型槽尺寸变样等状况，此时会致使尺寸失效和形状精度失效。
2.模具型腔中表面强化技术的应用实例探究
2.1.电火花模具型腔中表面强化技术概述
电火花模具型腔中表面强化技术是模具腔中表面强化技术应用中一项较为常用的强化技术措施和强化技术手段，其强化功能被主应用到金属表面部位系统强化上，因为电火花模具型腔中表面强化技术方法较其他强化方法相比较为简单，并且电火花模具型腔中表面强化技术效果也非常明显，所以当我们在进行模具生产加工时多数为应用到电火花模具型腔中表面强化技术。图为电火花加工技术示意：
图一 电火花加工技术示意图
2.2.电火花装置性能探究
科学合理是用电火花装置可以在一定程度上使得压铸模和锻模等得到良好强化，压铸模和锻模二者在经过相应电火花强化之后要想使其精度符合预期施工标准，就必须在此基础上进行相应磨削加工工作，但是此时我们应该注意到，当在进行磨削操作时，尽量不要影响到强化层硬度和相关强化层耐磨性。经过具体磨削实践操作之后，磨具型腔中表面会出现少许残留微孔，此类微孔会使得模具配合零件中的实际条件得到改善，另外需注意的一点就是其可在改善型腔中表面耐磨性能的同时也会使模具使用期限有所延长。
2.3.电子冲片双槽冲模技术
在运用定子冲片双槽冲模进行相关模具型腔中表面强化技术应用时，此时模具材料设定为Cr12，而冲材为0.5mm硅钢片，用此种规格材料进行模具部位强化。还要注意的是，此时图负面高度规格应在4mm到5mm之间。
3.模具型腔中表面强化技术应用的主要目
对模具型腔表面进行相关强化工作的主要目的是为了提高模具型腔抗疲劳性能，单就高强度钢而言，其最为主要的一个优异性在与提高承受弯矩交变应力相应疲劳强度。主要原因是因为疲劳度裂纹的产生是由从模具向强表面微小裂纹开始的，根据此种情况就能分析出出现疲劳性现状的主要由型腔表面质量优劣所决定的。
结束语：
综上所述，机械相关零件粗加工和机械相关零件细加工中的主要程序都是由模具成型来完成的，本文通过对模具型腔中表面工况和模具型腔中表面强化几种技术手段以及模具型腔中表面强化技术应用目的等进行阐述，仔细阐述模具型腔中表面强化技术在进行相关模具生产中的重要性，希望为我国模具生产制造领域的发展提供相应合理化建议。
参考文献：
[1]王昌，于同敏，周锦进.表面工程技术在模具制造中的应用[J].中国表面工程.2002（1）.
