1、I斷裂脆性斷裂是一種構(gòu)件未經(jīng)明顯的變形而發(fā)生的斷裂，當(dāng)零件在外載荷作用下，由于某一危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力超過(guò)零件的抗拉強(qiáng)度時(shí)將會(huì)發(fā)生脆性斷裂，發(fā)生脆性斷裂時(shí)，零件幾乎沒(méi)有發(fā)生過(guò)塑性變形。如桿件脆斷時(shí)沒(méi)有明顯的伸長(zhǎng)或彎曲，更無(wú)縮頸，容器破裂時(shí)沒(méi)有直徑的增大及壁厚的減薄。圖1. 脆性斷裂實(shí)例分析：傳統(tǒng)力學(xué)把材料看成是沒(méi)有缺陷的、沒(méi)有裂紋的、均勻的和連續(xù)的理想固體，但是，實(shí)際工程材料在制備、加工（冶煉、鑄造、鍛造、焊接、熱處理、冷加工等）及使用中（疲勞、沖擊、環(huán)境溫度等）都會(huì)產(chǎn)生各種缺陷（白點(diǎn)、氣孔、 渣、未焊透、熱裂、冷裂、缺口等）。如上圖所示的齒輪，由于其內(nèi)部的缺陷和裂紋會(huì)在零件使用過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力集中

2、，該處所受拉應(yīng)力為平均應(yīng)力的數(shù)倍。過(guò)分集中的拉應(yīng)力如果超過(guò)該齒輪材料的臨界拉應(yīng)力值時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生裂紋或缺陷的擴(kuò)展，導(dǎo)致脆性斷裂。圖2. 韌性斷裂實(shí)例分析：韌性斷裂又稱(chēng)延性斷裂。斷裂前發(fā)生過(guò)明顯的塑性變形的斷裂，是塑性變形的終結(jié)。消耗較高能量,以金屬撕裂為特征的一種斷裂，是與脆性斷裂相對(duì)應(yīng)的一種斷裂模式。物體受力時(shí)其最危險(xiǎn)截面或區(qū)域,從彈性變形逐漸轉(zhuǎn)入塑性變形狀態(tài),這時(shí)截面的某一鄰域內(nèi)力學(xué)參量的某一組合達(dá)到臨界點(diǎn),斷裂口附近出現(xiàn)明顯的宏觀(guān)塑性變形, 微觀(guān)斷口表面呈韌窩狀。圖3. 疲勞斷裂實(shí)例分析：零件在交變載荷下經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象就叫作疲勞斷裂。一開(kāi)始，疲勞微裂紋在零件應(yīng)力最高強(qiáng)度

3、最低的基體上產(chǎn)生，之后裂紋會(huì)穩(wěn)定擴(kuò)展，但擴(kuò)展速度較低，最后，當(dāng)裂紋尺寸足夠大結(jié)構(gòu)有效受力截面小到不足以承受所加載荷時(shí)，零件即發(fā)生斷裂，如圖所示。II磨損磨擦副表面的材料微粒，由于機(jī)械力與化學(xué)腐蝕的作用而脫離母體，使零件尺寸和表面狀態(tài)改變，最終導(dǎo)致功能喪失，稱(chēng)為磨損失效。磨損是機(jī)械的重要失效形式，它包括復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程，其主要形式有：粘著磨損（材料從一個(gè)磨擦表面移到另一個(gè)表面）、磨料磨損（硬磨料在摩擦表面犁出溝槽或道痕，使材料從零件表面脫落）、腐蝕磨損（化學(xué)腐蝕參與作用下的磨料磨損）和疲勞磨損（接觸應(yīng)力作用使材料表面疲勞剝落）等。 圖4. 粘著磨損實(shí)例分析：粘著磨損又稱(chēng)咬合磨損，如圖所示

4、，零件在滑動(dòng)摩擦條件下，摩擦副的接觸面發(fā)生金屬粘著，在隨后的滑動(dòng)過(guò)程中粘著處被破壞，有金屬屑粒被拉拽脫落或者金屬表面被擦傷。圖5. 磨粒磨損實(shí)例分析：磨粒磨損又稱(chēng)磨料磨損，如圖所示，零件在滑動(dòng)摩擦?xí)r零件表面存在硬質(zhì)磨粒，是磨面發(fā)生局部塑性變形，磨粒嵌入并切割金屬表面導(dǎo)致零件表面逐漸磨損、刮傷。圖6. 疲勞磨損實(shí)例分析：疲勞磨損類(lèi)似于疲勞斷裂，是裂紋萌生和擴(kuò)展的過(guò)程。如圖所示，零件工作面在做滾動(dòng)或滾動(dòng)加滑動(dòng)摩擦?xí)r，在交變壓應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下會(huì)引起表面疲勞并剝落破壞的現(xiàn)象，這就是疲勞磨損。III腐蝕金屬與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)作用、或電化學(xué)作用或物理溶解而產(chǎn)生的破壞和變質(zhì)，稱(chēng)為腐蝕圖7. 化學(xué)腐蝕實(shí)例分析

5、：金屬與周?chē)请娊赓|(zhì)介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕稱(chēng)為化學(xué)腐蝕，如圖所示的發(fā)動(dòng)機(jī)，在其工作時(shí)，燃?xì)庵心承┑腿埸c(diǎn)成分熔化并附著在零件金屬表面，在高溫下會(huì)發(fā)生化學(xué)作用引起發(fā)動(dòng)機(jī)零件的化學(xué)腐蝕，形成疏松多孔或瘤狀的腐蝕產(chǎn)物。圖8. 電化學(xué)腐蝕實(shí)例分析;金屬表面與離子導(dǎo)電的電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞稱(chēng)為電化學(xué)腐蝕，如圖所示，零件表面可能形成由肉眼可見(jiàn)電極構(gòu)成的宏觀(guān)大電池或由于金屬表面電化學(xué)不均勻性而構(gòu)成無(wú)數(shù)微小電極的電池發(fā)生電化學(xué)作用，進(jìn)而引起腐蝕。圖9. 穴蝕實(shí)例分析：機(jī)件發(fā)生穴蝕的先決條件是機(jī)件浸于某種液態(tài)介質(zhì)中，并且機(jī)件與液體之間有某種形式的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或者機(jī)件在液體中受到某種能量的傳遞作

6、用時(shí)，會(huì)形成液體中的局部瞬時(shí)高壓或瞬時(shí)高真空，在瞬時(shí)高真空區(qū)，該局部區(qū)域內(nèi)的液體就會(huì)汽化，形成氣泡或溶于水中的空氣以空泡形式從液體中分離出來(lái)；而在瞬時(shí)高壓狀態(tài)時(shí)，氣泡、空泡被壓縮，泡內(nèi)的氣體迅速被液化而使氣泡破滅。這時(shí)，氣泡周?chē)囊后w迅速?zèng)_向潰滅處，產(chǎn)生極強(qiáng)的沖擊波（最大壓力可達(dá)數(shù)百個(gè)兆帕），作用在機(jī)件金屬表面上，使之受到損傷。由于沖擊波的頻道作用，結(jié)果使機(jī)件表面金屬逐漸剝落。與此同時(shí)，機(jī)件金屬表面還會(huì)產(chǎn)生微觀(guān)電化學(xué)腐蝕，這樣多重腐蝕交替進(jìn)行，共同作用，致使機(jī)件腐蝕破壞，穴蝕實(shí)例如圖所示。 IV過(guò)量變形圖9. 過(guò)量變形實(shí)例分析：零件受載時(shí)會(huì)發(fā)生變形，如圖所示，當(dāng)零件的剛度不足時(shí)，會(huì)發(fā)生過(guò)量的彈

7、性變形，或者，當(dāng)零件過(guò)載或本身抵擋塑性變形的能力不夠時(shí)，塑形變形量也會(huì)超過(guò)允許變形量，使零件發(fā)生過(guò)量變形，從而破壞零件之間的位置和配合關(guān)系，導(dǎo)致零件或機(jī)器不能正常工作。V蠕變失效蠕變失效是金屬零件在應(yīng)力和高溫長(zhǎng)期作用下，產(chǎn)生永久變形的失效現(xiàn)象。晶粒沿晶界滑動(dòng)產(chǎn)生形變是蠕變的主要機(jī)理，這種形變需要一定的溫度和時(shí)間。圖11. 蠕變失效實(shí)例分析：如圖所示，零件在保持應(yīng)力不變的情況下，其應(yīng)變會(huì)隨時(shí)間緩慢增長(zhǎng)，零件內(nèi)部隨時(shí)間發(fā)展的蠕變一般可分成 3個(gè)階段：首先是衰減蠕變，應(yīng)變率（應(yīng)變的時(shí)間變化率）隨時(shí)間增加而逐漸減小；接著是定常蠕變，應(yīng)變率近似為常值；最后是加速蠕變，應(yīng)變率隨時(shí)間逐漸增加，最后導(dǎo)致蠕變斷裂。同一材料在不同的應(yīng)力水平或不同溫度下，可處