机械零件的失效形式有哪些？

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机械设备中各种零件或构件都具有一定的功能，如传递运动、力或能量，实现规定的动作，保持一定的几何形状等等。当机件在载荷（包括机械载荷、热载荷、腐蚀及综合载荷等）作用下丧失最初规定的功能时，即称为失效。

一个机件处于下列三种状态之一就认为是失效，这三个条件可以作为机件失效与否的判断原则：
1.完全不能工作。
2.不能按确定的规范完成规定功能。
3.不能可靠和安全地继续使用。

机械零件失效的基本形式
一般机械零件的失效形式是按失效件的外部形态特征来分类的，大体包括：磨损失效、断裂失效、腐蚀失效和畸变失效。在生产实践中，最主要的失效形式是零件工作表面的磨损失效，而最危险的失效形式是瞬间出现裂纹和破断，统称为断裂失效。

1.零件的磨损失效
摩擦与磨损是自然界的一种普遍现象。当零件之间或零件与其他物质之间相互接触，并产生相对运动时，就称为摩擦。零件的摩擦表面上出现材料耗损的现象称为零件的磨损。材料磨损包括两个方面：一是材料组织结构的损坏；二是尺寸、形状及表面质量（粗糙度）的变化。如果零件的磨损超过了某一限度，就会丧失其规定的功能，引起设备性能下降或不能工作，这种情形即称为磨损失效。根据摩擦学理论，零件磨损按其性质可以分为磨料磨损、粘着磨损、微动磨损、冲蚀磨损和腐蚀磨损。

①磨料磨损：零件表面与磨料相互摩擦，而引起表层材料损失的现象称为磨料磨损或磨粒磨损。磨料也包括对零件表面上硬的微凸体。在磨损失效中，磨料磨损失效是最常见、危害最为严重的一种。

②粘着磨损：粘着磨损是指两个作相对滑动的表面，在局部发生相互焊合，使一个表面的材料转移到另一个表面所引起的磨损。

③疲劳磨损：当摩擦副两接触表面做相对滚动或滑动时，周期性的载荷使接触区受到很大的交变接触应力，使金属表层产生疲劳裂纹并不断扩展、引起表层材料脱落，造成点蚀和剥落，这一现象称为表面疲劳磨损。

④微动磨损：微动磨损是两固定接触面上出现相对小幅振动而造成的表面损伤，主要发生在宏观相对静止的零件结合面上。其主要危害是使配合精度下降，紧配合的机体变松，更严重的是引起应力集中，导致零件疲劳断裂。

⑤冲蚀磨损：冲蚀磨损是指材料受到固定粒子、液滴或液体气泡冲击时表面出现的损失现象。

2.零件的断裂失效
机械零件在某些因素作用下分裂成两块或两块以上的现象称为断裂失效零件断裂以后形成的新的表面称为断口。

①过载断裂：当零件断裂外加载荷超过其危险截面所能承受的极限应力时，零件将发生断裂，这种断裂称为过载断裂。零件强度设计不合理，结构上应力过度集中，操作失误，机械设备超负荷运行，使某些零件承受过大载荷，都可能导致过载断裂。

②疲劳断裂：金属零件经过一定次数的循环载荷或交变应力作用后引发的断裂现象称为疲劳断裂，也称为机械疲劳。

③脆性断裂：金属零件因制造工艺不太正确，或因使用过程中遭有害介质的侵蚀，或因环境温度不适，都可能是材料变脆，从而是金属零件发生突然断裂。这种性质的断裂一般称为脆性断裂，也有称为环境断裂的。

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3.零件的腐蚀失效
金属零件在某些特定的环境中会发生化学反应与电化学反应，造成表面材料损耗，表面质量被破坏，内部晶体结构损伤，最终导致零件失效。这一失效称为零件的腐蚀失效。

金属的化学腐蚀与电化学腐蚀：
①化学腐蚀：金属零件表面材料与周围的干燥气体或非电解质液体中的有害成分直接发生化学反应，形成腐蚀层，这种腐蚀称为化学腐蚀。

②电化学腐蚀：电化学腐蚀是一种复杂的物理与化学腐蚀过程。金属发生电化学腐蚀需要几个基本条件，有电解质溶液存在；腐蚀区有电位差；腐蚀区电荷可以自由流动。

4.零件的畸变失效
机械零件在机械载荷或热载荷作用下发生影响零件功能的变形称为畸变。发生畸变的零件表现为体积增大（或缩小）、弯曲、翘曲等。当发生畸变的零件丧失了规定的功能时，就称为畸变失效。

①弹性畸变失效：弹性畸变失效是在弹性范围内的失效，一般与零件的强度无关，是刚度问题。轴类零件弹性畸变失效时，会使轴上零件工作失常及支承过载；对箱体类零件而言，就会造成系统的振动。如果失效件的固有频率与载荷频率成整数倍数关系时，就会引起共振，是设备根本无法工作。

②塑性畸变失效：当零件在宏观上出现了明显的塑性畸变，并超过了允许值时，即为塑性畸变失效。

金属在发生弹性变形的过程中总是伴随着微小的塑性变形，并会积累下来。
金属的另一种塑性畸变是在恒定应力的长期作用下连续不断地发生的，这种塑性畸变亦称为蠕变。蠕变又分为三种：
A.在结晶温度以下发生的蠕变—对数蠕变。
B.在再结晶温度区内发生的蠕变—回复蠕变。
C.在接近熔点温度时发生的蠕变—扩散蠕变。

③翘曲畸变失效：形状比较复杂的零件出现大小和方向都不均匀的变形、出现翘曲状外形，使形位精度丧失，这种情况称为翘曲畸变失效。

机械零件与构件的失效最终必将导致机械设备的故障。关键机件的失效会造成设备事故，人身伤亡事故，甚至大范围内灾难性后果。在生产线上一个小小的零件失效，可以是整个生产线瘫痪。因此有效的预防、控制、监测零件的失效是一项意义重大的工作。

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