1、2021-4-27 模具壽命與失效剖析 1 第三章第三章 模具失效的基礎(chǔ)知識(shí)模具失效的基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié)第一節(jié) 模具失效的形式和機(jī)理模具失效的形式和機(jī)理 一、模具失效的種類(lèi)一、模具失效的種類(lèi) 1 1、按經(jīng)濟(jì)法觀點(diǎn)對(duì)失效分類(lèi)、按經(jīng)濟(jì)法觀點(diǎn)對(duì)失效分類(lèi) 2 2、按失效形式及失效機(jī)理分類(lèi)、按失效形式及失效機(jī)理分類(lèi) 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 2 l模具的使用時(shí)間已到壽命終止期，屬正常模具的使用時(shí)間已到壽命終止期，屬正常 失效，應(yīng)由模具使用者自己負(fù)責(zé)。失效，應(yīng)由模具使用者自己負(fù)責(zé)。 l若模具制造者提供的使用說(shuō)明書(shū)沒(méi)有對(duì)使若模具制造者提供的使用說(shuō)明書(shū)沒(méi)有對(duì)使 用壽命等作出明確規(guī)定，制造者也要承擔(dān)

2、用壽命等作出明確規(guī)定，制造者也要承擔(dān) 一定責(zé)任。一定責(zé)任。 在這種分類(lèi)中你得 到什么啟示？ 按經(jīng)濟(jì)法觀點(diǎn)對(duì)失效分類(lèi) (1)正常耗損失效正常耗損失效 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 3 (2)模具模具缺陷失效缺陷失效 l屬于模具質(zhì)量問(wèn)題屬于模具質(zhì)量問(wèn)題, ,應(yīng)由模具制造者承擔(dān)責(zé)任。應(yīng)由模具制造者承擔(dān)責(zé)任。 (3)誤用失效誤用失效 l屬于使用不當(dāng)造成的失效，應(yīng)由模具使用者承屬于使用不當(dāng)造成的失效，應(yīng)由模具使用者承 擔(dān)責(zé)任。擔(dān)責(zé)任。 l若模具制造者提供的使用說(shuō)明書(shū)沒(méi)有對(duì)有關(guān)操若模具制造者提供的使用說(shuō)明書(shū)沒(méi)有對(duì)有關(guān)操 作作出明確規(guī)定，則制造者也要承擔(dān)責(zé)任。作作出明確規(guī)定，則制造者也要承擔(dān)責(zé)任。

3、 按經(jīng)濟(jì)法觀點(diǎn)對(duì)失效分類(lèi) 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 4 l屬于其它原因或自然災(zāi)害等不可抗拒屬于其它原因或自然災(zāi)害等不可抗拒 的因素所導(dǎo)致的失效。的因素所導(dǎo)致的失效。 按經(jīng)濟(jì)法觀點(diǎn)對(duì)失效分類(lèi) (4)受累性失效受累性失效 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 5 二、磨損失效的類(lèi)型和機(jī)理二、磨損失效的類(lèi)型和機(jī)理 l由于表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從接觸表面逐漸失由于表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從接觸表面逐漸失 去物質(zhì)的現(xiàn)象叫磨損。去物質(zhì)的現(xiàn)象叫磨損。 l模具在服役時(shí)，與成形坯料接觸，產(chǎn)生相模具在服役時(shí)，與成形坯料接觸，產(chǎn)生相 對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成磨損。對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成磨損。 l當(dāng)磨損使模具的尺寸發(fā)生變化或改變了模當(dāng)磨

4、損使模具的尺寸發(fā)生變化或改變了模 具的表面狀態(tài)使其不能繼續(xù)服役時(shí)，叫磨具的表面狀態(tài)使其不能繼續(xù)服役時(shí)，叫磨 損失效。損失效。 這種失效使產(chǎn)品有 什么變化特征? 模具失效的形式和機(jī)理模具失效的形式和機(jī)理 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 6 1.磨粒磨損的形成和特征 l外來(lái)硬質(zhì)顆粒存在工件與模具接觸表面外來(lái)硬質(zhì)顆粒存在工件與模具接觸表面 之間，刮擦模具表面，引起模具表面材之間，刮擦模具表面，引起模具表面材 料脫落的現(xiàn)象叫磨粒磨損料脫落的現(xiàn)象叫磨粒磨損。 l工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨 損也叫磨粒磨損損也叫磨粒磨損。 工件表面的硬凸 物是哪來(lái)的? (一

5、)磨粒磨損 模具壽命與失效剖析7 2021-4-27 l 磨粒磨損的形成過(guò)程 n用模具成形工件時(shí)，由于模具比工件硬度用模具成形工件時(shí)，由于模具比工件硬度 高，磨粒首先被壓入軟工件內(nèi)，在模具與高，磨粒首先被壓入軟工件內(nèi)，在模具與 工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)刮擦模具，從模具表面切工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)刮擦模具，從模具表面切 下細(xì)小的碎片。下細(xì)小的碎片。 n當(dāng)模具表面存在溝槽、凹坑時(shí)，磨粒不易當(dāng)模具表面存在溝槽、凹坑時(shí)，磨粒不易 從凹坑中出來(lái)從凹坑中出來(lái)（或粘結(jié)在模具表面上或粘結(jié)在模具表面上）隨隨 著工件運(yùn)動(dòng)，磨粒將耕犁或犁皺工件。著工件運(yùn)動(dòng)，磨粒將耕犁或犁皺工件。 磨粒磨損 模具壽命與失效剖析8 2021-4-27

6、l 磨粒磨損的主要特征 n摩擦表面上摩擦表面上 有擦傷、劃有擦傷、劃 痕或形成犁痕或形成犁 皺的溝痕。皺的溝痕。 磨粒磨損 模具壽命與失效剖析9 2021-4-27 2.2.磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析 n1)微觀切削磨損機(jī)理 n磨粒在材料表面的作用磨粒在材料表面的作用 力力F可分為與金屬表面可分為與金屬表面 平行的分力平行的分力Fx和垂直的和垂直的 分力分力Fy。 nFy使磨粒壓入金屬表面形成壓痕；使磨粒壓入金屬表面形成壓痕； nFx推動(dòng)磨粒與金屬表面產(chǎn)生相對(duì)切向運(yùn)動(dòng)。推動(dòng)磨粒與金屬表面產(chǎn)生相對(duì)切向運(yùn)動(dòng)。 磨粒磨損 模具壽命與失效剖析10 2021-4-27 n當(dāng)磨粒

7、棱角銳利，又當(dāng)磨粒棱角銳利，又 具有合適的角度時(shí)：具有合適的角度時(shí)： 在金屬表面切削出長(zhǎng)在金屬表面切削出長(zhǎng) 而淺的溝痕，形成切而淺的溝痕，形成切 削屑，在表面留下犁削屑，在表面留下犁 溝。溝。 這種切削形成的切屑很小，但在顯微鏡下這種切削形成的切屑很小，但在顯微鏡下 觀察，切屑仍具有機(jī)床切屑的特點(diǎn)，觀察，切屑仍具有機(jī)床切屑的特點(diǎn)， 所所 以稱為微觀切削。以稱為微觀切削。 磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析 模具壽命與失效剖析11 2021-4-27 n當(dāng)磨粒無(wú)銳利的棱角，當(dāng)磨粒無(wú)銳利的棱角， 磨粒棱角的棱邊不是磨粒棱角的棱邊不是 對(duì)著材料表面的運(yùn)動(dòng)對(duì)著材料表面的運(yùn)動(dòng) 方向時(shí)：

8、方向時(shí)： 磨粒和被摩擦表面之磨粒和被摩擦表面之 間的夾角太??；間的夾角太小； 表面材料塑性很高時(shí)表面材料塑性很高時(shí) 都不會(huì)產(chǎn)生表面切削。都不會(huì)產(chǎn)生表面切削。 磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析 模具壽命與失效剖析12 2021-4-27 l 2)2)多次塑變磨損機(jī)理多次塑變磨損機(jī)理 n當(dāng)磨粒的棱角不太尖銳，突出部分高度較小時(shí)， 磨粒不發(fā)生表面切削摩擦，而是以較大的力沿金 屬表面滑行，表面金屬被推向磨粒運(yùn)動(dòng)的前方或 兩側(cè)，產(chǎn)生堆積，這 些堆積物沒(méi)有離開(kāi)金 屬基體，但使表面產(chǎn) 生很大塑性變形。這 種不產(chǎn)生切削的犁溝 稱犁皺。 磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析

9、模具壽命與失效剖析13 2021-4-27 2)2)多次塑變磨損機(jī)理多次塑變磨損機(jī)理 n在隨后的磨粒繼續(xù)作在隨后的磨粒繼續(xù)作 用時(shí)，有可能把堆積用時(shí)，有可能把堆積 物重新壓平或使已變物重新壓平或使已變 形的溝底材料再次被形的溝底材料再次被 犁皺變形。犁皺變形。 n如此反復(fù)塑變，導(dǎo)致金屬表面產(chǎn)生加工硬如此反復(fù)塑變，導(dǎo)致金屬表面產(chǎn)生加工硬 化，最終剝落而成為磨屑?；?，最終剝落而成為磨屑。 磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析 模具壽命與失效剖析14 2021-4-27 n多次塑變后被磨損 的磨屑呈塊狀或片 狀，金屬表面可以 觀察到反復(fù)塑變和 輾壓后的層狀折痕 以及一些臺(tái)階、壓 坑及

10、二次裂紋等。 n 2 2）多次塑變磨損機(jī)理）多次塑變磨損機(jī)理 磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析 模具壽命與失效剖析15 2021-4-27 n多次塑變磨損后產(chǎn)生金屬表面分離的磨多次塑變磨損后產(chǎn)生金屬表面分離的磨 屑是因?yàn)椴牧媳韺游⒂^組織受磨粒反復(fù)屑是因?yàn)椴牧媳韺游⒂^組織受磨粒反復(fù) 作用的應(yīng)力超過(guò)材料表面的疲勞極限所作用的應(yīng)力超過(guò)材料表面的疲勞極限所 造成的。造成的。 l 3 3）疲勞磨損機(jī)理）疲勞磨損機(jī)理 磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析 模具壽命與失效剖析16 2021-4-27 n對(duì)于脆性材料，在壓痕試驗(yàn)中可以觀察到對(duì)于脆性材料，在壓痕試驗(yàn)中可以觀察

11、到 材料表面壓痕伴有明顯的裂紋材料表面壓痕伴有明顯的裂紋 n根據(jù)這一現(xiàn)象，微觀斷裂磨損機(jī)理認(rèn)為：根據(jù)這一現(xiàn)象，微觀斷裂磨損機(jī)理認(rèn)為： 脆性材料在磨粒磨損時(shí)會(huì)使橫向裂紋互相脆性材料在磨粒磨損時(shí)會(huì)使橫向裂紋互相 交叉或擴(kuò)散到表面，造成材料剝落。交叉或擴(kuò)散到表面，造成材料剝落。 l 4）微觀斷裂磨損機(jī)理 磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析 模具壽命與失效剖析17 2021-4-27 n從以上分析可知，各種機(jī)理都可以解釋從以上分析可知，各種機(jī)理都可以解釋 部分磨損特征，但都不能解釋所有的磨部分磨損特征，但都不能解釋所有的磨 粒磨損現(xiàn)象粒磨損現(xiàn)象 n所以磨粒磨損過(guò)程可能是這幾種機(jī)理綜所

12、以磨粒磨損過(guò)程可能是這幾種機(jī)理綜 合作用的反映，而其中的某一種損害可合作用的反映，而其中的某一種損害可 能起主要作用。能起主要作用。 磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析磨粒磨損機(jī)理的主要理論分析 模具壽命與失效剖析18 2021-4-27 3.影響磨粒磨損的因素 n1）磨粒尺寸與幾何形狀 n磨粒尺寸越大，金屬表面的體積磨損量越大。磨粒尺寸越大，金屬表面的體積磨損量越大。 但當(dāng)磨粒的尺寸超過(guò)一定值后，體積磨損量但當(dāng)磨粒的尺寸超過(guò)一定值后，體積磨損量 增加的幅度明顯減小。增加的幅度明顯減小。 n當(dāng)磨粒的棱角尖銳且凸出較高時(shí)，金屬表面當(dāng)磨粒的棱角尖銳且凸出較高時(shí)，金屬表面 磨損率較大。當(dāng)磨粒棱角不尖銳且凸出

13、較小磨損率較大。當(dāng)磨粒棱角不尖銳且凸出較小 時(shí)，磨損率較小。時(shí)，磨損率較小。 磨粒磨損磨粒磨損 模具壽命與失效剖析19 2021-4-27 n2 2）磨粒硬度）磨粒硬度 n磨粒磨損與磨粒硬度磨粒磨損與磨粒硬度 HaHa和金屬硬度和金屬硬度HmHm之間之間 的相對(duì)值的大小有關(guān)。的相對(duì)值的大小有關(guān)。 n區(qū)為低磨損狀態(tài)： HmHm1.25Ha1.25Ha，金屬表面產(chǎn)生輕微磨損，磨損率，金屬表面產(chǎn)生輕微磨損，磨損率 較小。曲線上升平緩。較小。曲線上升平緩。 n區(qū)為磨損過(guò)渡狀態(tài)： 0.8Ha0.8HaHmHm1.25Ha1.25Ha，磨損輕、重轉(zhuǎn)化階段，磨損輕、重轉(zhuǎn)化階段， 磨損率急劇增加，曲線上升很陡

14、。磨損率急劇增加，曲線上升很陡。 影響磨粒磨損的因素影響磨粒磨損的因素 模具壽命與失效剖析20 2021-4-27 n區(qū)為高磨損狀態(tài)： Hm0.8Ha，金屬表，金屬表 面產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，磨面產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，磨 損量大，磨損率小。損量大，磨損率小。 曲線平緩。曲線平緩。 影響磨粒磨損的因素影響磨粒磨損的因素 n試驗(yàn)結(jié)果表明：要減小磨粒磨損量，金屬的硬度試驗(yàn)結(jié)果表明：要減小磨粒磨損量，金屬的硬度 Hm應(yīng)比磨粒的硬度應(yīng)比磨粒的硬度Ha高。高。 n實(shí)際經(jīng)驗(yàn)：只要求滿足實(shí)際經(jīng)驗(yàn)：只要求滿足 Hm1.3Ha，就可達(dá)到減，就可達(dá)到減 小磨損量的目的。小磨損量的目的。 n因?yàn)橐驗(yàn)镠m高到一定時(shí)，不會(huì)再得到更顯著的

15、改善。高到一定時(shí)，不會(huì)再得到更顯著的改善。 模具壽命與失效剖析21 2021-4-27 n3 3）模具與工件表面壓力）模具與工件表面壓力 n模具與工件之間的表面壓力越大，磨粒壓入模具與工件之間的表面壓力越大，磨粒壓入 金屬表面的深度越深，則磨損量越大。金屬表面的深度越深，則磨損量越大。 n但當(dāng)壓力達(dá)到一定值后，磨粒棱角變鈍，使但當(dāng)壓力達(dá)到一定值后，磨粒棱角變鈍，使 磨損量的增加減緩。磨損量的增加減緩。 n4 4）工件厚度）工件厚度 n工件厚度越大，磨粒越易嵌入工件，嵌入工工件厚度越大，磨粒越易嵌入工件，嵌入工 件的深度越深，對(duì)模具的磨損量減小。件的深度越深，對(duì)模具的磨損量減小。 影響磨粒磨損的

16、因素影響磨粒磨損的因素 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 22 l 1.粘著磨損的形成和特征粘著磨損的形成和特征 l工件與模具表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于表工件與模具表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于表 面凹凸不平，某些接觸點(diǎn)局部應(yīng)力超面凹凸不平，某些接觸點(diǎn)局部應(yīng)力超 過(guò)了材料的屈服強(qiáng)度發(fā)生粘合，粘合過(guò)了材料的屈服強(qiáng)度發(fā)生粘合，粘合 的結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂而拽開(kāi)，使模具的結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂而拽開(kāi)，使模具 表面材料轉(zhuǎn)移到工件上或脫落的現(xiàn)象表面材料轉(zhuǎn)移到工件上或脫落的現(xiàn)象 稱為粘著磨損。稱為粘著磨損。 (二二)粘著磨損粘著磨損 磨損失效的類(lèi)型和機(jī)理磨損失效的類(lèi)型和機(jī)理 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 23 l磨

17、損的四種類(lèi)型磨損的四種類(lèi)型 l接觸表面發(fā)生粘著以后，根據(jù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的切接觸表面發(fā)生粘著以后，根據(jù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的切 應(yīng)力、接觸處的粘合強(qiáng)度、金屬本體強(qiáng)度三應(yīng)力、接觸處的粘合強(qiáng)度、金屬本體強(qiáng)度三 者之間的不同關(guān)系而產(chǎn)生的不同破壞現(xiàn)象，者之間的不同關(guān)系而產(chǎn)生的不同破壞現(xiàn)象， 可以把粘著磨損分為：可以把粘著磨損分為： l1）涂抹；）涂抹；2）擦傷）擦傷 ；3）撕脫；）撕脫； 4）咬死）咬死 粘著磨損粘著磨損 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 24 l磨損的四種類(lèi)型磨損的四種類(lèi)型 l1）涂抹 l當(dāng)較軟金屬的剪切強(qiáng)度小于接觸處的粘合強(qiáng)當(dāng)較軟金屬的剪切強(qiáng)度小于接觸處的粘合強(qiáng) 度，也小于外加的切應(yīng)力時(shí)，剪切破

18、壞發(fā)生度，也小于外加的切應(yīng)力時(shí)，剪切破壞發(fā)生 在離粘著結(jié)合面不遠(yuǎn)的較軟金屬層內(nèi)，被剪在離粘著結(jié)合面不遠(yuǎn)的較軟金屬層內(nèi)，被剪 切的軟金屬涂抹在硬金屬表面上的現(xiàn)象。切的軟金屬涂抹在硬金屬表面上的現(xiàn)象。 粘著磨損粘著磨損 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 25 l磨損的四種類(lèi)型磨損的四種類(lèi)型 l2）擦傷 軟金屬表面產(chǎn)生細(xì)而淺的劃痕；有軟金屬表面產(chǎn)生細(xì)而淺的劃痕；有 時(shí)硬金屬表面也有劃傷的現(xiàn)象。時(shí)硬金屬表面也有劃傷的現(xiàn)象。 l3）撕脫 剪切破壞發(fā)生在摩擦副一方或兩方剪切破壞發(fā)生在摩擦副一方或兩方 金屬較深處，有較深劃痕的現(xiàn)象。金屬較深處，有較深劃痕的現(xiàn)象。 l4）咬死 摩擦副之間咬死，不能相對(duì)運(yùn)

19、動(dòng)的摩擦副之間咬死，不能相對(duì)運(yùn)動(dòng)的 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 粘著磨損粘著磨損 模具壽命與失效剖析26 2021-4-27 l 粘著磨損的主要特征粘著磨損的主要特征 n金屬表面有細(xì)的劃痕，沿滑動(dòng)方向可能形成交金屬表面有細(xì)的劃痕，沿滑動(dòng)方向可能形成交 替的裂口、凹穴。替的裂口、凹穴。 n摩擦副之間有金屬轉(zhuǎn)移，摩擦副之間有金屬轉(zhuǎn)移， 表層金相組織和化學(xué)成表層金相組織和化學(xué)成 分均有明顯變化。分均有明顯變化。 n磨損產(chǎn)物多為片狀或小磨損產(chǎn)物多為片狀或小 顆粒，在金屬表面形成顆粒，在金屬表面形成 大小不等的結(jié)疤。大小不等的結(jié)疤。 粘著磨損粘著磨損 模具壽命與失效剖析27 2021-4-27 2.2.粘著磨損機(jī)理的

20、理論分析粘著磨損機(jī)理的理論分析 n在大氣中的金屬表面都存在氧的吸附層。圖在大氣中的金屬表面都存在氧的吸附層。圖3-6表示了經(jīng)過(guò)表示了經(jīng)過(guò) 機(jī)械加工后，金屬表層的結(jié)構(gòu)。機(jī)械加工后，金屬表層的結(jié)構(gòu)。 n第一層為氧的物理吸附層、第二層為氧的化學(xué)吸附層。這第一層為氧的物理吸附層、第二層為氧的化學(xué)吸附層。這 兩層是金屬與周?chē)諝庵械难踅换プ饔枚纬傻?。兩層是金屬與周?chē)諝庵械难踅换プ饔枚纬傻摹?n第三層為塑性變形層，是機(jī)械加工所引起的。第三層為塑性變形層，是機(jī)械加工所引起的。 粘著磨損粘著磨損 模具壽命與失效剖析28 2021-4-27 n在干摩擦情況下，兩摩擦表面直接接觸。在干摩擦情況下，兩摩擦表面

21、直接接觸。 粘著磨損機(jī)理的理論分析粘著磨損機(jī)理的理論分析 模具壽命與失效剖析29 2021-4-27 n在邊界摩擦情況在邊界摩擦情況 下，邊界膜的厚下，邊界膜的厚 度比兩摩擦表面度比兩摩擦表面 的粗糙度之和要的粗糙度之和要 小，所以兩摩擦小，所以兩摩擦 表面之間仍有局表面之間仍有局 部接觸區(qū)。部接觸區(qū)。 粘著磨損機(jī)理的理論分析粘著磨損機(jī)理的理論分析 模具壽命與失效剖析30 2021-4-27 n在液體摩擦情況在液體摩擦情況 下，潤(rùn)滑油膜的下，潤(rùn)滑油膜的 厚度大于兩摩擦厚度大于兩摩擦 表面粗糙度之和，表面粗糙度之和， 兩摩擦表面之間兩摩擦表面之間 不直接接觸。不直接接觸。 粘著磨損機(jī)理的理論分析

22、粘著磨損機(jī)理的理論分析 模具壽命與失效剖析31 2021-4-27 n實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)兩塊新鮮純凈的金屬接觸實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)兩塊新鮮純凈的金屬接觸 之后再分離，經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)金屬能夠從之后再分離，經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)金屬能夠從 一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面的現(xiàn)象，這一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面的現(xiàn)象，這 是原子間鍵合作用的結(jié)果。是原子間鍵合作用的結(jié)果。 n在空氣中，摩擦副之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在接在空氣中，摩擦副之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在接 觸載荷較小時(shí)，金屬表面吸附的一層氧觸載荷較小時(shí)，金屬表面吸附的一層氧 化膜能起到防止純金屬新鮮表面直接接化膜能起到防止純金屬新鮮表面直接接 觸而產(chǎn)生粘著現(xiàn)象。觸而產(chǎn)生粘著現(xiàn)象。 粘著磨損機(jī)理的理論分

23、析粘著磨損機(jī)理的理論分析 模具壽命與失效剖析32 2021-4-27 n由于加工的影響，模具和工件表面存在一定的微由于加工的影響，模具和工件表面存在一定的微 觀不平度，相互的接觸表面只有少數(shù)微觀凸起的觀不平度，相互的接觸表面只有少數(shù)微觀凸起的 部位，實(shí)際的接觸面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論接觸面積。部位，實(shí)際的接觸面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論接觸面積。 n接觸載荷較大時(shí)，接接觸載荷較大時(shí)，接 觸處就會(huì)產(chǎn)生很高的觸處就會(huì)產(chǎn)生很高的 應(yīng)力，以致超過(guò)材料應(yīng)力，以致超過(guò)材料 的屈服強(qiáng)度而引起局的屈服強(qiáng)度而引起局 部的塑性變形。部的塑性變形。 粘著磨損機(jī)理的理論分析粘著磨損機(jī)理的理論分析 模具壽命與失效剖析33 2021-4-2

24、7 n塑性變形和摩擦過(guò)程會(huì)產(chǎn)生很高的熱量，接觸處塑性變形和摩擦過(guò)程會(huì)產(chǎn)生很高的熱量，接觸處 的高溫，可以使表面潤(rùn)滑油燒干，同時(shí)摩擦也可的高溫，可以使表面潤(rùn)滑油燒干，同時(shí)摩擦也可 以使氧化膜破裂而顯露出新鮮的金屬表面。以使氧化膜破裂而顯露出新鮮的金屬表面。 n當(dāng)裸露金屬的新鮮當(dāng)裸露金屬的新鮮 表面直接接觸，相表面直接接觸，相 互之間的原子產(chǎn)生互之間的原子產(chǎn)生 吸引和滲透而發(fā)生吸引和滲透而發(fā)生 熔合粘著。熔合粘著。 粘著磨損機(jī)理的理論分析粘著磨損機(jī)理的理論分析 模具壽命與失效剖析34 2021-4-27 n在隨后的滑動(dòng)中，剛形在隨后的滑動(dòng)中，剛形 成的粘著點(diǎn)被剪斷、拉成的粘著點(diǎn)被剪斷、拉 開(kāi)，并轉(zhuǎn)

25、移到工件表面開(kāi)，并轉(zhuǎn)移到工件表面 或脫落形成磨屑?；蛎撀湫纬赡バ肌?n然后又在其他地方形成然后又在其他地方形成 新的粘著點(diǎn)，然后再被新的粘著點(diǎn)，然后再被 破壞，如此循環(huán)過(guò)程就破壞，如此循環(huán)過(guò)程就 構(gòu)成粘著磨損。構(gòu)成粘著磨損。 粘著磨損機(jī)理的理論分析粘著磨損機(jī)理的理論分析 模具壽命與失效剖析35 2021-4-27 l 3.影響粘著磨損的因素 n（1）材料性質(zhì)）材料性質(zhì) n（2）材料硬度）材料硬度 n（3）模具與工件表面壓力）模具與工件表面壓力 n（4）滑動(dòng)摩擦速度）滑動(dòng)摩擦速度 粘著磨損粘著磨損 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 36 l 1.疲勞磨損的形成與特征 l兩接觸表面相互運(yùn)動(dòng)時(shí)

26、，在循環(huán)應(yīng)力的兩接觸表面相互運(yùn)動(dòng)時(shí)，在循環(huán)應(yīng)力的 作用下，使表層金屬疲勞脫落的現(xiàn)象稱作用下，使表層金屬疲勞脫落的現(xiàn)象稱 為疲勞磨損。為疲勞磨損。 （三）疲勞磨損 磨損失效的類(lèi)型和機(jī)理磨損失效的類(lèi)型和機(jī)理 模具壽命與失效剖析37 2021-4-27 l 疲勞磨損的形成過(guò)程 n在線、面接觸的摩擦副中，在承受力和在線、面接觸的摩擦副中，在承受力和 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，接觸表面有多變的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，接觸表面有多變的 接觸壓力和切應(yīng)力；接觸壓力和切應(yīng)力； n這些外力反復(fù)作用一定周次后，表面就這些外力反復(fù)作用一定周次后，表面就 會(huì)產(chǎn)生局部的塑性變形和加工硬化；會(huì)產(chǎn)生局部的塑性變形和加工硬化； 疲勞磨損

27、模具壽命與失效剖析38 2021-4-27 l 疲勞磨損的形成過(guò)程 n在某些組織不均勻處，由于應(yīng)力集中，在某些組織不均勻處，由于應(yīng)力集中， 形成裂紋源，并沿著切應(yīng)力方向或夾雜形成裂紋源，并沿著切應(yīng)力方向或夾雜 物走向發(fā)展。物走向發(fā)展。 n當(dāng)裂紋擴(kuò)展到表面或與縱向裂紋相交時(shí)，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到表面或與縱向裂紋相交時(shí)， 形成磨損剝落。形成磨損剝落。 疲勞磨損 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 39 l 疲勞磨損的種類(lèi) l模具疲勞磨損的外載有機(jī)械載荷和熱載模具疲勞磨損的外載有機(jī)械載荷和熱載 荷。因此疲勞磨損可分為：荷。因此疲勞磨損可分為： l機(jī)械疲勞磨損、機(jī)械疲勞磨損、 l冷熱疲勞磨損。冷熱疲勞磨損

28、。 疲勞磨損疲勞磨損 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 40 l 2.疲勞磨損的特征 l接觸表面出現(xiàn)許多痘接觸表面出現(xiàn)許多痘 狀、貝殼狀或不規(guī)則狀、貝殼狀或不規(guī)則 形狀的凹坑，有些凹形狀的凹坑，有些凹 坑較深，底部有疲勞坑較深，底部有疲勞 裂紋擴(kuò)展線的痕跡。裂紋擴(kuò)展線的痕跡。 疲勞磨損 模具壽命與失效剖析41 2021-4-27 l 疲勞磨損的特點(diǎn) n疲勞磨損裂紋一般產(chǎn)生在金屬的表面和疲勞磨損裂紋一般產(chǎn)生在金屬的表面和 亞表面內(nèi)，裂紋擴(kuò)展的方向平行于表面，亞表面內(nèi)，裂紋擴(kuò)展的方向平行于表面， 或與表面成或與表面成1030的角度，只限于的角度，只限于 在表面層內(nèi)擴(kuò)展。在表面層內(nèi)擴(kuò)展。 n疲

29、勞磨損沒(méi)有一個(gè)明顯的疲勞極限，壽疲勞磨損沒(méi)有一個(gè)明顯的疲勞極限，壽 命波動(dòng)很大。命波動(dòng)很大。 疲勞磨損 模具壽命與失效剖析42 2021-4-27 l 疲勞磨損的特點(diǎn) n疲勞磨損除受循環(huán)應(yīng)力作用外，還要經(jīng)疲勞磨損除受循環(huán)應(yīng)力作用外，還要經(jīng) 受復(fù)雜的摩擦過(guò)程，可能會(huì)引起表面層受復(fù)雜的摩擦過(guò)程，可能會(huì)引起表面層 一系列物理化學(xué)變化以及各種力學(xué)性能一系列物理化學(xué)變化以及各種力學(xué)性能 與物理性能變化等，所以工作環(huán)境比整與物理性能變化等，所以工作環(huán)境比整 體疲勞更復(fù)雜更惡劣。體疲勞更復(fù)雜更惡劣。 疲勞磨損 模具壽命與失效剖析43 2021-4-27 l 影響疲勞磨損的因素 n1）材料的冶金質(zhì)量）材料的冶

30、金質(zhì)量 n2）材料的硬度）材料的硬度 n3）表面粗糙度）表面粗糙度 疲勞磨損 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 44 l 氣蝕磨損 l金屬表面產(chǎn)生的氣金屬表面產(chǎn)生的氣 泡破裂，在瞬間產(chǎn)泡破裂，在瞬間產(chǎn) 生的沖擊和高溫，生的沖擊和高溫， 使模具表面形成微使模具表面形成微 小麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)小麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn) 象叫氣蝕磨損。象叫氣蝕磨損。 哪來(lái)的氣泡？哪來(lái)的氣泡？ （四）其他形式磨損 模具壽命與失效剖析45 2021-4-27 l 氣蝕磨損的形成過(guò)程 n當(dāng)液體與模具接觸處的局部壓力比液體蒸當(dāng)液體與模具接觸處的局部壓力比液體蒸 發(fā)壓力低，就會(huì)形成氣泡。發(fā)壓力低，就會(huì)形成氣泡。 n同時(shí)溶解在液體中的

31、氣體也可能析出形成同時(shí)溶解在液體中的氣體也可能析出形成 氣泡。氣泡。 n如果這些氣泡承受的壓力超過(guò)氣泡內(nèi)壓力如果這些氣泡承受的壓力超過(guò)氣泡內(nèi)壓力 時(shí)，氣泡就會(huì)破裂。時(shí)，氣泡就會(huì)破裂。 哪種模具表面可能與液體哪種模具表面可能與液體 接觸接觸? ? 模具壽命與失效剖析46 2021-4-27 l 氣蝕磨損的形成過(guò)程 n在這種氣泡的形成和破裂的反復(fù)作用下，在這種氣泡的形成和破裂的反復(fù)作用下， 模具淺表面將萌生疲勞裂紋，最后擴(kuò)展至模具淺表面將萌生疲勞裂紋，最后擴(kuò)展至 表面，局部金屬脫離表面或氣化，形成泡表面，局部金屬脫離表面或氣化，形成泡 沫海綿狀空穴。沫海綿狀空穴。 哪種模具表面可能與液體哪種模具表

32、面可能與液體 接觸接觸? ? 其他形式磨損其他形式磨損 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 47 l 沖蝕磨損 液體和固體微小顆液體和固體微小顆 粒高速落到模具表粒高速落到模具表 面，反復(fù)沖擊模具面，反復(fù)沖擊模具 表面，使模具表面表面，使模具表面 局部材料流失，形局部材料流失，形 成麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)成麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn) 象叫沖蝕磨損。象叫沖蝕磨損。 其他形式磨損其他形式磨損 模具壽命與失效剖析48 2021-4-27 l 沖蝕磨損 n當(dāng)小滴液體以高速當(dāng)小滴液體以高速(100(100m ms)s)落到模具表面落到模具表面 上，會(huì)產(chǎn)生很高的應(yīng)力，一般可以超過(guò)金屬上，會(huì)產(chǎn)生很高的應(yīng)力，一般可以超過(guò)金屬

33、 材料的屈服強(qiáng)度，甚至造成局部材料斷裂。材料的屈服強(qiáng)度，甚至造成局部材料斷裂。 n但速度不高的反復(fù)沖擊會(huì)萌生疲勞裂紋，形但速度不高的反復(fù)沖擊會(huì)萌生疲勞裂紋，形 成麻點(diǎn)和凹坑。成麻點(diǎn)和凹坑。 氣蝕磨損和沖蝕磨損是疲勞磨損的一種派生氣蝕磨損和沖蝕磨損是疲勞磨損的一種派生 形式，在注塑模具與壓鑄模具中易出現(xiàn)。形式，在注塑模具與壓鑄模具中易出現(xiàn)。 其他形式磨損其他形式磨損 模具壽命與失效剖析49 2021-4-27 l 腐蝕磨損 n在摩擦過(guò)程中，模具表面與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化在摩擦過(guò)程中，模具表面與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化 學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，再加上摩擦力機(jī)械作用，學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，再加上摩擦力機(jī)械作用， 引起表層材料脫落

34、的現(xiàn)象叫腐蝕磨損。引起表層材料脫落的現(xiàn)象叫腐蝕磨損。 其他形式磨損其他形式磨損 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 50 l 腐蝕磨損形成過(guò)程腐蝕磨損形成過(guò)程 l當(dāng)一對(duì)摩擦副在一定的環(huán)境中發(fā)生摩擦當(dāng)一對(duì)摩擦副在一定的環(huán)境中發(fā)生摩擦 時(shí)，在摩擦面上會(huì)產(chǎn)生與環(huán)境介質(zhì)的反時(shí)，在摩擦面上會(huì)產(chǎn)生與環(huán)境介質(zhì)的反 應(yīng)，并形成反應(yīng)物；應(yīng)，并形成反應(yīng)物； l表面反應(yīng)物在兩摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中被表面反應(yīng)物在兩摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中被 磨掉；磨掉； l反應(yīng)物被磨掉，就會(huì)暴露出未反應(yīng)表面，反應(yīng)物被磨掉，就會(huì)暴露出未反應(yīng)表面， 就又開(kāi)始形成反應(yīng)物。就又開(kāi)始形成反應(yīng)物。 其他形式磨損其他形式磨損 模具壽命與失效剖析51 2

35、021-4-27 n腐蝕磨損形式常發(fā)生于高溫或潮濕的環(huán)腐蝕磨損形式常發(fā)生于高溫或潮濕的環(huán) 境中，在有酸、堿、鹽等特殊條件下最境中，在有酸、堿、鹽等特殊條件下最 易發(fā)生。易發(fā)生。 n模具常見(jiàn)的腐蝕磨損有：模具常見(jiàn)的腐蝕磨損有： 氧化腐蝕磨損和特殊介質(zhì)的腐蝕磨損。氧化腐蝕磨損和特殊介質(zhì)的腐蝕磨損。 其他形式磨損其他形式磨損 模具壽命與失效剖析52 2021-4-27 n在摩擦過(guò)程中，由于金屬表層凸峰的塑在摩擦過(guò)程中，由于金屬表層凸峰的塑 性變形，促使原有的氧化膜破裂，新的性變形，促使原有的氧化膜破裂，新的 材料暴露，又與氧結(jié)合形成脆而硬的氧材料暴露，又與氧結(jié)合形成脆而硬的氧 化膜。化膜。 n新生成

36、的氧化膜因摩擦作用而剝落，由新生成的氧化膜因摩擦作用而剝落，由 此造成的磨損稱為氧化磨損。此造成的磨損稱為氧化磨損。 n模具服役時(shí)一般都會(huì)出現(xiàn)氧化磨損。模具服役時(shí)一般都會(huì)出現(xiàn)氧化磨損。 l 氧化磨損 其他形式磨損其他形式磨損 模具壽命與失效剖析53 2021-4-27 n在腐蝕性環(huán)境中，金屬表面與酸、堿、在腐蝕性環(huán)境中，金屬表面與酸、堿、 鹽等特殊介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化合鹽等特殊介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化合 物。在摩擦力的作用下，引起表層化合物。在摩擦力的作用下，引起表層化合 物的脫落，由此引起的磨損稱為特殊介物的脫落，由此引起的磨損稱為特殊介 質(zhì)腐蝕磨損。質(zhì)腐蝕磨損。 l 特殊介質(zhì)腐蝕磨損

37、其他形式磨損其他形式磨損 模具壽命與失效剖析54 2021-4-27 l 微動(dòng)磨損 n模具的嵌合部位或過(guò)盈配合處，在循環(huán)載荷或振模具的嵌合部位或過(guò)盈配合處，在循環(huán)載荷或振 動(dòng)的作用下，雖然不產(chǎn)生宏觀的動(dòng)的作用下，雖然不產(chǎn)生宏觀的相對(duì)位移，但卻相對(duì)位移，但卻 產(chǎn)生微小產(chǎn)生微小(2(220m)20m) 的相對(duì)滑動(dòng)，在配合的相對(duì)滑動(dòng)，在配合 面上有氧化物磨損粉面上有氧化物磨損粉 末產(chǎn)生，而且不易向末產(chǎn)生，而且不易向 外排出。外排出。 其他形式磨損其他形式磨損 模具壽命與失效剖析55 2021-4-27 n 這時(shí)，該處的磨損兼有氧化磨損、磨粒磨損和這時(shí)，該處的磨損兼有氧化磨損、磨粒磨損和 粘著磨損的特

38、征，并逐漸在嵌合部位形成磨痕粘著磨損的特征，并逐漸在嵌合部位形成磨痕 蝕坑，對(duì)于鋼材，蝕坑處有大量褐紅色氧化物蝕坑，對(duì)于鋼材，蝕坑處有大量褐紅色氧化物 (Fe2O3)聚集。聚集。 n這種磨損稱為微動(dòng)這種磨損稱為微動(dòng) 磨損，又稱咬蝕。磨損，又稱咬蝕。 咬蝕引起嚴(yán)重的應(yīng)咬蝕引起嚴(yán)重的應(yīng) 力集中，最后導(dǎo)致力集中，最后導(dǎo)致 疲勞斷裂。疲勞斷裂。 其他形式磨損其他形式磨損 模具壽命與失效剖析56 2021-4-27 n在模具與工件在模具與工件( (或坯料或坯料) )相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，摩擦磨相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，摩擦磨 損情況很復(fù)雜，磨損一般不只是以一種形式損情況很復(fù)雜，磨損一般不只是以一種形式 存在，往往是多種形式并存

39、，并相互促進(jìn)。存在，往往是多種形式并存，并相互促進(jìn)。 （五）磨損的交互作用 其他形式磨損其他形式磨損 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 57 三、過(guò)量變形失效三、過(guò)量變形失效 l材料受到力的作用就會(huì)產(chǎn)生變形。隨著材料受到力的作用就會(huì)產(chǎn)生變形。隨著 力的增加，材料的變形總是要經(jīng)歷彈性力的增加，材料的變形總是要經(jīng)歷彈性 變形階段、塑性變形階段、出現(xiàn)裂紋到變形階段、塑性變形階段、出現(xiàn)裂紋到 裂紋擴(kuò)展直至斷裂階段的過(guò)程。裂紋擴(kuò)展直至斷裂階段的過(guò)程。 模具失效的形式和機(jī)理模具失效的形式和機(jī)理 模具壽命與失效剖析58 2021-4-27 n變形失效是逐步進(jìn)行的，一般屬于非災(zāi)變形失效是逐步進(jìn)行的，一般

40、屬于非災(zāi) 難性的，因此不易被人關(guān)注。難性的，因此不易被人關(guān)注。 n當(dāng)變形量超過(guò)了模具的精度要求，成型當(dāng)變形量超過(guò)了模具的精度要求，成型 的工件成為次品或廢品時(shí)，也會(huì)造成模的工件成為次品或廢品時(shí)，也會(huì)造成模 具的失效。具的失效。 n另外，過(guò)度的變形最終也會(huì)導(dǎo)致斷裂。另外，過(guò)度的變形最終也會(huì)導(dǎo)致斷裂。 過(guò)量變形失效 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 59 l模具在使用過(guò)程中，產(chǎn)生的彈性變形量超過(guò)模具在使用過(guò)程中，產(chǎn)生的彈性變形量超過(guò) 模具匹配所允許的數(shù)值，使得成型的工件尺模具匹配所允許的數(shù)值，使得成型的工件尺 寸或形狀精度不能滿足要求而不能服役的現(xiàn)寸或形狀精度不能滿足要求而不能服役的現(xiàn) 象，

41、稱為過(guò)量彈性變形失效。象，稱為過(guò)量彈性變形失效。 l判斷過(guò)量彈性變形失效比較困難，因?yàn)樵诠づ袛噙^(guò)量彈性變形失效比較困難，因?yàn)樵诠?作狀態(tài)下引起的變形導(dǎo)致失效的模具，在剖作狀態(tài)下引起的變形導(dǎo)致失效的模具，在剖 析和測(cè)量尺寸時(shí)，變形已經(jīng)恢復(fù)。析和測(cè)量尺寸時(shí)，變形已經(jīng)恢復(fù)。 1.過(guò)量彈性變形失效 過(guò)量變形失效 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 60 2塑性變形失效 l模具在使用過(guò)程中，由于發(fā)生塑性變形改變模具在使用過(guò)程中，由于發(fā)生塑性變形改變 了幾何形狀或尺寸，而不能通過(guò)修復(fù)繼續(xù)服了幾何形狀或尺寸，而不能通過(guò)修復(fù)繼續(xù)服 役的現(xiàn)象稱為塑性變形失效。役的現(xiàn)象稱為塑性變形失效。 l塑性變形失效的主要

42、形式有塌陷、鐓粗、彎塑性變形失效的主要形式有塌陷、鐓粗、彎 曲等。曲等。 過(guò)量變形失效 模具壽命與失效剖析61 2021-4-27 n當(dāng)模具的某些部位所承受的應(yīng)力超過(guò)工作溫當(dāng)模具的某些部位所承受的應(yīng)力超過(guò)工作溫 度下模具材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)量度下模具材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)量 的塑性變形而造成模具的失效。的塑性變形而造成模具的失效。 過(guò)量變形失效 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 62 四、斷裂失效四、斷裂失效 l模具在工作中出現(xiàn)較大裂紋或部分分離而喪失模具在工作中出現(xiàn)較大裂紋或部分分離而喪失 正常服役能力的現(xiàn)象稱為斷裂失效。正常服役能力的現(xiàn)象稱為斷裂失效。 l材料的斷裂是力

43、對(duì)材料作用的最終結(jié)果，意味材料的斷裂是力對(duì)材料作用的最終結(jié)果，意味 著材料的徹底失效。著材料的徹底失效。 l模具斷裂通常表現(xiàn)為產(chǎn)生局部碎塊或整個(gè)模具模具斷裂通常表現(xiàn)為產(chǎn)生局部碎塊或整個(gè)模具 斷成幾個(gè)部分。斷成幾個(gè)部分。 模具失效的形式和機(jī)理模具失效的形式和機(jī)理 模具壽命與失效剖析63 2021-4-27 斷裂失效斷裂失效 模具壽命與失效剖析64 2021-4-27 斷裂失效斷裂失效 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 65 1.韌性斷裂 l斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形，斷裂斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形，斷裂 過(guò)程中吸收較多的能量，一般在高于材過(guò)程中吸收較多的能量，一般在高于材 料屈服應(yīng)力條

44、件下的高能斷裂。料屈服應(yīng)力條件下的高能斷裂。 l韌性斷裂斷口的宏觀特征為斷口截面尺韌性斷裂斷口的宏觀特征為斷口截面尺 寸減小，有縮頸現(xiàn)象。寸減小，有縮頸現(xiàn)象。 斷裂失效斷裂失效 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 66 2.脆性斷裂 l斷裂前的變形量很小，沒(méi)有明顯的塑性變形量。斷裂前的變形量很小，沒(méi)有明顯的塑性變形量。 斷裂過(guò)程中材料吸收的能量很小，一般在低于斷裂過(guò)程中材料吸收的能量很小，一般在低于 允許應(yīng)力條件下的低能斷裂。允許應(yīng)力條件下的低能斷裂。 l脆性斷裂斷口的宏觀特征為斷口截面尺寸無(wú)明脆性斷裂斷口的宏觀特征為斷口截面尺寸無(wú)明 顯變化，不產(chǎn)生縮頸。顯變化，不產(chǎn)生縮頸。 l韌性和脆性

45、兩種斷裂用肉眼或韌性和脆性兩種斷裂用肉眼或1020倍放大鏡倍放大鏡 就可分辨出其斷口特征。就可分辨出其斷口特征。 斷裂失效斷裂失效 模具壽命與失效剖析67 2021-4-27 3.沿晶斷裂 n裂紋沿多晶體晶界擴(kuò)展分離產(chǎn)生的斷裂裂紋沿多晶體晶界擴(kuò)展分離產(chǎn)生的斷裂, ,也稱為晶也稱為晶 界斷裂。當(dāng)晶界上存在著脆性相、熱裂紋、蠕變界斷裂。當(dāng)晶界上存在著脆性相、熱裂紋、蠕變 斷裂、應(yīng)力腐蝕等引起的斷裂為沿晶斷裂。斷裂、應(yīng)力腐蝕等引起的斷裂為沿晶斷裂。 n沿晶斷裂在室溫下沿晶斷裂在室溫下 往往是脆性斷裂，往往是脆性斷裂， 斷口的微觀形貌顯斷口的微觀形貌顯 示出多晶體的外形，示出多晶體的外形， 呈呈“冰糖

46、塊冰糖塊”狀。狀。 斷裂失效斷裂失效 2021-4-27 模具壽命與失效剖析 68 l金屬材料在高溫下金屬材料在高溫下 的蠕變斷裂往往是的蠕變斷裂往往是 韌性沿晶斷裂，由韌性沿晶斷裂，由 于晶界滑動(dòng)和晶粒于晶界滑動(dòng)和晶粒 發(fā)生塑性變形，微發(fā)生塑性變形，微 觀斷口上有大量韌觀斷口上有大量韌 窩。窩。 斷裂失效斷裂失效 模具壽命與失效剖析69 2021-4-27 4.穿晶斷裂 n裂紋的萌生和擴(kuò)展穿過(guò)晶粒內(nèi)部的斷裂。裂紋的萌生和擴(kuò)展穿過(guò)晶粒內(nèi)部的斷裂。 n當(dāng)材料韌性較差、存在表面缺陷、承受當(dāng)材料韌性較差、存在表面缺陷、承受 高的沖擊載荷時(shí)，易產(chǎn)生穿晶斷裂。高的沖擊載荷時(shí)，易產(chǎn)生穿晶斷裂。 n穿晶斷裂

47、可能是韌性斷裂也可能是脆性穿晶斷裂可能是韌性斷裂也可能是脆性 斷裂。斷裂。 斷裂失效斷裂失效 模具壽命與失效剖析70 2021-4-27 n韌性穿晶斷裂破壞時(shí)，常以?shī)A雜物或第韌性穿晶斷裂破壞時(shí)，常以?shī)A雜物或第 二相粒子為核心，形成大量的顯微孔洞。二相粒子為核心，形成大量的顯微孔洞。 n在應(yīng)力作用下，這些顯微孔洞發(fā)生微觀在應(yīng)力作用下，這些顯微孔洞發(fā)生微觀 塑性變形而逐漸長(zhǎng)大、聚合，直至斷裂。塑性變形而逐漸長(zhǎng)大、聚合，直至斷裂。 斷裂失效斷裂失效 模具壽命與失效剖析71 2021-4-27 n韌性穿晶斷裂斷口韌性穿晶斷裂斷口 的微觀形貌呈韌窩的微觀形貌呈韌窩 狀。韌窩越大、越狀。韌窩越大、越 深，

48、則微觀塑性變深，則微觀塑性變 形量越大。形量越大。 斷裂失效斷裂失效 模具壽命與失效剖析72 2021-4-27 n脆性穿晶斷裂也稱為解理斷裂，解理斷裂是沿脆性穿晶斷裂也稱為解理斷裂，解理斷裂是沿 一定晶面一定晶面( (稱為解理面稱為解理面),),迅速發(fā)生晶體分離的脆迅速發(fā)生晶體分離的脆 性斷裂。性斷裂。 n其斷口的微觀形貌其斷口的微觀形貌 特征是由若干解理特征是由若干解理 臺(tái)階相匯合形成的臺(tái)階相匯合形成的 “河流花樣河流花樣”。 斷裂失效斷裂失效 模具壽命與失效剖析73 2021-4-27 n根據(jù)河流支流合并為主流的方向，可以確根據(jù)河流支流合并為主流的方向，可以確 定裂紋在微觀區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展的方向。定裂紋在微觀區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展的方向