机械零件用材料及成形工艺的选择
零件选材及工艺路线
(5)选材时应考虑我国的资源和供应情况，尽量选 用我国资源丰富的合金钢系列，如锰钢、硅锰钢 等；少选或不选含镍、铬、钴等我国资源缺乏的 钢种。 (6)应根据厂家的具体情况选择工艺成熟的材料， 以降低加工费，提高成品率。同时，还应考虑所 选材料的品种尽量少而集中，以减少管理费用； 尽量选用本地区或就近可以供应的材料，以降低 运输费用。此外，所选材料还应考虑环保问题等。
§ 1 选材的原则
1.2工艺性能选材原则（陶瓷材料）
硬而脆且导热性较差。根据陶瓷制品的材料、性能 要求、形状尺寸精度及生产率不同，可选用粉浆成形、
压制成形、挤压成形、可塑成形等方法。陶瓷材料的
切削加工性能极差，除极少数陶瓷外 ( 如氮化硼陶瓷 ) ， 其它陶瓷均不可切削加工；陶瓷虽可磨削加工，但其
§ 3 典型零件选材与工艺分析
工程材料的应用概况
复合材料克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，综
合了各种不同材料的优良性能，具有高的比强度、比刚 度、抗疲劳、减振、耐磨性能优良等特点。尤其是金属 基复合材料，从力学性能角度看，可能是最理想的机械 工程材料。但复合材料价格昂贵，除在航天航空、船舶、 武器装备等国防工业中的重要结构件上应用外，在一般 的民用工业上应用有限。但应注意的是，随着复合材料 的生产成本降低，其应用潜力巨大、前景极其广阔。
预防和控制热处理变形的方法与措施
预防和控制热处理变形的方法与措施
1.2工艺性能选材原则（高分子材料）
机械工程材料成型及工艺
机械工程材料成型及工艺在机械工程中，材料成型主要包括以下几个方面：锻造、压力加工、冷成型、热成型、焊接和铸造等。
这些成型方式根据材料的性质和产品的设计要求选择不同的加工方法和工艺。
锻造是一种通过加热和施加压力来改变原始材料形状的方法。
它可以改变材料的内部结构和物理性质，提高材料的强度和韧性，并将其加工成各种形状的零件。
锻造分为冷锻和热锻两种方式，冷锻适用于一些具有良好延展性的材料，而热锻主要适用于高硬度的合金材料。
压力加工是通过施加压力来使材料发生塑性变形的方法。
它主要包括拉伸、压缩、弯曲、剪切等加工过程。
压力加工可以使材料具有更高的强度、硬度和韧性，并且可以通过精确的控制来获得各种形状和尺寸的零件。
冷成型是指在常温下对金属材料进行塑性加工的方法。
它主要包括冲压、拉伸、挤压、弯曲等加工过程。
冷成型可以保持材料的硬度和强度，同时可以通过模具和设备的精确控制来得到高精度的成型零件。
热成型是指在高温下对金属材料进行塑性加工的方法。
它主要包括热挤压、热压缩、热拉伸、热弯曲等加工过程。
热成型可以使材料的塑性增加，改善材料的流动性和可塑性，从而得到复杂形状的零件。
焊接是将两个或多个材料通过加热或施加压力使其在原子层面上相互结合的方法。
它主要用于连接零件、修复损坏的零件和制造复合材料等方面。
焊接的方式有多种，包括电弧焊、气体焊、激光焊等，可根据不同的需求选择适当的焊接方式。
铸造是通过将熔融的金属或合金注入到模具中，经过冷却和凝固后得到特定形状的零件或产品的方法。
铸造是一种常用的成型方式，可以生产大批量、复杂形状的零件，同时也可以制造出内部空腔的零件。
总之，机械工程材料成型及工艺是实现产品设计和制造的重要环节。
不同的成型方式和工艺可根据材料的性质和产品的要求灵活选择，通过合理的加工和控制，可以获得高精度、高质量的零件和产品。
机械工程材料合理选用的基本原则
二、兼顾材料的工艺性原则
选用工艺性能良好的材料，确保产品质量、 提高加工效率、降低工艺成本。
1、工程材料的加工工艺路线 1）聚合物材料 聚合物材料（有机物原料或型材）→成型加
工（热压、注塑、热挤、喷射、真空成形 等）→切削加工或热处理、焊接等→零件。
热处理工艺不当； ➢安装使用不当 装配不良、过载使用、操
作失误、维护不善。
3、零件使用性能向材料性能的转换
1）由力学性能选材 ▪ 正确地加工、热处理工艺，可充分发挥材
料的潜力，保证零件的质量； ▪ 材料的尺寸效应，随尺寸的增大，力学性
能下降； ▪ 材料的缺口敏感性，台阶、键槽、螺纹、
焊缝、刀痕、裂纹、夹杂等“缺口”，造 成严重的应力集中，影响材料的性能；
2、对比同类零件的用材情况； 3、找出关键性能要求，进行强度计算； 4、合理选材，确定热处理方法； 5、重要零件进行试验验证。
3、零件的结构设计与热处理的关系
原则： 1）避免尖角和棱角； 2）避免截面突变； 3）采用封闭、对称结构； 4）采用组合结构。
三、注重选材的经济性原则
产品的价值V V=F/C
C C
式中 F—功能
Cmin
Байду номын сангаас
Cm
C—产品寿命周期成本
C=Cm+Cu Cm—制造成本 Cu—使用成本
Cu
O
Fm
F
图7-2 寿命周期成本－功能曲线
四、选择生态环境材料
我们拥有一个共同的地球！ 1、满足使用要求的前提下，尽量选用节约资
源、降低能耗的材料； 2、开发与选用环境相容性的新材料，并对现
有材料进行环境协调性改进； 3、尽可能选用环境降解材料； 4、开发门类齐全的生态环境材料。
工程材料及成形工艺思考题 Word 文档 (2)
第一章材料的力学行为和性能思考题1.解释下列力学性能指标。
(1) HB (2) HRC (3) HV2.解释下列名词。
（1）蠕变（2）低应力脆断（3）疲劳（4）断裂韧度3.下列工件应采用何种硬度试验方法来测定其硬度？（1）锉刀（2）黄铜轴套（3）供应状态的各种碳钢钢材（4）硬质合金刀片（5）耐磨工件的表面硬化层4.下列硬度表示方法是否正确，为什么？(1)HBW250~300 (2)5~10HRC (3)HRC70~75 (4)HV800~850 (5)800~850H5.比较铸铁与低碳钢拉伸应力-应变曲线的不同，并分析其原因。
6.一根两端固定的低碳钢丝，承受拉应力为20Mpa，当温度从30摄氏度突然下降到10摄氏度时，钢丝内新产生的应力为多少？7.现有原始直径为10mm圆形长、短试样各一根，经拉伸试验测得的伸长率均为25%，求两试样拉断后的标距长度。
两试样中哪一根塑性好？为什么？8.甲乙丙丁四种材料的硬度分别为45HRC、90HRB、800HV、240HBW,试比较这四种材料硬度的高低。
第二章材料的结构思考题1.为何单晶体具有各向异性？而多晶体在一般情况下却显示各向同性？2.解释下列基本概念；晶体与非晶体；晶体的各向异性；同素异晶转变；位错；晶界；固溶体；金属化合物。
3.试述高分子链的结合力、分子链结构、聚集态结构对高聚物的性能的影响。
4.何为高分子材料的老化？如何防止？5.试计算面心立方晶格的致密度。
6.说明结晶对高聚物性能的影响。
第三章1.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？2.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒的大小？3.如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：（1）.金属模浇注与砂模浇注；（2）.高温浇注宇与低温浇注；（3）.铸成薄件与铸成厚件；（4）.浇注时采用振动和不振动。
4.二元匀晶相图、共晶相图与合金的力学性能和工艺性能之间存在什么关系？5.画出Fe-Fe3C相图，指出图中各点及线的意义，并标出个相区的相组成物和组织组成物。
机械材料与加工认识常用机械材料的性能和加工工艺
机械材料与加工认识常用机械材料的性能和加工工艺机械材料与加工：认识常用机械材料的性能和加工工艺在机械制造业中，选择合适的机械材料对于产品的质量、性能以及工艺流程至关重要。
本文将介绍一些常用的机械材料，并针对其性能特点和加工工艺进行分析。
一、金属材料1. 铁类材料铁类材料在机械制造中具有重要的地位，常见的有铸铁、钢和不锈钢。
- 铸铁具有良好的流动性和耐磨性，适用于大型零部件的生产，如发动机缸体和机床床身。
- 钢具有较高的强度和韧性，广泛应用于制造零件和构件，如汽车零部件和建筑结构。
- 不锈钢具有优异的耐腐蚀性和抗氧化性能，适用于制造耐酸碱、耐高温的零件，如化工设备和压力容器。
2. 铝合金铝合金具有轻质、强度高、导热性好等特点，广泛应用于航空、汽车和电子等领域。
由于其良好的可塑性，铝合金可以通过挤压、拉伸和压铸等工艺进行成型。
3. 铜合金铜合金具有良好的导电性和热导性，适用于制造电子元件和导热部件。
同时，铜合金还具有良好的耐磨性和抗腐蚀性，广泛应用于制造轴承、齿轮和紧固件等零部件。
二、非金属材料1. 塑料塑料具有轻质、可塑性好、绝缘性能强等特点，广泛应用于汽车、家电和电子产品等领域。
常见的塑料有聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，它们可以通过挤出、注塑和吹塑等工艺进行成型。
2. 玻璃玻璃具有良好的透明性和抗压性能，适用于制造窗户、瓶罐和光学元件等。
玻璃制品的加工过程主要包括熔化、吹制和热处理等。
3. 复合材料复合材料由两种或多种不同材料组合而成，具有综合性能优异的特点。
例如，碳纤维和环氧树脂的复合材料具有轻质、高强度和耐腐蚀等特性，广泛应用于航空航天和运动器材等领域。
三、机械材料的加工工艺1. 金属加工金属材料的加工工艺主要包括切削加工、冲压加工和焊接加工等。
其中，切削加工是将金属材料从整体中去除一部分以获得所需形状的工艺，如车削、铣削和钻削等。
冲压加工是通过金属板材的弯曲、剪切和冲孔等操作实现零件成型，广泛应用于汽车和家电制造。
第十一章机械工程材料的选择及应用
92第十一章 机械工程材料的选择及应用掌握各种工程材料的特性，正确地选择和使用材料，并能初步分析机器及零件使用过程中出现的各种材料问题，是对从事机械设计与制造的工程技术人员的基本要求，因为机器零件的设计不单是结构设计，还应该包括材料与工艺的设计。
为机器零件的设计不单是结构设计，还应该包括材料与工艺的设计。
许多机械工程师把选材看成一种简单而不太重要的任务。
当碰到零件的选材问题时，他们一般都是参考相同零件或类似零件的用材方案，选择一种传统上使用的材料（这种方法称为经验选材法）；当无先例可循，同时对材料的性能（如耐腐蚀性能等）又无特殊要求时，他们仅仅根据简单的计算和手册提供的数据，信手选定一种较万能的材料，例如45钢。
这种简单化的处理方法已日益暴露出种种缺点，并证明是许多重大质量事故的根源。
所以，选材正在逐渐变成一种严格地建立在试验与分析基础上的科学方法。
掌握这种选材方法的要领，了解正确选材的过程，显然具有很大的实际价值。
方法。
掌握这种选材方法的要领，了解正确选材的过程，显然具有很大的实际价值。
在机械制造业中，新设计的机械产品中的每一个机械零件或工程构件、工艺装备和非标准设备，机械产品的改型，机械产品中某些零件需要更换材料，进口设备中某些零配件需用国产零配件代用等，都会遇到材料的选用。
一般机械零件，在设计和选材时，大多以使用性能指标作为主要依据。
而对机械零件起主导作用的机械性能指标，时，大多以使用性能指标作为主要依据。
而对机械零件起主导作用的机械性能指标， 则是根据零件的工作条件和失效形式提出的。
则是根据零件的工作条件和失效形式提出的。
§11.1 零件的失效形式与提高材料性能的途径一、零件的失效与失效分析零件在工作过程中最终都要发生失效。
所谓失效是指：（1）零件完全破坏，不能继续工作；（2）严重损伤，继续工作很不安全；（3）虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。
只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。
材料加工和成型工艺(考试大纲)
课程名称：材料加工和成型工艺课程代码：00699第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点《材料加工及成型工艺》是一门研究制造机器零件选材及毛坯成形方法的综合性技术学科。
它是高等学校机械类专业一门重要的技术基础课。
二、课程目标与基本要求本课程的目标是：通过本课程的学习，使学生获得常用工程材料及成形工艺方法的基础知识，培养学生综合运用材料及成形工艺知识进行选择材料与改性方法、选择毛坯生产方法以及工艺路线分析的初步能力，并为学习其他有关课程和从事工业工程生产第一线技术工作奠定必要的基础。
本课程基本要求如下：1、理解必需的材料科学及有关成形技术的理论基础；建立对材料成分、结构组织、加工使用、性能行为之间关系及规律的认识。
2、熟识各类常用结构工程材料的成分、结构、性能、应用特点及牌号的表示方法；识记各类结构工程材料的强化、改性及表面技术的知识。
3、熟识常用成形工艺方法的工艺特点及应用范围；基本掌握机械设计中对零件结构工艺性的要求。
4、掌握选择零件材料及成形工艺的基本原则和方法步骤，初步具备合理选择材料、成形工艺（毛坯类型）及强化（或改性、表面技术应用等）方法并正确安排工艺路线（工序位置）的能力。
三、本课程与本专业其他课程的关系学习本课程前，考生应具有机械制图、力学等基础知识，课前或课中应进行金工实习或金工参观实践，以便考生更好地掌握本课程的基础知识。
第二部分考核内容与考核目标第一章材料的力学行为和性能一、学习目的与要求通过本章的学习，理解结构工程材料在载荷作用下的力学行为，识记在不同的服役条件下的失效形式；熟识各种力学性能指标的含义及其测试方法。
二、考核知识点与考核目标（一）重点识记：弹性变形、塑性变形、应力、应变、冲击韧性与疲劳强度的概念，。
理解：抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率概念。
应用：各种硬度的测试方法及其应用范围、断后伸长率及断面收缩率的计算。
（二）次重点识记：材料的高温力学性能、材料的低温力学性能的概念。
机械工程材料与成型技术
机械工程材料与成型技术工程材料：金属材料有机高分子材料陶瓷材料复合材料。
过冷现象：实际结晶过程只有在理论结晶温度以下才能进行的现象。
过冷度：实际结晶温度Tn与理论结晶温度To之间的温度差。
退火：是将钢加热到Ac3以上的一定温度，或Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后随炉温冷却，或将工件埋入石灰等冷却能力弱的介质中缓慢冷却到600ºC以下，在空气中冷却至室温的热处理工艺。
正火：是把钢件加热到Ac3以上的一定温度，经适当保温，使钢全部奥氏体化后再空气中冷却，得到较细珠光体组织的热处理工艺。
淬火：是将工件加热到Ac3或Ac1点以上某一温度保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
回火：将淬火零件重新加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间后冷却到室温的工艺。
（8分)细化铸态金属晶粒措施：1)增大金属的过冷度2)变质处理3）振动4）电磁搅拌铸铁的性能特点：1）优良的铸造能力2）良好的切削加工性3)较好的耐磨性和减震性4）较低的缺口敏感性浇注位置的确定：1）主见的重要加工面应朝下2）铸件的大平面应朝下3）将面积较大的薄壁部分至于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置4）对容易产生的缩孔的铸件，使厚的部分放在铸型分型面附近的上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固。
分型的选择：1）简化工艺原则2）方便操作原则3）保证精度原则砂型铸造工艺对铸件结构的要求：1）铸件具有最少的分型面且分型面尽量平直；避免铸件外形侧凹凸台和筋条结构应便于起模；铸件应有合适的结构斜度；2）空腔：尽量不用或少用型芯；便于型芯固定，排气和清理。
（12分）合金铸造性能对铸件结构的要求：1）铸件的壁厚应合理均匀2）壁的转角处应有结构圆角；应避免壁的交叉和锐角连接；壁厚与薄壁间的连接应铸件过渡；3）筋的分置受力尺寸应合理4）铸件结构应能自由收缩和采用对称结构有利于减小应力和防止变形5）铸件结构应符合合金的凝固原则和合理增设补缩通道结构有利于防止缩孔和缩松6）铸件结构应尽量避免过大水平面。
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第14章机械零件用材料及成形工艺的选择在进行产品设计时，会遇到零件材料选择的问题；在进行零部件生产过程中，会遇到怎样使材料成形的问题，材料及其成形工艺的选择是工程上的重要课题。
材料好与坏，它不仅关系到机械零件的使用性能，也关系到零部件的加工制造难度，同时还关系到零件的成本，使用安全性等。
在实际工程中，由于选材用材不当而给用户带来很多直接或间接的损失，也是常见的。
因此，合理的材料选择，以及采取合适的成形工艺，是保证高质量产品的关键。
另一方面，材料成本占零件成本的一半以上，合理的的选材，也可降低生产成本，提高经济效益。
本章仅针对机械零件的的选材问题进行讨论。
在进行材料选择时，必须考虑现场使用时需要材料有哪些性能，它能够使用多长时间，它是如何失效的等。
因此，选材与零件失效的关系十分密切。
14.1材料的失效形式14.1.1 材料的使用条件材料的使用条件总称为工况。
工况研究是对材料进行各种研究的基础，也是失效研究及选材的基础。
在研究材料时，不能把材料看成一个孤立的系统，在材料的使用和制造过程中，材料与环境之间始终有能量及物质的交换，因此要十分重视材料的使用环境，这就是要研究工况的原因；同时也必须重视制造材料的环境，这就是研究材料工艺性的原因。
下面我们首先来研究材料的使用环境，即使用工况。
工程材料的使用工况由以下几方面组成：1.负荷情况在使用过程中，工程材料负担着传递动力或承受载荷的任务，必然受到各种各样载荷的作用。
一般地，按照加载速度，材料所受到的载荷可分为静载荷和动载荷。
静载荷是指加载速率较为缓慢的，大小和方向不随时间而变化的载荷；动载荷则是指加载速度很大的载荷，或是大小和方向随时间而变化的载荷。
动载荷主要有冲击载荷和交变载荷两种类型。
材料所受到的各种载荷，按其作用方式又可分为，拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切等。
材料所受的负荷具体体现为材料受到各种应力的作用，这些应力是拉应力、压应力、剪应力、切应力，扭矩、弯曲应力等。
实际工程材料所受的应力往往是多种应力的复合。
所有的工程材料都是在各种应力组成的应力场下工作，没有不受力的工程材料。
抗力能力是对工程材料的基本要求，力学性能是工程材料的首要性能。
如各种工程结构都受到至少是重力的作用，轴和齿轮等传递动力的机件都受到压应力、剪应力、扭矩等力的作用，锤头受到冲击力的作用等。
2.使用环境温度工程材料总是要在环境所决定的温度下使用。
大多数材料都是在气温下工作的，但是气温也是随天气、地域和季节的不同而不断变化的。
此外，也有在高温或低温下工作的材料。
在实际工程中，要求材料具有适应高温或低温环境的能力。
各种工业炉用材，都必须能耐高温；各种制冷设备用材，都必须能耐低温；有些时候，材料还应能耐剧烈的温度变化。
3.使用介质材料的使用介质也是材料的使用环境中必不可少的一部分，材料的使用介质有大气、淡水、海水、土壤、含泥砂的水、各种酸碱盐的溶液等。
绝大多数材料都是在大气环境中工作。
大气是成分复杂的混合物。
其中氮气和氧气占98%，其它组分是水蒸汽，二氧化碳，惰性气体、灰尘等。
其中氧、水蒸汽、二氧化碳参与材料的腐蚀过程，灰尘对高速运动的部件有一些摩擦作用。
在工业大气中还含有SO2、SO3、Cl2、HCl、NO、NO2、NH3、H2S等组分。
这些组分对材料有较强的腐蚀作用。
淡水一般指河水、地下水、湖水等含盐量低的天然水，其总固溶物含量小于0.1%，PH 值在6.5～8.5%。
淡水是主要的工业用水，它对工程材料有一定的腐蚀作用。
若淡水有含有大量的泥砂，就会对运动的材料产生强烈的磨损作用。
海水中含有约3.5%的盐，其中大部分是NaCl。
海水对材料有较强的腐蚀作用。
海水中的泥砂，生物、溶解的气体等都对材料的腐蚀作用产生一定的影响。
在化工环境下，材料往往在各种酸碱盐溶液中使用，主要是水溶液，也有其它溶液。
在化工溶液中使用的材料，必须考虑材料的耐腐蚀性。
埋设在地下的油气水管路等都与土壤接触。
土壤主要由土粒、水和空气组成，是多相组织。
土粒的成分和尺寸在不同的地方有很大的差异。
土壤的水中常溶有H+、Cl-、SO42-等物质，对材料有腐蚀作用。
在土壤中运动的零件，土壤对其有很大的磨损作用。
土壤中常有生物及有机物质，同样对材料的使用产生影响。
4.其它方面材料的使用工况还有来自环境的如声、光、电、磁等各种作用，它们对材料使用性能的影响，一般在功能材料中讨论，这里就不细讲了。
14.1.2 .材料的失效及其判据1.材料的失效正如人有生老病死一样，工程产品也有失效的时候。
工业的发展，技术的进步，正是人们不断与产品失效作斗争的历史。
由于材料本身是不能单独使用的，它总是要做成机械零件来完成自己的任命。
材料与零部件的关系如同布料与衣服的关系，虽然衣服各式各样，却都是由布料制作的；另一方面，任何布料都必须通过制作衣服等形式来体现自己的价值。
因此在很大程度上，材料的失效都是通过机械零件失效的形式来体现的。
机械零件失效了，整个零件一旦报废，也就意味着材料的失效。
因此，分析材料的失效与分析机械零件的失效要结合起来，不能单一地分析材料失效。
在材料的使用过程中，发生了一系列的变化，主要是材料形状和性能的改变，在它们达不到使用性能要求时，就称为材料失效。
材料的使用性能包括如下一系列性能：力学性能，物理性能、化学性能等。
在使用过程中，材料的任何一方面性能达不到使用要求，也就意味着材料的失效。
如在高温工况下，钢铁材料的强度不断降低，在其不能达到所要求的强度指标时，材料就失效了。
再如，橡胶材料在使用过程中发生硬化失去弹力。
这些都是材料本身性能发生变化而失效的。
在更多的时候，工程材料的失效并不是材料本身的性能达不到要求，而是由于材料的形状尺寸在力或其它的作用下改变，使零件达不到所要求的功能，而引起失效。
机械零件失效了，也就意味着材料的失效。
在使用过程中如果发生了以下三种情况中的任何一种，即认为该零件已失效：①完全破坏不能使用；②虽然能工作但不能满意地起到预定的作用；③损伤不严重，但继续工作不安全。
材料的失效实际上是由以下三方面因素所决定的：(1)使用条件因素同一材料，在不同的使用环境下，其使用寿命是不同的；不同的使用条件，对材料的性能要求是不一样的。
(2)材料本身的性能不同材料有不同的性能，材料本身所具有的性能是材料应用的基础。
(3)用户的期望值材料能不能用，好用不好用，其标准都是由用户来定的。
当材料的性能或机件的功能达到人的要求时，材料才能用；反之，当材料的性能或机件的功能达不到用户的要求时，材料就被判为失效而报废。
以上三因素是统一的整体，我们应用材料，其根本目的是应用材料的使用性能，比如耐用时间。
但是同一材料在不同工况下使用，其使用寿命和质量是不一样的。
比如，碳钢在空气中的使用寿命要长于在酸中的使用寿命。
另一方面，材料损失或被破坏到什么程度才算失效，也是由人来决定的。
这就是材料失效的三个必不可少的条件。
2.材料失效的判据从量化分析材料性能的角度来看，如果以σ表示材料或机件所具有的广义的性能，如各种力学性能(抗拉强度、抗压强度、屈服强度、硬度、耐冲击能力)、耐热性能、耐腐蚀性能、抗磨性能等；而以[σ]表示广义的许用性能，如各种许用应力、各种许用耐热性能、许用耐腐蚀性能、许用抗磨性能等。
根据失效的基本定义，材料或机件失效的判据为σ<[σ]。
即当材料的某一方面性能达不到使用要求时，材料就失效了。
从量化分析材料的变形量角度来看，如果以f表示材料或机件所具有的广义的变形量，如应变量、扭转量、磨损量、腐蚀量、氧化失重量等；而以[f ]表示广义的许用变形量，如各种许用变形量、许用扭转量、许用磨损量、许用腐蚀量、许用氧化失重量等。
那么失效发生的判据为f>[f]。
相应地零件不失效的判据为f<[f]。
即当零部件某处的变形量超过允许值时，材料就失效了。
对于某一零件是否发生失效，通过实际测量相应性能指标，或是测量实际发生的各种变形量后，利用以上两式来判定。
14.1.3 .材料的失效形式前面讲过，材料的失效与零件的失效是分不开的，下面结合零件的失效一起谈一下材料的失效形式。
材料的失效形式主要有：材料性能降低、过量变形、断裂和表面损伤四种。
1. 材料性能降低在使用过程中，材料本身的力学性能、物理性能、化学性能等不是一成不变的，随着不同的使用工况，总是要发生一定的变化。
不同的工况，会对材料的不同方面产生影响。
材料的任何一方面性能达不到使用要求时，也就意味着材料的失效。
如在高温工况下，钢铁材料的强度不断降低，在其不能达到所要求的强度指标时，材料就失效了。
再如，橡胶材料在使用过程中发生硬化失去弹力。
这些都是材料本身性能发生变化而失效的。
材料在使用过程中，其性能发生变化是一种自然趋势，其主要性能降低也是不可避免的。
我们进行各种分析的目的不是阻止材料性能降低，而是延缓其降低的速度，延长材料使用寿命，提高其使用性能价格比。
这是材料研制工作者的任务。
2. 过量变形在使用过程中，材料在各种力的作用下，会发生各式各样的变形，当其变形程度超过允许的范围时，即过量变形时，材料就失效了。
材料的过量变形失效包括弹性变形失效、塑性变形失效和蠕变失效等。
(1) 弹性变形失效在一定载荷下作用下，零件由于发生过大的弹性变形而失效，称为弹性变形失效。
如镗床的镗杆，弹性变形大就不能保证精度。
如电机转子轴刚度不足时，发生弹性挠曲，结果造成转子与定子相撞而破坏。
当细长状或薄壁板状零件受纵向压力时，在弹性失稳后，发生较大侧向弯曲，进而以塑性弯曲或断裂而失效。
弹性变形失效的零件没有明显的外部特征，一般只能从零件的几何形状及尺寸、外力的形式及大小等，经过仔细的分析后才能判定。
弹性变形失效的最终表现形式往往有塑性变形或断裂等其它破坏形式。
表征材料弹性变形能力的力学指标是刚度，即弹性模量。
弹性模量E和密度ρ的比值称为比模量，是近代工程材料的重要参数。
例如铝的弹性模量E是72000MPa,而钢为214000MPa,但铝的比模量大于钢,因此铝被大量用作飞机材料。
(2)塑性变形失效是指零件发生过大的塑性变形而失效。
如键扭曲、螺栓受载后伸长等，又如齿轮的塑性变形会使啮合不良，甚至卡死、断齿。
过量的塑性变形是机械零件失效的重要形式，塑性变形是种永久变形，可在零件的形状和尺寸上表现出来，比较容易判断和测量。
在进行零件设计时，应选择屈服极限大于其工作应力的材料，允许零件部分区域发生一定量的塑性变形，就是针对塑性变形失效而来。
表征材料塑性变形能力的力学指标是屈服强度，延伸率、断面收缩率等。
(3) 蠕变失效在恒定载荷和高温下，蠕变一般是不可避免的，通常是以金属在一定温度和应力下，经过一定时间所引起的变形量来衡量。
3. 断裂失效指机械材料在载荷作用下发生断裂而失效。