农业机械材料失效与控制

第1章 绪言

1.1 农业机械的出现与发展 /001

1.2 农业机械的分类 /002

1.2.1 农用动力机械 /003

1.2.2 农田建设机械 /003

1.2.3 土壤耕作机械 /005

1.2.4 表土耕作机械 /005

1.2.5 联合耕作机械 /006

1.2.6 植物保护机械 /007

1.2.7 农田排灌机械 /008

1.2.8 作物收获机械 /009

1.2.9 农产品加工机械 /010

1.2.10 畜牧业机械 /010

1.2.11 饲料加工机械 /011

1.2.12 农业运输机械 /011

1.2.13 舍养禽、畜饲养管理机械 /011

1.3 农业机械技术发展趋势 /012

1.3.1 向大型化、高效率、复合式作业发展 /012

1.3.2 向控制智能化、操作自动化发展 /013

1.3.3 向精准化、数字化农业方向发展 /013

1.3.4 向多功能、多层次、多领域扩展 /015

1.3.5 向注重节约资源、保护环境方向发展 /016

1.3.6 广泛采用数字化设计和信息化管理 /017

1.3.7 广泛采用柔性制造等先进技术 /018

1.4 农业机械对国家农业建设的贡献与作用 /019

1.5 农业机械的腐蚀防护与可持续发展 /019

参考文献 /020

第2章 农业机械失效的环境因素

2.1 概述 /021

2.2 环境因素 /022

2.2.1 大气腐蚀 /023

2.2.2 湿度 /025

2.2.3 温度 /027

2.2.4 降雨 /028

2.2.5 日照辐射 /028

2.2.6 工作环境 /030

2.2.7 存放环境 /034

2.2.8 运输环境 /036

2.3 引起农机腐蚀和失效的内部因素 /036

2.3.1 涂层质量 /036

2.3.2 农机材料质量 /037

2.4 小结 /037

参考文献 /038

第3章 农业机械失效的类型分析

3.1 磨损 /039

3.2 磨料磨损 /040

3.2.1 造成农机磨料磨损失效的因素 /040

3.2.2 农机在工作过程中磨料磨损的产生 /041

3.2.3 易受到磨料磨损的零部件 /042

3.2.4 如何预防和减少磨料磨损对农机零部件的损害 /043

3.2.5 磨料磨损机理的假说 /043

3.2.6 抗磨技术 /045

3.3 摩擦磨损 /045

3.3.1 影响摩擦磨损的因素 /045

3.3.2 合理选材以减少摩擦磨损 /045

3.3.3 合理的摩擦学设计以减少摩擦磨损 /046

3.3.4 合理使用润滑油以减少摩擦磨损 /047

3.4 黏着磨损 /049

3.4.1 黏着磨损的形式 /049

3.4.2 造成农机黏着磨损的因素 /049

3.4.3 使用中如何预防黏着磨损 /050

3.5 微动磨损 /051

3.6 疲劳磨损 /051

3.6.1 疲劳破坏的特征 /052

3.6.2 造成农机疲劳磨损失效的因素 /052

3.6.3 易发生疲劳磨损的零部件 /053

3.6.4 防止农机零件疲劳断裂的措施 /053

3.7 腐蚀磨损 /054

3.7.1 农业机械工况条件下的腐蚀磨损因素 /054

3.7.2 农机存放过程中的腐蚀 /056

3.7.3 农机具本身的质量对腐蚀磨损的影响 /056

3.7.4 如何预防和减少腐蚀磨损对农机零部件的损害 /058

3.7.5 农业机械中腐蚀磨损的典型示例 /059

参考文献 /059

第4章 提高农机适应性的防护措施

4.1 合理选材 /060

4.1.1 农业机械中常用的合适材料 /060

4.1.2 农业机械中金属材料选择的基本原则 /062

4.1.3 农业机械设计中选材的匹配原则和适度原则 /064

4.2 提高涂料涂装质量 /065

4.2.1 选择合适的涂料品种及配套体系 /065

4.2.2 涂装前处理工艺 /070

4.2.3 涂装工艺 /073

4.3 改善农业机械存放条件 /076

4.3.1 金属机件锈蚀与防护 /076

4.3.2 橡胶、塑料制品老化与防护 /077

4.3.3 燃油变质与防护 /077

4.3.4 木质、棉麻制品变质与防护 /078

4.4 改善农机维修保养状况 /078

4.4.1 农业机械维修常见的事故 /078

4.4.2 改善农业机械维修保养状况的措施 /079

4.5 农业机械涂装施工现场的管理 /080

4.5.1 做好农业机械工件的清洁工作 /081

4.5.2 做好农业机械涂装施工设备的清洁工作 /081

4.5.3 涂装施工现场管理对安全工作的重要性 /082

4.5.4 一些特殊的涂装施工条件的管理 /082

4.5.5 保持涂装施工现场整洁有序 /083

4.5.6 妥善保管好涂装施工设备和材料 /083

4.6 涂装工艺规范化、标准化 /083

参考文献 /084

第5章 国内外农业机械腐蚀防护新材料的发展趋势

5.1 金属耐磨耐蚀材料的发展 /086

5.1.1 高锰钢 /086

5.1.2 耐磨合金钢 /088

5.1.3 耐磨合金白口铸铁 /092

5.1.4 我国金属耐磨耐腐材料的未来发展与展望 /093

5.2 非金属材料和复合耐磨材料的应用 /094

5.2.1 工程塑料 /094

5.2.2 MC 尼龙 /098

5.2.3 陶瓷材料在农业机械上的应用和发展 /099

5.2.4 复合材料 /100

5.3 表面工程技术在农业机械上应用和发展 /101

5.3.1 热喷涂技术 /101

5.3.2 激光技术 /103

5.3.3 涂料涂装技术 /106

5.3.4 农业机械涂料和涂装发展展望 /110

参考文献 /118

第6章 农业机械使用中的维修与防护技术

6.1 农业机械防护的一般知识 /119

6.2 农业机械的维修与保养技术 /123

6.2.1 堆焊技术的应用 /123

6.2.2 热喷涂技术的应用 /127

6.3 各种农机具失效的典型案例及防护措施 /129

6.3.1 农用运输车发动机的磨损与防护 /129

6.3.2 农用运输车离合器的磨损与防护 /131

6.3.3 拖拉机履带板的磨损与防护 /132

6.3.4 农机传动用链条的磨损及防护措施 /133

6.3.5 东方红-75 型拖拉机大小锥形齿轮早期磨损的原因及预防措施 /134

6.3.6 农机锋利刀片的磨损与防护 /136

6.3.7 饲料粉碎机的磨损与防护 /138

6.3.8 耕作机的磨损与防护 /140

6.3.9 播种机的磨损与防护 /141

6.3.10 施肥机的磨损与防护 /143

6.3.11 水稻插秧机的磨损与防护 /143

6.3.12 联合收割机传动带的磨损与防护 /144

参考文献 /145

索引 /146

《农业机械材料失效与控制》是《材料延寿与可持续发展》丛书之一。国家不断推出的惠农政策使得农业机械的购置和使用越来越广泛，农业机械化程度越来越高，同时农机使用寿命问题也越来越受到关注。本书结合作者团队的科研成果和工程实践经验，对农机材料失效和控制问题进行论述，分析农机使用环境对设备材料失效的影响，阐述设计、制造和使用环节材料防护的要点和方法。

本书可供从事农业机械的科技工作者，农机专业师生，设计、制造、使用和管理工作者，高校及研究单位材料专业的科研和开发技术人员阅读和参考。

绪论

0.1　材料失效及其危害 1

0.1.1　材料及其制品遭遇的三大环境 1

0.1.2　材料及其制品失效的三大表现 3

0.1.3　材料制品提前失效的危害 5

0.2　材料失效系统控制 7

0.2.1　系统工程学 7

0.2.2　系统工程学的工业实践与成效 9

0.2.3　材料失效控制系统工程 9

0.2.4　材料失效系统控制各阶段任务 11

0.3　对三大失效表现各有表述 14

0.4　表面工程技术在控制失效中的广泛应用 15

0.4.1　表面技术的功能和应用 15

0.4.2　表面工程技术的发展 16

0.4.3　表面工程三大技术 20

0.4.4　表面工程技术使用的三个要点 23

参考文献 24

第一篇　腐蚀控制系统工程

第1章 系统研究 精心设计

1.1　腐蚀与腐蚀控制 27

1.1.1　腐蚀的类别 27

1.1.2　腐蚀预防与控制 28

1.2　腐蚀控制系统工程学 29

1.2.1　概念 29

1.2.2　“腐蚀控制系统工程学”对腐蚀问题的深化认识 31

1.2.3　腐蚀控制的设计因素 33

1.2.4　防腐蚀结构设计的职责 33

1.2.5　防腐蚀结构设计原则 35

1.3　隔离侵蚀环境设计 38

1.3.1　侵蚀环境的隔离设计 38

1.3.2　排水设计 39

1.3.3　通风设计 41

1.4　合理的构型设计 42

1.4.1　介质流动管道及容器内腔的设计 42

1.4.2　避免冷热不均诱发腐蚀的设计 43

1.4.3　合理的连接结构的设计 43

1.4.4　结构组合件的装配设计 45

1.5　预防应力与腐蚀协同作用的设计 46

1.5.1　应力与腐蚀协同作用效应 47

1.5.2　应力的作用和影响 48

1.5.3　预防应力腐蚀的设计 50

1.5.4　防止零、部件腐蚀疲劳的设计 54

1.6　预防电偶腐蚀的设计 56

1.6.1　电偶腐蚀内涵 56

1.6.2　电偶腐蚀的控制原理 58

1.6.3　电偶腐蚀控制原则 60

1.7　阴极保护设计 60

1.7.1　阴极保护设计原理 61

1.7.2　阴极保护系统的设计要点 63

1.8　合理地选用材料 65

1.8.1　设计选材的重要性与复杂性 65

1.8.2　选材依据 72

1.8.3　设计选材原则 73

1.9　电子电器产品的环境适应性 74

1.9.1　实施环境工程确保环境适应性 74

1.9.2　环境适应性试验方法 75

1.9.3　环境-腐蚀效应 77

1.9.4　电子产品的腐蚀控制 82

参考文献 85

第2章 科学制造 科学使用

2.1　制造与材料 86

2.1.1　制造与材料的关系 86

2.1.2　制造就是材料加工 86

2.1.3　制造工程中需要控制的因素 88

2.2　严格制造工艺，防止埋下祸根 88

2.2.1　制造过程中的宝贵的经验 88

2.2.2　制造过程中预防腐蚀原则 89

2.2.3　原材料及预成型的控制 90

2.2.4　锻造过程中的工艺控制 91

2.2.5　铸造过程中的工艺控制 92

2.2.6　焊接过程中的工艺控制 93

2.2.7　特种加工过程中的工艺控制 96

2.2.8　热处理过程中的工艺控制 98

2.3　表面工程技术的应用 99

2.3.1　表面转化改性层 100

2.3.2　涂镀层 101

2.4　精加工过程的腐蚀控制 107

2.4.1　精加工过程中产品零件的临时性保护 107

2.4.2　表面加工过程中的腐蚀控制 109

2.4.3　在装配过程中的腐蚀控制 113

2.5　使用维修过程中的腐蚀控制 116

2.5.1　使用因素 117

2.5.2　维护因素 117

2.5.3　金属腐蚀特征及鉴别 118

2.6　维护是确保电子电器使用可靠性的关键 121

参考文献 122

第二篇　摩擦、磨损控制系统工程

第3章 摩擦、磨损与润滑

3.1　摩擦 123

3.1.1　摩擦概述 123

3.1.2　摩擦的类型 123

3.1.3　主要摩擦理论 125

3.1.4　影响摩擦的因素 128

3.1.5　摩擦的利用和控制 130

3.2　磨损和耐磨材料 131

3.2.1　磨损的三个阶段 131

3.2.2　材料磨损理论 132

3.2.3　减少磨损的方法 133

3.3　润滑和润滑材料 136

3.3.1　润滑概述 136

3.3.2　润滑的类型 137

3.3.3　润滑剂 139

3.3.4　润滑剂的性能 141

3.3.5　润滑技术 142

参考文献 146

第4章 摩擦学失效与延寿

4.1　摩擦学失效 147

4.1.1　磨损失效 147

4.1.2　润滑失效 152

4.1.3　摩擦学失效分析及预防控制 156

4.2　摩擦学测试与状态检测 158

4.2.1　摩擦学测试技术 159

4.2.2　摩擦学状态检测和辨识技术 164

4.2.3　检测技术的发展 169

4.3　摩擦学失效控制与延寿 172

4.3.1　摩擦学设计 172

4.3.2　摩擦学数据库 179

4.3.3　润滑油优化应用与延寿 182

4.3.4　固体润滑材料应用技术 194

4.3.5　固-油复合润滑延寿技术 205

4.3.6　表面工程延寿和磨损修复技术 211

4.3.7　重大装备的润滑管理 215

参考文献 218

第三篇　疲劳断裂控制系统工程

第5章 疲劳失效及其影响因素

5.1　疲劳断裂（失效）的基本概念 219

5.1.1　疲劳断裂的危害性 219

5.1.2　交变应力与交变应变 219

5.1.3　疲劳断裂过程 220

5.1.4　疲劳断裂失效的分类 221

5.2　疲劳失效的主要影响因素 222

5.2.1　形状 222

5.2.2　尺寸 223

5.2.3　表面状况的影响 223

5.2.4　平均应力对疲劳强度的影响 225

5.2.5　载荷持续情况的影响 225

5.2.6　腐蚀的影响 226

5.2.7　温度的影响 229

5.2.8　微动磨损与接触的影响 230

第6章 疲劳失效的设计控制基础

6.1　选材 233

6.2　抗机械疲劳设计技术和方法 235

6.2.1　抗机械疲劳结构设计 235

6.2.2　抗机械疲劳设计方法 236

6.3　抗疲劳失效材料设计 239

6.3.1　提高疲劳极限的材料选择和设计 239

6.3.2　延缓疲劳裂纹萌生的材料选择和设计 240

6.3.3　降低裂纹扩展速率的材料选择和设计 240

6.4　抗腐蚀疲劳设计 241

6.4.1　材料的选择和设计方法 241

6.4.2　抗腐蚀疲劳结构设计方法 241

6.5　抗疲劳磨损设计 242

6.6　环境 242

6.7　结构与工艺设计 243

6.8　改善疲劳强度的表面处理方法 243

6.8.1　表面冷作强化 244

6.8.2　表面热处理强化 245

6.9　提高机器零件疲劳强度的其他方法 246

6.9.1　建立预应力及预紧力 246

6.9.2　调节和恢复材料性能 246

6.9.3　表面防护 246

6.10　可检性 247

6.10.1　结构合理布局 247

6.10.2　制定合理的检验程序 248

6.10.3　控制安全工作应力 248

第7章 疲劳失效的表面完整性控制

7.1　表征表面完整性的物理量 249

7.2　表面粗糙度控制 251

7.3　残余应力场控制 252

7.4　表面再结晶缺陷控制 253

7.4.1　预回复热处理对再结晶的抑制作用 254

7.4.2　渗碳对再结晶的抑制作用 255

7.4.3　去除表面变形层对再结晶的抑制作用 256

7.4.4　涂层对再结晶的抑制作用 257

7.4.5　晶界强化元素对再结晶危害的修复作用 258

第8章 材料与结构的热工艺控制

8.1　铸造 259

8.1.1　多肉类缺陷 259

8.1.2　孔洞类缺陷 260

8.1.3　裂纹冷隔类缺陷 261

8.1.4　表面缺陷 264

8.1.5　残缺类缺陷 265

8.1.6　夹杂类缺陷 266

8.2　锻造 267

8.2.1　锻造缺陷及其分类 267

8.2.2　裂纹 268

8.2.3　折叠 268

8.2.4　组织缺陷 268

8.3　焊接 269

8.3.1　焊接缺欠的定义及分类 269

8.3.2　焊接裂纹 270

8.3.3　空穴 274

8.3.4　焊缝中的固体夹杂物 275

8.3.5　未焊透、未熔合和咬边 277

8.3.6　焊接残余应力 279

8.3.7　其他缺欠 280

第9章 结构失效的评价与修复

9.1　结构失效的检测与安全评价 281

9.1.1　检测 281

9.1.2　结构剩余寿命 283

9.1.3　结构的安全性评价 285

9.2　人员培训与持证上岗 287

9.3　现场维修 289

9.3.1　维修、更换以及有关维修技术 289

9.3.2　疲劳损伤与裂纹的维修方法 292

9.4　复合材料修理 296

9.4.1　损伤评估技术 296

9.4.2　损伤修补技术 297

9.4.3　修补材料 299

9.4.4　修补工艺、设备 299

9.4.5　修补后评定 300

参考文献 300 2100433B

“机械材料与公差”是一门综合性的技术基础课程，它融合了《金属材料与热处理》、《工程力学》和《公差配合与检测技术》等课程的相关内容，按照新的人才培养目标为新的专业教学标准，以工作任务为线索，本着强调基础、注重能力、突出应用、力求创新的总体思路，优化整合课程内容，是机械类、机电相结合类各专业的主干技术课，具有较强的理论性和实践性，在基础课与专业课之间起着桥梁作用，在生产中具有广泛的实用性。

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该书适宜于电力发电设计、建设和火电企业运行维护技术人员阅读，也可供电力类院校材料和水化学等专业师生参考。