影響金屬材料疲勞強(qiáng)度的八大因素和預(yù)防措施

1、 材料的疲勞強(qiáng)度對(duì)各種外在因素和內(nèi)在因素都極為敏感，外 因素包括零件的形狀和尺寸、表面光潔度及使用條件等，內(nèi)在 這些因素的細(xì)微變化，均會(huì)造成材料疲勞性能的波動(dòng)甚至大 幅常規(guī)所講的疲勞強(qiáng)度，都是用精心加工的光滑試樣測(cè)得 實(shí)際機(jī)械零件都不可避免地存在著不同形式的缺口，如臺(tái) 這些缺口的存在造成應(yīng)力集中，使缺口根部的最大實(shí)際應(yīng)遠(yuǎn)大于零件所承受的名義應(yīng)力，零件的疲勞破壞往往從這里開(kāi) 在理想的彈性條件下，由彈性理論求得的，缺口根部的最大 有效應(yīng)力集中系數(shù)不僅受構(gòu)件尺寸和形狀的影響，而且受材 有效應(yīng)力集中系數(shù)隨著缺口尖銳程度的增加而增加，但通常 疲勞缺口敏感度系數(shù)表示材料對(duì)疲勞缺口的敏感程度，由下式計(jì) 尺寸

2、效應(yīng)的存在，是把試驗(yàn)室小試樣測(cè)得的疲勞數(shù)據(jù)運(yùn)用于尺寸實(shí)際零件中的一個(gè)重要問(wèn)題，由于不可能把實(shí)際尺寸的零且存在的應(yīng)力集中、應(yīng)力梯度等完全相似地在小試樣上再現(xiàn)出而造成試驗(yàn)室結(jié)果與某些具體零件疲勞破壞之間的互相脫 機(jī)加工的表面總存在著高低不平的加工痕跡，這些痕跡就相 當(dāng)于微小缺口，在材料表面造成應(yīng)力集中，從而降低材料的疲勞 強(qiáng)試驗(yàn)表明，對(duì)于鋼和鋁合金，粗糙的加工（粗車(chē)）與縱向精 拋 所謂超載損傷是指材料在高于疲勞極限的載荷下運(yùn)行達(dá)到一周次后，將造成材料疲勞極限的下降。超載越高，造成損傷所 材定 事實(shí)上，在一定條件下，少量次數(shù)的超載不僅不會(huì)對(duì)材料 造成損傷，由于形變強(qiáng)化、裂紋尖端鈍化以及殘余壓應(yīng)力的作

3、會(huì)對(duì)材料造成強(qiáng)化，從而提高材料的疲勞極限。因此，應(yīng) 所謂次載鍛煉是指材料在低于疲勞極限但高于某一限值的應(yīng) 次載鍛煉的效果和材料本身的性能有關(guān)，塑性好的材料，一 材料的疲勞強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度在一定條件下存在著較密切的關(guān)因此，在一定條件下凡能提高抗拉強(qiáng)度的合金元素，均可提 碳是影響材料強(qiáng)度的最主要因素。而一些在鋼中形成夾雜物 不同的熱處理狀態(tài)會(huì)得到不同的顯微組織，因此，熱處理對(duì) 同一成份的材料，由于熱處理不同，雖然可以得到相同的靜 在相同的強(qiáng)度水平時(shí)，片狀珠光體的疲勞強(qiáng)度明顯要低于粒 顯微組織對(duì)材料疲勞性能的影響，除了和各種組織本身的機(jī) 性能特性有關(guān)外，還和晶粒度以及復(fù)合組織中組織的分布特征的疲強(qiáng) 夾

4、雜物本身或由它而產(chǎn)生的孔洞相當(dāng)于微小缺口，在交變荷作用下將產(chǎn)生應(yīng)力集中和應(yīng)變集中，成為疲勞斷裂的裂紋 狀、大小、數(shù)量和分布，而且還取決于材料的強(qiáng)度水平以及外不同類(lèi)型的夾雜物其機(jī)械和物理性能不同，和母材性能之間 般說(shuō)來(lái)，易變形的塑性?shī)A雜物（如硫化物）對(duì)鋼的疲勞性 影響較小，而脆性?shī)A雜物（如氧化物、硅酸鹽等）則有較大的 比基體膨脹系數(shù)大的夾雜物（如硫化物）因在基體中產(chǎn)生 應(yīng)力而影響小，而比基體膨脹系數(shù)小的夾雜物（如氧化鋁等） 夾雜物與母材結(jié)合的緊密程度也會(huì)影響疲勞強(qiáng)度。硫化物 于變形，和母材結(jié)合緊密，而氧化物易于脫離母材，造成應(yīng)力 不同加載條件下，夾雜物對(duì)材料疲勞性能的影響也不同，在 載條件下，無(wú)

5、論有沒(méi)有夾雜物的存在，外加載荷均足以使材料 危 集氧 塑性流變，夾雜物的影響較小，而在材料的疲勞極限應(yīng)力范 也就是說(shuō)，夾雜物的存在主要是影響材料的疲勞極限，對(duì)材料的純凈度是由熔煉工藝過(guò)程決定的，因此，采用凈化 煉方法（如真空熔煉、真空除氣和電渣重熔等）均可有效降低 表面狀態(tài)的影響除前已提及的表面光潔度外，還包括表層機(jī)表層機(jī)械性能的變化可以是表層化學(xué)成分和組織不同所引滲碳、氮化和碳氮共滲等表面熱處理除了可以增加零件的耐 性之外，還是提高零件疲勞強(qiáng)度，特別是提高耐腐蝕疲勞和咬 表面化學(xué)熱處理對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響主要取決于加載方式、滲 大量試驗(yàn)表明，只要是先加工缺口后經(jīng)化學(xué)熱處理，則一般械 不同的加載方式下，表面處理對(duì)疲勞性能的影響也不同。軸 加載時(shí)，由于不存在應(yīng)力沿層深分布不均的現(xiàn)象，表層和層下 在這種情況下，表面處理只能改善表面層的疲勞性能，由于在彎曲和扭轉(zhuǎn)條件下，應(yīng)力的分布集中于表層，表面處理形 的殘余應(yīng)力和這種外加應(yīng)力疊加，使表面實(shí)際承受的應(yīng)力降 時(shí)，由于表層材料的強(qiáng)化，因而能有效地提高彎曲和扭轉(zhuǎn) 和滲碳、氮化以及碳氮共滲等化學(xué)熱處理相反，如果零件 熱處理過(guò)程中脫碳，使表層的強(qiáng)度降低，則會(huì)使材料的疲勞強(qiáng) 缺口效應(yīng)、鍍層在基體金屬中引起的殘余拉應(yīng)力以及