影響金屬材料疲勞強度的八大因素和預防措施

1、 材料的疲勞強度對各種外在因素和內(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 這些因素的細微變化，均會造成材料疲勞性能的波動甚至大 幅常規(guī)所講的疲勞強度，都是用精心加工的光滑試樣測得 實際機械零件都不可避免地存在著不同形式的缺口，如臺 這些缺口的存在造成應力集中，使缺口根部的最大實際應遠大于零件所承受的名義應力，零件的疲勞破壞往往從這里開 在理想的彈性條件下，由彈性理論求得的，缺口根部的最大 有效應力集中系數(shù)不僅受構件尺寸和形狀的影響，而且受材 有效應力集中系數(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)表示材料對疲勞缺口的敏感程度，由下式計 尺寸

2、效應的存在，是把試驗室小試樣測得的疲勞數(shù)據(jù)運用于尺寸實際零件中的一個重要問題，由于不可能把實際尺寸的零且存在的應力集中、應力梯度等完全相似地在小試樣上再現(xiàn)出而造成試驗室結果與某些具體零件疲勞破壞之間的互相脫 機加工的表面總存在著高低不平的加工痕跡，這些痕跡就相 當于微小缺口，在材料表面造成應力集中，從而降低材料的疲勞 強試驗表明，對于鋼和鋁合金，粗糙的加工（粗車）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行達到一周次后，將造成材料疲勞極限的下降。超載越高，造成損傷所 材定 事實上，在一定條件下，少量次數(shù)的超載不僅不會對材料 造成損傷，由于形變強化、裂紋尖端鈍化以及殘余壓應力的作

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

4、雜物本身或由它而產(chǎn)生的孔洞相當于微小缺口，在交變荷作用下將產(chǎn)生應力集中和應變集中，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度水平以及外不同類型的夾雜物其機械和物理性能不同，和母材性能之間 般說來，易變形的塑性夾雜物（如硫化物）對鋼的疲勞性 影響較小，而脆性夾雜物（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） 夾雜物與母材結合的緊密程度也會影響疲勞強度。硫化物 于變形，和母材結合緊密，而氧化物易于脫離母材，造成應力 不同加載條件下，夾雜物對材料疲勞性能的影響也不同，在 載條件下，無

5、論有沒有夾雜物的存在，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力范 也就是說，夾雜物的存在主要是影響材料的疲勞極限，對材料的純凈度是由熔煉工藝過程決定的，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，還包括表層機表層機械性能的變化可以是表層化學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度，特別是提高耐腐蝕疲勞和咬 表面化學熱處理對疲勞強度的影響主要取決于加載方式、滲 大量試驗表明，只要是先加工缺口后經(jīng)化學熱處理，則一般械 不同的加載方式下，表面處理對疲勞性能的影響也不同。軸 加載時，由于不存在應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，由于在彎曲和扭轉條件下，應力的分布集中于表層，表面處理形 的殘余應力和這種外加應力疊加，使表面實際承受的應力降 時，由于表層材料的強化，因而能有效地提高彎曲和扭轉 和滲碳、氮化以及碳氮共滲等化學熱處理相反，如果零件 熱處理過程中脫碳，使表層的強度降低，則會使材料的疲勞強 缺口效應、鍍層在基體金屬中引起的殘余拉應力以及