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金屬材料疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)被影響的因素有哪些

更新時(shí)間:2024-11-27      點(diǎn)擊次數(shù):360

疲勞斷裂的發(fā)生,往往從薄弱的地方開(kāi)始。材料內(nèi)部如果有缺陷,如裂紋、脆性?shī)A雜物等等,疲勞就可能從這些內(nèi)部薄弱的地方開(kāi)始。如果材料內(nèi)部組織性能均勻,無(wú)缺陷存在,疲勞就可能從表面應(yīng)力集中部位開(kāi)始。當(dāng)然,表面的應(yīng)力集中,可能是結(jié)構(gòu)問(wèn)題,也可能是加工損傷,或者表面裂紋等缺陷導(dǎo)致。

1、應(yīng)力集中的影響。表面對(duì)疲勞強(qiáng)度影響的是應(yīng)力集中,一般是截面突變部位,如螺栓根部、軸的臺(tái)階處鍵槽、油孔等等,見(jiàn)圖1。變截面部位采取圓弧過(guò)渡,降低材料的缺口敏感性,都可以有效預(yù)防這類疲勞斷裂的發(fā)生。

2、表面粗糙度的影響。表面粗糙度對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響也很大,這些影響因素包括,表面加工刀痕、劃傷、安裝損傷、撞擊損傷、擦傷等等。這些不僅改變表面粗糙度,還會(huì)引起加工硬化已經(jīng)應(yīng)力集中,從而降低材料的抗疲勞性能。

3、殘余應(yīng)力及表面強(qiáng)化的影響。表面殘余應(yīng)力會(huì)和外加應(yīng)力疊加,產(chǎn)生疊加作用。殘余應(yīng)力如果是拉應(yīng)力,會(huì)降低疲勞強(qiáng)度,殘余應(yīng)力如果是壓應(yīng)力,則會(huì)提高疲勞強(qiáng)度。

表面強(qiáng)化處理可以在材料表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,從而提高材料的抗疲勞性能。一般的表面強(qiáng)化方式有:噴丸、滾壓、表面淬火、表面化學(xué)熱處理等。噴丸示意圖見(jiàn)圖2。

 

4、合金成分的影響。合金成分是決定材料組織的基本要素。結(jié)構(gòu)鋼的抗疲勞性能較高,碳元素是影響其抗疲勞性能的重要元素。碳元素可以固溶在鋼中,產(chǎn)生固溶強(qiáng)化,也可以形成彌散碳化物,進(jìn)行彌散強(qiáng)化,從而可以阻止疲勞裂紋的萌生。其它合金元素,可以固溶強(qiáng)化,或者提高淬透性、改善韌性,從而提高鋼的疲勞強(qiáng)度。

5、顯微組織的影響。結(jié)構(gòu)鋼的組織對(duì)疲勞強(qiáng)度也有重要影響。正火組織的碳化物呈片狀,在碳化物端部容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,疲勞強(qiáng)度較低;淬火后的回火組織碳化物呈顆粒狀,應(yīng)力集中小,其疲勞強(qiáng)度比正火組織高。

如果淬火組織中存在非馬氏體組織,如未溶鐵素體和殘余奧氏體,會(huì)降低疲勞強(qiáng)度,因?yàn)榻M織中的力學(xué)性能不均勻。

6、冶金缺陷的影響。冶金缺陷會(huì)降低疲勞強(qiáng)度。這類缺陷包括:非金屬夾雜物、氣孔、縮孔、偏析、白點(diǎn)、折疊、裂紋、過(guò)燒等等。

 


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