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金屬材料疲勞強度試驗時被影響的因素有哪些

時間:2024/11/27閱讀:67
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  疲勞斷裂的發(fā)生,往往從薄弱的地方開始。材料內(nèi)部如果有缺陷,如裂紋、脆性夾雜物等等,疲勞就可能從這些內(nèi)部薄弱的地方開始。如果材料內(nèi)部組織性能均勻,無缺陷存在,疲勞就可能從表面應力集中部位開始。當然,表面的應力集中,可能是結構問題,也可能是加工損傷,或者表面裂紋等缺陷導致。
 
  1、應力集中的影響。表面對疲勞強度影響的是應力集中,一般是截面突變部位,如螺栓根部、軸的臺階處鍵槽、油孔等等,見圖1。變截面部位采取圓弧過渡,降低材料的缺口敏感性,都可以有效預防這類疲勞斷裂的發(fā)生。
 
  2、表面粗糙度的影響。表面粗糙度對疲勞強度的影響也很大,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,還會引起加工硬化已經(jīng)應力集中,從而降低材料的抗疲勞性能。
 
  3、殘余應力及表面強化的影響。表面殘余應力會和外加應力疊加,產(chǎn)生疊加作用。殘余應力如果是拉應力,會降低疲勞強度,殘余應力如果是壓應力,則會提高疲勞強度。
 
  表面強化處理可以在材料表面產(chǎn)生殘余壓應力,從而提高材料的抗疲勞性能。一般的表面強化方式有:噴丸、滾壓、表面淬火、表面化學熱處理等。噴丸示意圖見圖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。結構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)生固溶強化,也可以形成彌散碳化物,進行彌散強化,從而可以阻止疲勞裂紋的萌生。其它合金元素,可以固溶強化,或者提高淬透性、改善韌性,從而提高鋼的疲勞強度。
 
  5、顯微組織的影響。結構鋼的組織對疲勞強度也有重要影響。正火組織的碳化物呈片狀,在碳化物端部容易產(chǎn)生應力集中,疲勞強度較低;淬火后的回火組織碳化物呈顆粒狀,應力集中小,其疲勞強度比正火組織高。
 
  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,會降低疲勞強度,因為組織中的力學性能不均勻。
 
  6、冶金缺陷的影響。冶金缺陷會降低疲勞強度。這類缺陷包括:非金屬夾雜物、氣孔、縮孔、偏析、白點、折疊、裂紋、過燒等等。
 

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