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金属材料疲劳强度试验时被影响的因素有哪些
点击次数:36 发布时间:2024/11/27 14:04:17
疲劳断裂的发生,往往从薄弱的地方开始。材料内部如果有缺陷,如裂纹、脆性夹杂物等等,疲劳就可能从这些内部薄弱的地方开始。如果材料内部组织性能均匀,无缺陷存在,疲劳就可能从表面应力集中部位开始。当然,表面的应力集中,可能是结构问题,也可能是加工损伤,或者表面裂纹等缺陷导致。
1、应力集中的影响。表面对疲劳强度影响的是应力集中,一般是截面突变部位,如螺栓根部、轴的台阶处键槽、油孔等等,见图1。变截面部位采取圆弧过渡,降低材料的缺口敏感性,都可以有效预防这类疲劳断裂的发生。
2、表面粗糙度的影响。表面粗糙度对疲劳强度的影响也很大,这些影响因素包括,表面加工刀痕、划伤、安装损伤、撞击损伤、擦伤等等。这些不仅改变表面粗糙度,还会引起加工硬化已经应力集中,从而降低材料的抗疲劳性能。
3、残余应力及表面强化的影响。表面残余应力会和外加应力叠加,产生叠加作用。残余应力如果是拉应力,会降低疲劳强度,残余应力如果是压应力,则会提高疲劳强度。
表面强化处理可以在材料表面产生残余压应力,从而提高材料的抗疲劳性能。一般的表面强化方式有:喷丸、滚压、表面淬火、表面化学热处理等。喷丸示意图见图2。
4、合金成分的影响。合金成分是决定材料组织的基本要素。结构钢的抗疲劳性能较高,碳元素是影响其抗疲劳性能的重要元素。碳元素可以固溶在钢中,产生固溶强化,也可以形成弥散碳化物,进行弥散强化,从而可以阻止疲劳裂纹的萌生。其它合金元素,可以固溶强化,或者提高淬透性、改善韧性,从而提高钢的疲劳强度。
5、显微组织的影响。结构钢的组织对疲劳强度也有重要影响。正火组织的碳化物呈片状,在碳化物端部容易产生应力集中,疲劳强度较低;淬火后的回火组织碳化物呈颗粒状,应力集中小,其疲劳强度比正火组织高。
如果淬火组织中存在非马氏体组织,如未溶铁素体和残余奥氏体,会降低疲劳强度,因为组织中的力学性能不均匀。
6、冶金缺陷的影响。冶金缺陷会降低疲劳强度。这类缺陷包括:非金属夹杂物、气孔、缩孔、偏析、白点、折叠、裂纹、过烧等等。
原创作者:上海企想检测仪器有限公司
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