疲勞強度是指金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應力稱為疲勞強度或疲勞極限。實際上,金屬材料并不可能作無限多次交變載荷試驗。一般試驗時規定,鋼在經受10ˇ7次、非鐵(有色)金屬材料經受10-8次交變載荷作用時不產生斷裂時的最大應力稱為疲勞強度。當施加的交變應力是對稱循環應力時,所得的疲勞強度用σ–1表示。
1. 應力集(ji)中的(de)影(ying)響
常規所講的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)(du)(du),都是用精(jing)心加(jia)工的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)滑試(shi)(shi)樣測得的(de)(de)(de)(de)(de),然而,實際機械(xie)零件(jian)都不(bu)(bu)可避(bi)免地存(cun)在著不(bu)(bu)同(tong)形式(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)缺(que)(que)(que)口,如(ru)臺階、鍵(jian)槽、螺紋和油孔(kong)等(deng)。這(zhe)些缺(que)(que)(que)口的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在造成應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力集(ji)(ji)中(zhong),使缺(que)(que)(que)口根部的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)大(da)實際應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力遠大(da)于(yu)(yu)(yu)零件(jian)所承(cheng)受的(de)(de)(de)(de)(de)名義應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力,零件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)破壞往往從這(zhe)里開始。 理(li)論(lun)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力集(ji)(ji)中(zhong)系(xi)數(shu)(shu)(shu)Kt:在理(li)想(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)彈性(xing)(xing)條件(jian)下,由(you)彈性(xing)(xing)理(li)論(lun)求(qiu)得的(de)(de)(de)(de)(de),缺(que)(que)(que)口根部的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)大(da)實際應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力與名義應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)(de)(de)(de)比值(zhi)(zhi)(zhi)。 有(you)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力集(ji)(ji)中(zhong)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(或疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力集(ji)(ji)中(zhong)系(xi)數(shu)(shu)(shu))Kf:光(guang)滑試(shi)(shi)樣的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)極限σ-1與缺(que)(que)(que)口試(shi)(shi)樣疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)極限σ-1n的(de)(de)(de)(de)(de)比值(zhi)(zhi)(zhi)。 有(you)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力集(ji)(ji)中(zhong)系(xi)數(shu)(shu)(shu)不(bu)(bu)僅受構件(jian)尺(chi)寸(cun)和形狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)影響,而且受材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)性(xing)(xing)質、加(jia)工、熱(re)處理(li)等(deng)多種因素的(de)(de)(de)(de)(de)影響。 有(you)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力集(ji)(ji)中(zhong)系(xi)數(shu)(shu)(shu)隨著缺(que)(que)(que)口尖銳程度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)而增加(jia),但通(tong)常小于(yu)(yu)(yu)理(li)論(lun)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力集(ji)(ji)中(zhong)系(xi)數(shu)(shu)(shu)。 疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)缺(que)(que)(que)口敏(min)感(gan)度(du)(du)(du)系(xi)數(shu)(shu)(shu)q:疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)缺(que)(que)(que)口敏(min)感(gan)度(du)(du)(du)系(xi)數(shu)(shu)(shu)表(biao)(biao)示材(cai)料(liao)(liao)對疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)缺(que)(que)(que)口的(de)(de)(de)(de)(de)敏(min)感(gan)程度(du)(du)(du),由(you)下式(shi)計算。 q的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據范圍是0-1,q值(zhi)(zhi)(zhi)越(yue)小,表(biao)(biao)征材(cai)料(liao)(liao)對缺(que)(que)(que)口越(yue)不(bu)(bu)敏(min)感(gan)。試(shi)(shi)驗(yan)表(biao)(biao)明,q并非純粹是材(cai)料(liao)(liao)常數(shu)(shu)(shu),它(ta)仍然和缺(que)(que)(que)口尺(chi)寸(cun)有(you)關,只有(you)當缺(que)(que)(que)口半(ban)徑大(da)于(yu)(yu)(yu)一定(ding)值(zhi)(zhi)(zhi)后,q值(zhi)(zhi)(zhi)才基本與缺(que)(que)(que)口無關,而且對于(yu)(yu)(yu)不(bu)(bu)同(tong)材(cai)料(liao)(liao)或處理(li)狀(zhuang)(zhuang)態,此半(ban)徑值(zhi)(zhi)(zhi)也不(bu)(bu)同(tong)。
2. 尺寸因素(su)的影響
由于材(cai)料(liao)(liao)本(ben)身組織(zhi)的(de)不均(jun)勻性以及(ji)內(nei)部缺陷的(de)存在(zai),尺寸(cun)(cun)增加造成(cheng)材(cai)料(liao)(liao)破(po)壞概率的(de)增加,從而(er)降低(di)材(cai)料(liao)(liao)的(de)疲勞極限。尺寸(cun)(cun)效應的(de)存在(zai),是把試驗室(shi)小試樣(yang)測得的(de)疲勞數據(ju)運用于大尺寸(cun)(cun)實(shi)際零件(jian)(jian)中的(de)一個重要(yao)問題,由于不可能把實(shi)際尺寸(cun)(cun)的(de)零件(jian)(jian)上(shang)存在(zai)的(de)應力集中、應力梯度等完全相似地在(zai)小試樣(yang)上(shang)再現(xian)出來(lai),從而(er)造成(cheng)試驗室(shi)結果與某些具體零件(jian)(jian)疲勞破(po)壞之間的(de)互相脫(tuo)節。
3. 表面加(jia)工狀態的影響
機加工(gong)的(de)(de)(de)表面(mian)(mian)總存在著高(gao)低不(bu)平的(de)(de)(de)加工(gong)痕(hen)跡,這些痕(hen)跡就相當于(yu)微(wei)小缺(que)口,在材(cai)料表面(mian)(mian)造成應力集中,從而(er)降低材(cai)料的(de)(de)(de)疲勞(lao)強(qiang)度(du)(du)。試驗表明,對于(yu)鋼和(he)鋁合金,粗(cu)(cu)糙的(de)(de)(de)加工(gong)(粗(cu)(cu)車)與縱向精拋光(guang)相比(bi),疲勞(lao)極限(xian)要降低10%-20%甚至更多。材(cai)料的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)越(yue)高(gao),則(ze)對表面(mian)(mian)光(guang)潔度(du)(du)越(yue)敏感。
4. 加載經歷的影響
實(shi)際上沒有任何零件(jian)是在(zai)(zai)絕對(dui)恒定(ding)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)幅條件(jian)下(xia)工作(zuo)(zuo),材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)實(shi)際工作(zuo)(zuo)中(zhong)的(de)(de)(de)超(chao)載和(he)(he)次(ci)載都會對(dui)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)極(ji)限(xian)產(chan)生影(ying)響,試(shi)驗表明,材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)普遍存(cun)在(zai)(zai)著(zhu)超(chao)載損(sun)(sun)傷(shang)和(he)(he)次(ci)載鍛煉(lian)現(xian)象(xiang)。 所謂(wei)超(chao)載損(sun)(sun)傷(shang)是指材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)在(zai)(zai)高于(yu)疲(pi)勞(lao)極(ji)限(xian)的(de)(de)(de)載荷下(xia)運行(xing)達到一(yi)定(ding)周次(ci)后,將造成(cheng)(cheng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)疲(pi)勞(lao)極(ji)限(xian)的(de)(de)(de)下(xia)降。超(chao)載越高,造成(cheng)(cheng)損(sun)(sun)傷(shang)所需(xu)的(de)(de)(de)周次(ci)越短,如(ru)圖所示(shi)。 事(shi)實(shi)上,在(zai)(zai)一(yi)定(ding)條件(jian)下(xia),少量次(ci)數的(de)(de)(de)超(chao)載不僅(jin)不會對(dui)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)造成(cheng)(cheng)損(sun)(sun)傷(shang),由于(yu)形變強(qiang)化(hua)(hua)、裂(lie)紋尖端鈍化(hua)(hua)以及(ji)殘余壓應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用,還會對(dui)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)造成(cheng)(cheng)強(qiang)化(hua)(hua),從而提高材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)極(ji)限(xian)。因此,應(ying)(ying)對(dui)超(chao)載損(sun)(sun)傷(shang)的(de)(de)(de)概念(nian)進行(xing)一(yi)些(xie)補充和(he)(he)修(xiu)正(zheng)。 所謂(wei)次(ci)載鍛煉(lian)是指材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)在(zai)(zai)低于(yu)疲(pi)勞(lao)極(ji)限(xian)但(dan)高于(yu)某一(yi)限(xian)值的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)水平(ping)下(xia)運行(xing)一(yi)定(ding)周次(ci)后,造成(cheng)(cheng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)疲(pi)勞(lao)極(ji)限(xian)升高的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)。次(ci)載鍛煉(lian)的(de)(de)(de)效果和(he)(he)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)本(ben)身(shen)的(de)(de)(de)性能有關,塑性好(hao)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao),一(yi)般(ban)來說鍛煉(lian)周期要長些(xie),鍛煉(lian)應(ying)(ying)力(li)要高些(xie)方能見效。
5. 化學成分的(de)影響(xiang)
材料(liao)的(de)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)與抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)在(zai)一定條(tiao)件下(xia)存在(zai)著較密切(qie)的(de)關(guan)系,因此,在(zai)一定條(tiao)件下(xia)凡能提高抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)合金元(yuan)素(su),均可提高材料(liao)的(de)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)。比較而言,碳是影響材料(liao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)最(zui)主要因素(su)。而一些在(zai)鋼中(zhong)形成夾雜(za)物(wu)的(de)雜(za)質元(yuan)素(su)則對疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)產生(sheng)不利影響。
6. 熱處理和顯(xian)微組織的影響
不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)熱(re)處理狀態會得到不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)顯微(wei)(wei)組(zu)(zu)織(zhi),因此,熱(re)處理對(dui)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)影(ying)響,實質上就是顯微(wei)(wei)組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)影(ying)響。同(tong)(tong)一成份(fen)的(de)(de)(de)材料(liao),由于(yu)熱(re)處理不(bu)同(tong)(tong),雖然(ran)可以得到相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)靜(jing)強度(du)(du)(du),但由于(yu)組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong),疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)(du)(du)可在(zai)相當(dang)大的(de)(de)(de)范圍內變化。 在(zai)相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)強度(du)(du)(du)水平(ping)時,片狀珠光體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)(du)(du)明顯要低(di)于(yu)粒(li)(li)(li)狀珠光體(ti)(ti)(ti)。同(tong)(tong)是粒(li)(li)(li)狀珠光體(ti)(ti)(ti),其滲碳體(ti)(ti)(ti)顆(ke)粒(li)(li)(li)越(yue)(yue)細小(xiao),則疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)(du)(du)越(yue)(yue)高(gao)。 顯微(wei)(wei)組(zu)(zu)織(zhi)對(dui)材料(liao)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影(ying)響,除了和(he)各種組(zu)(zu)織(zhi)本(ben)身的(de)(de)(de)機(ji)械性(xing)能(neng)特性(xing)有關外(wai),還和(he)晶(jing)粒(li)(li)(li)度(du)(du)(du)以及復合(he)組(zu)(zu)織(zhi)中組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)分布特征有關。細化晶(jing)粒(li)(li)(li)可提高(gao)材料(liao)的(de)(de)(de)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)(du)(du)。
7. 夾雜(za)物的影響
夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)本(ben)身或由(you)它而(er)(er)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)洞(dong)相當于(yu)(yu)微小缺口,在(zai)交(jiao)變(bian)載(zai)(zai)荷(he)作用(yong)下(xia)將產生(sheng)應(ying)(ying)力集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)和(he)(he)(he)應(ying)(ying)變(bian)集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)(zhong),成為疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)斷裂(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)紋源,對材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)造(zao)成不(bu)(bu)(bu)(bu)良影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)。夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)對疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)僅取(qu)決于(yu)(yu)夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)種類、性(xing)(xing)質(zhi)、形(xing)狀、大小、數(shu)(shu)量和(he)(he)(he)分布,而(er)(er)且還取(qu)決于(yu)(yu)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)水(shui)平以及外加(jia)應(ying)(ying)力水(shui)平及狀態等因(yin)素(su)。 不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)類型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)其機械和(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理性(xing)(xing)能(neng)(neng)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong),和(he)(he)(he)母材(cai)(cai)性(xing)(xing)能(neng)(neng)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)差異不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong),對疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)。一般(ban)說來,易(yi)變(bian)形(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)硫(liu)化物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu))對鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)較(jiao)小,而(er)(er)脆性(xing)(xing)夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)氧(yang)化物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、硅酸鹽等)則有(you)(you)(you)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)危害。 比基體膨(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)(shu)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)硫(liu)化物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu))因(yin)在(zai)基體中(zhong)(zhong)(zhong)產生(sheng)壓(ya)應(ying)(ying)力而(er)(er)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)小,而(er)(er)比基體膨(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)(shu)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)氧(yang)化鋁等)因(yin)在(zai)基體中(zhong)(zhong)(zhong)產生(sheng)拉應(ying)(ying)力而(er)(er)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)大。 夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)與(yu)母材(cai)(cai)結(jie)合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緊密程度(du)(du)也(ye)會影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)。硫(liu)化物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)易(yi)于(yu)(yu)變(bian)形(xing),和(he)(he)(he)母材(cai)(cai)結(jie)合緊密,而(er)(er)氧(yang)化物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)易(yi)于(yu)(yu)脫離母材(cai)(cai),造(zao)成應(ying)(ying)力集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)。由(you)此可知,從(cong)(cong)夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類型來說,硫(liu)化物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)較(jiao)小,而(er)(er)氧(yang)化物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、氮化物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)(he)硅酸鹽等則是(shi)危害較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。 不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)加(jia)載(zai)(zai)條(tiao)(tiao)件下(xia),夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)對材(cai)(cai)料(liao)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong),在(zai)高(gao)載(zai)(zai)條(tiao)(tiao)件下(xia),無論有(you)(you)(you)沒有(you)(you)(you)夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai),外加(jia)載(zai)(zai)荷(he)均足以使材(cai)(cai)料(liao)產生(sheng)塑性(xing)(xing)流(liu)變(bian),夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)較(jiao)小,而(er)(er)在(zai)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)極(ji)限應(ying)(ying)力范圍,夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)造(zao)成局部應(ying)(ying)變(bian)集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)成為塑性(xing)(xing)變(bian)形(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制因(yin)素(su),從(cong)(cong)而(er)(er)強(qiang)(qiang)烈地影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)。也(ye)就是(shi)說,夾(jia)雜(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)主要(yao)是(shi)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)極(ji)限,對高(gao)應(ying)(ying)力條(tiao)(tiao)件下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)明顯。 材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)純凈(jing)度(du)(du)是(shi)由(you)熔煉工藝過程決定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),因(yin)此,采用(yong)凈(jing)化冶(ye)煉方法(fa)(如(ru)真空熔煉、真空除氣和(he)(he)(he)電(dian)渣重熔等)均可有(you)(you)(you)效降低鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雜(za)(za)(za)(za)質(zhi)含量,改善材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。
8. 表(biao)面性能(neng)變化及殘余應力的影響(xiang)
表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)狀態的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響除前已提(ti)(ti)(ti)及(ji)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)光潔度(du)(du)(du)(du)(du)(du)外,還包括表(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)機械性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)變(bian)化及(ji)殘(can)余應(ying)(ying)力(li)(li)(li)對(dui)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響。表(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)機械性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)變(bian)化可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)是(shi)(shi)表(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)化學成(cheng)分(fen)和組織(zhi)不同所引(yin)(yin)起,也可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)是(shi)(shi)表(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)因形變(bian)強(qiang)(qiang)(qiang)化而(er)(er)引(yin)(yin)起。 滲(shen)(shen)碳(tan)、氮(dan)化和碳(tan)氮(dan)共滲(shen)(shen)等(deng)(deng)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)熱處(chu)(chu)(chu)理除了可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)增加(jia)(jia)(jia)零(ling)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)耐磨性之外,還是(shi)(shi)提(ti)(ti)(ti)高零(ling)件(jian)(jian)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du),特別是(shi)(shi)提(ti)(ti)(ti)高耐腐蝕疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)和咬蝕的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)有(you)(you)效手段。 表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)化學熱處(chu)(chu)(chu)理對(dui)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響主要取(qu)決于(yu)(yu)(yu)加(jia)(jia)(jia)載方式(shi)、滲(shen)(shen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)碳(tan)氮(dan)濃度(du)(du)(du)(du)(du)(du)、表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)硬度(du)(du)(du)(du)(du)(du)及(ji)梯(ti)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)、表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)硬度(du)(du)(du)(du)(du)(du)與心(xin)部硬度(du)(du)(du)(du)(du)(du)之比(bi)、層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)深以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)處(chu)(chu)(chu)理所形成(cheng)的(de)(de)(de)殘(can)余壓(ya)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)和分(fen)布等(deng)(deng)因素。大(da)量試驗表(biao)(biao)(biao)明,只(zhi)要是(shi)(shi)先加(jia)(jia)(jia)工缺口后經化學熱處(chu)(chu)(chu)理,則一(yi)(yi)般說來缺口越(yue)尖銳(rui),疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高也越(yue)多。 不同的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)載方式(shi)下,表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)處(chu)(chu)(chu)理對(dui)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響也不同。軸向加(jia)(jia)(jia)載時,由于(yu)(yu)(yu)不存在(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)沿層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)深分(fen)布不均的(de)(de)(de)現象(xiang),表(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)下的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)相同。在(zai)這種(zhong)情況下,表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)處(chu)(chu)(chu)理只(zhi)能(neng)(neng)改善(shan)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)性能(neng)(neng),由于(yu)(yu)(yu)心(xin)部材(cai)料未得(de)到(dao)強(qiang)(qiang)(qiang)化,因而(er)(er)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)提(ti)(ti)(ti)高有(you)(you)限。在(zai)彎曲和扭(niu)轉條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)下,應(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)分(fen)布集(ji)中于(yu)(yu)(yu)表(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng),表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)處(chu)(chu)(chu)理形成(cheng)的(de)(de)(de)殘(can)余應(ying)(ying)力(li)(li)(li)和這種(zhong)外加(jia)(jia)(jia)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)疊(die)加(jia)(jia)(jia),使(shi)(shi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)實(shi)際承受的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)降(jiang)低(di)(di),同時,由于(yu)(yu)(yu)表(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)材(cai)料的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)化,因而(er)(er)能(neng)(neng)有(you)(you)效地提(ti)(ti)(ti)高彎曲和扭(niu)轉條(tiao)(tiao)件(jian)(jian)下的(de)(de)(de)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)。 和滲(shen)(shen)碳(tan)、氮(dan)化以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)碳(tan)氮(dan)共滲(shen)(shen)等(deng)(deng)化學熱處(chu)(chu)(chu)理相反,如(ru)(ru)果零(ling)件(jian)(jian)在(zai)熱處(chu)(chu)(chu)理過程中脫碳(tan),使(shi)(shi)表(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)低(di)(di),則會使(shi)(shi)材(cai)料的(de)(de)(de)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)大(da)幅度(du)(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)低(di)(di)。同樣,表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)鍍(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(如(ru)(ru)鍍(du)Cr、Ni等(deng)(deng))由于(yu)(yu)(yu)鍍(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)裂紋造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)缺口效應(ying)(ying)、鍍(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)在(zai)基(ji)體金屬中引(yin)(yin)起的(de)(de)(de)殘(can)余拉(la)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)電鍍(du)過程中氫氣的(de)(de)(de)浸(jin)入(ru)導到(dao)氫脆等(deng)(deng)原因,使(shi)(shi)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)低(di)(di)。 采用(yong)感應(ying)(ying)淬火(huo)、表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)火(huo)焰淬火(huo)以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)低(di)(di)淬透性鋼的(de)(de)(de)薄殼淬火(huo),均可獲得(de)一(yi)(yi)定(ding)深度(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)硬度(du)(du)(du)(du)(du)(du)化層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng),并在(zai)表(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)形成(cheng)有(you)(you)利的(de)(de)(de)殘(can)余壓(ya)應(ying)(ying)力(li)(li)(li),因而(er)(er)也是(shi)(shi)提(ti)(ti)(ti)高零(ling)件(jian)(jian)疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)有(you)(you)效方法。 表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)滾壓(ya)和噴丸等(deng)(deng)處(chu)(chu)(chu)理,由于(yu)(yu)(yu)能(neng)(neng)在(zai)試樣表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)形成(cheng)一(yi)(yi)定(ding)深度(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)形變(bian)硬化層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng),同時使(shi)(shi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)產(chan)生(sheng)殘(can)余壓(ya)應(ying)(ying)力(li)(li)(li),因而(er)(er)也是(shi)(shi)提(ti)(ti)(ti)高疲(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)有(you)(you)效途徑。

