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. 應力集中的影響(xiang)
常規所講的(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)強(qiang)度,都(dou)是用精心(xin)加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)(de)光(guang)滑(hua)試(shi)樣(yang)測得的(de)(de)(de)(de),然而(er),實際(ji)機械零件(jian)都(dou)不(bu)可避免地存在著(zhu)不(bu)同(tong)(tong)形式的(de)(de)(de)(de)缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou),如臺階、鍵槽、螺紋和油孔(kong)等。這(zhe)些缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)存在造(zao)成應(ying)(ying)力(li)(li)集中(zhong)(zhong)(zhong),使(shi)缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)根部的(de)(de)(de)(de)最(zui)大(da)實際(ji)應(ying)(ying)力(li)(li)遠大(da)于(yu)零件(jian)所承受的(de)(de)(de)(de)名義(yi)應(ying)(ying)力(li)(li),零件(jian)的(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)破壞(huai)往往從這(zhe)里開始。 理(li)論(lun)應(ying)(ying)力(li)(li)集中(zhong)(zhong)(zhong)系(xi)數(shu)Kt:在理(li)想的(de)(de)(de)(de)彈(dan)性(xing)條件(jian)下,由(you)彈(dan)性(xing)理(li)論(lun)求得的(de)(de)(de)(de),缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)根部的(de)(de)(de)(de)最(zui)大(da)實際(ji)應(ying)(ying)力(li)(li)與名義(yi)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)比值(zhi)(zhi)。 有(you)效應(ying)(ying)力(li)(li)集中(zhong)(zhong)(zhong)系(xi)數(shu)(或疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)應(ying)(ying)力(li)(li)集中(zhong)(zhong)(zhong)系(xi)數(shu))Kf:光(guang)滑(hua)試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)極限(xian)σ-1與缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)試(shi)樣(yang)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)極限(xian)σ-1n的(de)(de)(de)(de)比值(zhi)(zhi)。 有(you)效應(ying)(ying)力(li)(li)集中(zhong)(zhong)(zhong)系(xi)數(shu)不(bu)僅(jin)受構(gou)件(jian)尺寸(cun)和形狀的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),而(er)且受材料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)物理(li)性(xing)質(zhi)、加(jia)工(gong)、熱處理(li)等多種(zhong)因素的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。 有(you)效應(ying)(ying)力(li)(li)集中(zhong)(zhong)(zhong)系(xi)數(shu)隨著(zhu)缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)尖銳程度的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia),但通常小于(yu)理(li)論(lun)應(ying)(ying)力(li)(li)集中(zhong)(zhong)(zhong)系(xi)數(shu)。 疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)敏感(gan)度系(xi)數(shu)q:疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)敏感(gan)度系(xi)數(shu)表(biao)示(shi)材料(liao)(liao)(liao)(liao)對(dui)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)敏感(gan)程度,由(you)下式計算。 q的(de)(de)(de)(de)數(shu)據范圍是0-1,q值(zhi)(zhi)越(yue)小,表(biao)征材料(liao)(liao)(liao)(liao)對(dui)缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)越(yue)不(bu)敏感(gan)。試(shi)驗表(biao)明,q并(bing)非(fei)純粹是材料(liao)(liao)(liao)(liao)常數(shu),它仍然和缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)尺寸(cun)有(you)關(guan),只(zhi)有(you)當缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)半徑大(da)于(yu)一定值(zhi)(zhi)后(hou),q值(zhi)(zhi)才(cai)基本與缺(que)(que)口(kou)(kou)(kou)無(wu)關(guan),而(er)且對(dui)于(yu)不(bu)同(tong)(tong)材料(liao)(liao)(liao)(liao)或處理(li)狀態(tai),此半徑值(zhi)(zhi)也不(bu)同(tong)(tong)。
2. 尺寸因素的影響
由(you)于(yu)(yu)材料(liao)本身(shen)組織的(de)不均勻(yun)性以及內部缺陷的(de)存在(zai),尺寸(cun)增加(jia)造成材料(liao)破壞概率(lv)的(de)增加(jia),從而降低材料(liao)的(de)疲勞(lao)極限。尺寸(cun)效應(ying)(ying)的(de)存在(zai),是把試驗室小(xiao)試樣測得的(de)疲勞(lao)數據運用于(yu)(yu)大(da)尺寸(cun)實際零(ling)件(jian)(jian)中的(de)一個重(zhong)要(yao)問題,由(you)于(yu)(yu)不可能把實際尺寸(cun)的(de)零(ling)件(jian)(jian)上存在(zai)的(de)應(ying)(ying)力集中、應(ying)(ying)力梯度等完全相似地在(zai)小(xiao)試樣上再現出來,從而造成試驗室結果與某些(xie)具體零(ling)件(jian)(jian)疲勞(lao)破壞之間的(de)互相脫節。
3. 表(biao)面加工(gong)狀態的(de)影響
機加工的(de)(de)(de)(de)表面總(zong)存在(zai)著高低(di)不平的(de)(de)(de)(de)加工痕跡,這些痕跡就相當于(yu)微小(xiao)缺口,在(zai)材(cai)料(liao)(liao)表面造成應力(li)集中,從而降(jiang)低(di)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)疲勞(lao)強(qiang)度(du)。試驗表明,對于(yu)鋼和(he)鋁合金,粗糙的(de)(de)(de)(de)加工(粗車)與縱向精拋光相比,疲勞(lao)極(ji)限要降(jiang)低(di)10%-20%甚至更多。材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)越(yue)高,則對表面光潔度(du)越(yue)敏感。
4. 加載經(jing)歷的影(ying)響
實(shi)際上(shang)沒有任何(he)零件是在絕對恒(heng)定的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)幅條(tiao)件下(xia)工作,材(cai)(cai)(cai)料(liao)實(shi)際工作中的(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)載(zai)和次(ci)(ci)載(zai)都會對材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)極(ji)限(xian)(xian)(xian)(xian)產生影響,試驗表明,材(cai)(cai)(cai)料(liao)普(pu)遍存在著超(chao)載(zai)損(sun)傷和次(ci)(ci)載(zai)鍛煉(lian)(lian)(lian)現(xian)象(xiang)。 所(suo)謂(wei)超(chao)載(zai)損(sun)傷是指材(cai)(cai)(cai)料(liao)在高(gao)于(yu)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)極(ji)限(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)載(zai)荷下(xia)運行(xing)達(da)到一(yi)(yi)定周(zhou)(zhou)次(ci)(ci)后,將造(zao)成(cheng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)極(ji)限(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)降。超(chao)載(zai)越高(gao),造(zao)成(cheng)損(sun)傷所(suo)需的(de)(de)(de)(de)(de)周(zhou)(zhou)次(ci)(ci)越短(duan),如圖所(suo)示。 事實(shi)上(shang),在一(yi)(yi)定條(tiao)件下(xia),少(shao)量次(ci)(ci)數的(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)載(zai)不僅(jin)不會對材(cai)(cai)(cai)料(liao)造(zao)成(cheng)損(sun)傷,由于(yu)形變強化、裂紋尖端鈍(dun)化以及殘余壓應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)作用,還會對材(cai)(cai)(cai)料(liao)造(zao)成(cheng)強化,從而提高(gao)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)極(ji)限(xian)(xian)(xian)(xian)。因此,應(ying)(ying)對超(chao)載(zai)損(sun)傷的(de)(de)(de)(de)(de)概念進(jin)行(xing)一(yi)(yi)些(xie)補充和修正。 所(suo)謂(wei)次(ci)(ci)載(zai)鍛煉(lian)(lian)(lian)是指材(cai)(cai)(cai)料(liao)在低于(yu)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)極(ji)限(xian)(xian)(xian)(xian)但高(gao)于(yu)某(mou)一(yi)(yi)限(xian)(xian)(xian)(xian)值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)水平(ping)下(xia)運行(xing)一(yi)(yi)定周(zhou)(zhou)次(ci)(ci)后,造(zao)成(cheng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)極(ji)限(xian)(xian)(xian)(xian)升(sheng)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)。次(ci)(ci)載(zai)鍛煉(lian)(lian)(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)效果和材(cai)(cai)(cai)料(liao)本(ben)身的(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)有關,塑性好的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao),一(yi)(yi)般來說鍛煉(lian)(lian)(lian)周(zhou)(zhou)期要(yao)(yao)長些(xie),鍛煉(lian)(lian)(lian)應(ying)(ying)力(li)要(yao)(yao)高(gao)些(xie)方能(neng)見(jian)效。
5. 化學成分的影響(xiang)
材料的(de)疲勞強度與抗拉強度在一(yi)(yi)定條件下存在著較(jiao)密切的(de)關系,因此(ci),在一(yi)(yi)定條件下凡能提高(gao)抗拉強度的(de)合金元素,均可(ke)提高(gao)材料的(de)疲勞強度。比(bi)較(jiao)而(er)言,碳是(shi)影響材料強度的(de)最主要因素。而(er)一(yi)(yi)些在鋼中形成夾雜(za)物的(de)雜(za)質元素則對疲勞強度產生不利影響。
6. 熱處理和顯微組織的影響
不(bu)同的(de)(de)(de)(de)熱(re)處理(li)狀態會(hui)得(de)到(dao)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)顯(xian)(xian)微組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),因此,熱(re)處理(li)對疲勞強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),實質(zhi)上(shang)就是(shi)顯(xian)(xian)微組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。同一成(cheng)份(fen)的(de)(de)(de)(de)材料,由于(yu)熱(re)處理(li)不(bu)同,雖然(ran)可以得(de)到(dao)相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)(de)靜強(qiang)度(du),但(dan)由于(yu)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)不(bu)同,疲勞強(qiang)度(du)可在相(xiang)(xiang)當大的(de)(de)(de)(de)范圍內變(bian)化。 在相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)水平時,片狀珠(zhu)光體(ti)的(de)(de)(de)(de)疲勞強(qiang)度(du)明顯(xian)(xian)要低于(yu)粒(li)狀珠(zhu)光體(ti)。同是(shi)粒(li)狀珠(zhu)光體(ti),其(qi)滲碳體(ti)顆粒(li)越細(xi)小,則(ze)疲勞強(qiang)度(du)越高。 顯(xian)(xian)微組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)對材料疲勞性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),除了和各種組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)本身(shen)的(de)(de)(de)(de)機械性(xing)能(neng)特性(xing)有關外,還和晶粒(li)度(du)以及復合組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)中組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)分布特征有關。細(xi)化晶粒(li)可提高材料的(de)(de)(de)(de)疲勞強(qiang)度(du)。
7. 夾雜(za)物的影響
夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)本身或由(you)它而(er)產(chan)生的(de)(de)(de)孔洞相當(dang)于(yu)微(wei)小(xiao)缺口,在(zai)(zai)交變(bian)載荷作用下將產(chan)生應(ying)力(li)(li)(li)集中(zhong)(zhong)(zhong)和(he)(he)應(ying)變(bian)集中(zhong)(zhong)(zhong),成(cheng)為疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)斷(duan)裂(lie)的(de)(de)(de)裂(lie)紋源,對(dui)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)能造成(cheng)不(bu)(bu)良影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)對(dui)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)僅取決于(yu)夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)種(zhong)類(lei)、性(xing)(xing)質、形(xing)狀、大(da)小(xiao)、數量(liang)和(he)(he)分布,而(er)且還取決于(yu)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)水(shui)平以及外加(jia)應(ying)力(li)(li)(li)水(shui)平及狀態等(deng)(deng)(deng)因(yin)素。 不(bu)(bu)同(tong)類(lei)型的(de)(de)(de)夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)其機械和(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理性(xing)(xing)能不(bu)(bu)同(tong),和(he)(he)母(mu)(mu)材(cai)(cai)性(xing)(xing)能之間的(de)(de)(de)差異不(bu)(bu)同(tong),對(dui)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)(ye)不(bu)(bu)同(tong)。一般說來,易(yi)變(bian)形(xing)的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)(ru)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu))對(dui)鋼的(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)能影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)較(jiao)小(xiao),而(er)脆性(xing)(xing)夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)(ru)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、硅酸鹽(yan)等(deng)(deng)(deng))則有較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)危(wei)害(hai)。 比基體(ti)膨(peng)脹系數大(da)的(de)(de)(de)夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)(ru)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu))因(yin)在(zai)(zai)基體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)生壓應(ying)力(li)(li)(li)而(er)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)小(xiao),而(er)比基體(ti)膨(peng)脹系數小(xiao)的(de)(de)(de)夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)(ru)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁等(deng)(deng)(deng))因(yin)在(zai)(zai)基體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)生拉應(ying)力(li)(li)(li)而(er)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)大(da)。 夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)與母(mu)(mu)材(cai)(cai)結(jie)(jie)合的(de)(de)(de)緊密程度(du)(du)(du)也(ye)(ye)會影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)。硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)易(yi)于(yu)變(bian)形(xing),和(he)(he)母(mu)(mu)材(cai)(cai)結(jie)(jie)合緊密,而(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)易(yi)于(yu)脫離(li)母(mu)(mu)材(cai)(cai),造成(cheng)應(ying)力(li)(li)(li)集中(zhong)(zhong)(zhong)。由(you)此可(ke)知,從夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)類(lei)型來說,硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)較(jiao)小(xiao),而(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、氮(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)硅酸鹽(yan)等(deng)(deng)(deng)則是危(wei)害(hai)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)。 不(bu)(bu)同(tong)加(jia)載條(tiao)件(jian)下,夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)對(dui)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)也(ye)(ye)不(bu)(bu)同(tong),在(zai)(zai)高載條(tiao)件(jian)下,無論(lun)有沒(mei)有夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai),外加(jia)載荷均足(zu)以使材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)產(chan)生塑性(xing)(xing)流變(bian),夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)較(jiao)小(xiao),而(er)在(zai)(zai)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)極限應(ying)力(li)(li)(li)范圍,夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)造成(cheng)局(ju)部應(ying)變(bian)集中(zhong)(zhong)(zhong)成(cheng)為塑性(xing)(xing)變(bian)形(xing)的(de)(de)(de)控制因(yin)素,從而(er)強(qiang)(qiang)烈(lie)地影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)。也(ye)(ye)就是說,夾(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)主要是影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)極限,對(dui)高應(ying)力(li)(li)(li)條(tiao)件(jian)下的(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)明顯。 材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)純凈度(du)(du)(du)是由(you)熔煉工(gong)藝過(guo)程決定的(de)(de)(de),因(yin)此,采(cai)用凈化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)冶煉方法(如(ru)(ru)真空熔煉、真空除氣(qi)和(he)(he)電渣重熔等(deng)(deng)(deng))均可(ke)有效降低鋼中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)雜(za)(za)(za)(za)(za)質含量(liang),改善材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)能。
8. 表(biao)面性能(neng)變化及殘(can)余應(ying)力的影響
表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)狀態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)除前已提(ti)及(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)光潔度(du)(du)(du)(du)外(wai),還包(bao)括表(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)及(ji)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)應(ying)力(li)(li)(li)(li)對(dui)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。表(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)可(ke)(ke)以是表(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)成分(fen)和(he)組織不同(tong)所引(yin)(yin)起(qi),也(ye)可(ke)(ke)以是表(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)因形(xing)(xing)(xing)(xing)變(bian)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)而引(yin)(yin)起(qi)。 滲碳、氮化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)和(he)碳氮共滲等(deng)(deng)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)除了可(ke)(ke)以增加(jia)(jia)零件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐磨性(xing)之外(wai),還是提(ti)高(gao)零件疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du),特別是提(ti)高(gao)耐腐蝕(shi)疲勞(lao)和(he)咬蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)手段(duan)。 表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)對(dui)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)主要取決于加(jia)(jia)載方式、滲層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳氮濃度(du)(du)(du)(du)、表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)硬度(du)(du)(du)(du)及(ji)梯度(du)(du)(du)(du)、表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)硬度(du)(du)(du)(du)與(yu)心部(bu)硬度(du)(du)(du)(du)之比、層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)深以及(ji)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)所形(xing)(xing)(xing)(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)壓(ya)應(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小和(he)分(fen)布等(deng)(deng)因素。大量試驗(yan)表(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming),只要是先加(jia)(jia)工缺(que)口(kou)(kou)后(hou)經化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li),則一(yi)般(ban)說(shuo)來(lai)缺(que)口(kou)(kou)越(yue)(yue)尖銳,疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)也(ye)越(yue)(yue)多。 不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)載方式下(xia),表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)對(dui)疲勞(lao)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)也(ye)不同(tong)。軸向加(jia)(jia)載時(shi),由(you)于不存(cun)在(zai)(zai)應(ying)力(li)(li)(li)(li)沿層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)深分(fen)布不均的(de)(de)(de)(de)(de)(de)現象,表(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)相(xiang)同(tong)。在(zai)(zai)這種(zhong)情況下(xia),表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)只能(neng)改善表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲勞(lao)性(xing)能(neng),由(you)于心部(bu)材(cai)(cai)料(liao)未得(de)到強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua),因而疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)有(you)限。在(zai)(zai)彎(wan)曲(qu)和(he)扭(niu)轉條(tiao)件下(xia),應(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)布集中(zhong)(zhong)(zhong)于表(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng),表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)形(xing)(xing)(xing)(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)應(ying)力(li)(li)(li)(li)和(he)這種(zhong)外(wai)加(jia)(jia)應(ying)力(li)(li)(li)(li)疊加(jia)(jia),使(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)實(shi)際承(cheng)受的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)降(jiang)低,同(tong)時(shi),由(you)于表(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua),因而能(neng)有(you)效(xiao)地提(ti)高(gao)彎(wan)曲(qu)和(he)扭(niu)轉條(tiao)件下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)。 和(he)滲碳、氮化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)以及(ji)碳氮共滲等(deng)(deng)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)相(xiang)反(fan),如(ru)果零件在(zai)(zai)熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)過程中(zhong)(zhong)(zhong)脫(tuo)碳,使(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)降(jiang)低,則會(hui)使(shi)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)大幅度(du)(du)(du)(du)降(jiang)低。同(tong)樣,表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)鍍(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(如(ru)鍍(du)Cr、Ni等(deng)(deng))由(you)于鍍(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂紋造成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺(que)口(kou)(kou)效(xiao)應(ying)、鍍(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)在(zai)(zai)基體金屬中(zhong)(zhong)(zhong)引(yin)(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)拉應(ying)力(li)(li)(li)(li)以及(ji)電鍍(du)過程中(zhong)(zhong)(zhong)氫氣(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)浸入導到氫脆(cui)等(deng)(deng)原(yuan)因,使(shi)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)降(jiang)低。 采用感應(ying)淬(cui)火、表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)火焰淬(cui)火以及(ji)低淬(cui)透性(xing)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)薄殼(ke)淬(cui)火,均可(ke)(ke)獲得(de)一(yi)定深度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)硬度(du)(du)(du)(du)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng),并在(zai)(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)形(xing)(xing)(xing)(xing)成有(you)利的(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)壓(ya)應(ying)力(li)(li)(li)(li),因而也(ye)是提(ti)高(gao)零件疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)方法。 表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)滾壓(ya)和(he)噴(pen)丸等(deng)(deng)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li),由(you)于能(neng)在(zai)(zai)試樣表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)形(xing)(xing)(xing)(xing)成一(yi)定深度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)(xing)變(bian)硬化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng),同(tong)時(shi)使(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)產生殘(can)(can)(can)(can)余(yu)壓(ya)應(ying)力(li)(li)(li)(li),因而也(ye)是提(ti)高(gao)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)途徑。