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(ying)力集(ji)中的影響
常規所(suo)(suo)講的(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du),都是用(yong)精心加(jia)工(gong)的(de)(de)光(guang)滑試(shi)樣測得的(de)(de),然而(er)(er)(er),實際(ji)(ji)機械零(ling)件都不(bu)可避免地存在(zai)著不(bu)同(tong)形式的(de)(de)缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou),如臺階、鍵槽、螺紋和油孔等。這些缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)的(de)(de)存在(zai)造成(cheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)集(ji)中,使缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)根(gen)部的(de)(de)最大實際(ji)(ji)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)遠大于零(ling)件所(suo)(suo)承受(shou)的(de)(de)名義應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li),零(ling)件的(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)破壞往(wang)往(wang)從這里(li)開始。 理(li)論(lun)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)集(ji)中系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)Kt:在(zai)理(li)想的(de)(de)彈(dan)性條件下(xia),由彈(dan)性理(li)論(lun)求(qiu)得的(de)(de),缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)根(gen)部的(de)(de)最大實際(ji)(ji)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)與(yu)名義應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)比值(zhi)。 有(you)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)集(ji)中系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(或疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)集(ji)中系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu))Kf:光(guang)滑試(shi)樣的(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)極(ji)限σ-1與(yu)缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)試(shi)樣疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)極(ji)限σ-1n的(de)(de)比值(zhi)。 有(you)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)集(ji)中系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)不(bu)僅受(shou)構件尺寸和形狀的(de)(de)影(ying)響(xiang),而(er)(er)(er)且受(shou)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)物理(li)性質(zhi)、加(jia)工(gong)、熱處(chu)理(li)等多(duo)種因素(su)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。 有(you)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)集(ji)中系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨著缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)尖銳程度(du)的(de)(de)增(zeng)加(jia)而(er)(er)(er)增(zeng)加(jia),但通常小于理(li)論(lun)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)集(ji)中系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)。 疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)敏(min)感(gan)度(du)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)q:疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)敏(min)感(gan)度(du)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)表示材(cai)料(liao)(liao)對疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)的(de)(de)敏(min)感(gan)程度(du),由下(xia)式計算(suan)。 q的(de)(de)數(shu)(shu)據范(fan)圍是0-1,q值(zhi)越(yue)小,表征材(cai)料(liao)(liao)對缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)越(yue)不(bu)敏(min)感(gan)。試(shi)驗(yan)表明(ming),q并非純粹是材(cai)料(liao)(liao)常數(shu)(shu),它仍然和缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)尺寸有(you)關,只有(you)當缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)半徑大于一定值(zhi)后,q值(zhi)才基(ji)本與(yu)缺(que)(que)(que)口(kou)(kou)(kou)(kou)無關,而(er)(er)(er)且對于不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)(liao)或處(chu)理(li)狀態,此半徑值(zhi)也不(bu)同(tong)。
2. 尺(chi)寸因素的(de)影(ying)響
由于材(cai)料(liao)(liao)本身組織的(de)(de)不均勻(yun)性以(yi)及內部缺陷(xian)的(de)(de)存(cun)在(zai),尺(chi)寸增加(jia)造成材(cai)料(liao)(liao)破(po)壞(huai)概率的(de)(de)增加(jia),從(cong)而(er)降(jiang)低材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)疲勞(lao)極限(xian)。尺(chi)寸效(xiao)應的(de)(de)存(cun)在(zai),是把(ba)試驗(yan)室(shi)小試樣測(ce)得的(de)(de)疲勞(lao)數據運用于大尺(chi)寸實際(ji)零(ling)(ling)件(jian)(jian)(jian)中(zhong)的(de)(de)一(yi)個重(zhong)要問(wen)題(ti),由于不可能把(ba)實際(ji)尺(chi)寸的(de)(de)零(ling)(ling)件(jian)(jian)(jian)上存(cun)在(zai)的(de)(de)應力集(ji)中(zhong)、應力梯度等完全相似地在(zai)小試樣上再(zai)現出來,從(cong)而(er)造成試驗(yan)室(shi)結果與某些具體(ti)零(ling)(ling)件(jian)(jian)(jian)疲勞(lao)破(po)壞(huai)之間的(de)(de)互相脫(tuo)節(jie)。
3. 表面加工狀態的影響
機加(jia)工的表(biao)面總存在著高(gao)低不平的加(jia)工痕(hen)跡,這(zhe)些痕(hen)跡就相當于(yu)微小缺口,在材料(liao)(liao)(liao)表(biao)面造成應(ying)力集中(zhong),從而降(jiang)低材料(liao)(liao)(liao)的疲勞強度(du)。試驗(yan)表(biao)明,對(dui)于(yu)鋼和鋁合金,粗(cu)糙的加(jia)工(粗(cu)車)與縱向精拋光相比,疲勞極限(xian)要降(jiang)低10%-20%甚至(zhi)更多。材料(liao)(liao)(liao)的強度(du)越高(gao),則(ze)對(dui)表(biao)面光潔度(du)越敏感。
4. 加載經歷的影響
實際上沒有(you)任何零件(jian)(jian)是(shi)在(zai)絕對(dui)恒定(ding)的(de)應(ying)力幅條件(jian)(jian)下(xia)工(gong)作,材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)實際工(gong)作中的(de)超載(zai)(zai)和(he)(he)次(ci)(ci)(ci)載(zai)(zai)都會(hui)對(dui)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)疲(pi)勞極(ji)限(xian)(xian)產生影響,試(shi)驗表(biao)明(ming),材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)普遍存在(zai)著超載(zai)(zai)損(sun)(sun)傷(shang)和(he)(he)次(ci)(ci)(ci)載(zai)(zai)鍛(duan)煉現(xian)象。 所(suo)謂(wei)超載(zai)(zai)損(sun)(sun)傷(shang)是(shi)指(zhi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)在(zai)高(gao)于疲(pi)勞極(ji)限(xian)(xian)的(de)載(zai)(zai)荷(he)下(xia)運(yun)行(xing)(xing)達到(dao)一(yi)(yi)(yi)定(ding)周(zhou)次(ci)(ci)(ci)后,將造成材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)疲(pi)勞極(ji)限(xian)(xian)的(de)下(xia)降。超載(zai)(zai)越(yue)(yue)高(gao),造成損(sun)(sun)傷(shang)所(suo)需的(de)周(zhou)次(ci)(ci)(ci)越(yue)(yue)短,如圖所(suo)示。 事實上,在(zai)一(yi)(yi)(yi)定(ding)條件(jian)(jian)下(xia),少量次(ci)(ci)(ci)數的(de)超載(zai)(zai)不僅不會(hui)對(dui)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)造成損(sun)(sun)傷(shang),由于形(xing)變強(qiang)化、裂紋尖端鈍化以及殘(can)余壓應(ying)力的(de)作用(yong),還會(hui)對(dui)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)造成強(qiang)化,從而(er)提高(gao)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)疲(pi)勞極(ji)限(xian)(xian)。因此,應(ying)對(dui)超載(zai)(zai)損(sun)(sun)傷(shang)的(de)概念進行(xing)(xing)一(yi)(yi)(yi)些補充和(he)(he)修正。 所(suo)謂(wei)次(ci)(ci)(ci)載(zai)(zai)鍛(duan)煉是(shi)指(zhi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)在(zai)低(di)于疲(pi)勞極(ji)限(xian)(xian)但(dan)高(gao)于某一(yi)(yi)(yi)限(xian)(xian)值的(de)應(ying)力水平下(xia)運(yun)行(xing)(xing)一(yi)(yi)(yi)定(ding)周(zhou)次(ci)(ci)(ci)后,造成材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)疲(pi)勞極(ji)限(xian)(xian)升高(gao)的(de)現(xian)象。次(ci)(ci)(ci)載(zai)(zai)鍛(duan)煉的(de)效果和(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)本身(shen)的(de)性(xing)能(neng)有(you)關,塑性(xing)好的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao),一(yi)(yi)(yi)般來說(shuo)鍛(duan)煉周(zhou)期要長些,鍛(duan)煉應(ying)力要高(gao)些方(fang)能(neng)見(jian)效。
5. 化學成分的(de)影響
材料的(de)疲(pi)勞強度與抗拉強度在(zai)一(yi)定條件(jian)(jian)下(xia)存在(zai)著(zhu)較(jiao)密切的(de)關系,因此,在(zai)一(yi)定條件(jian)(jian)下(xia)凡能提(ti)高(gao)抗拉強度的(de)合金元(yuan)素,均可提(ti)高(gao)材料的(de)疲(pi)勞強度。比較(jiao)而(er)言,碳是影響材料強度的(de)最主(zhu)要因素。而(er)一(yi)些在(zai)鋼中形成夾雜(za)物的(de)雜(za)質元(yuan)素則對疲(pi)勞強度產生不利影響。
6. 熱處理和(he)顯微組織的影響(xiang)
不(bu)同(tong)的(de)(de)熱(re)處理狀(zhuang)態(tai)會得到(dao)不(bu)同(tong)的(de)(de)顯微(wei)組(zu)織(zhi)(zhi),因此,熱(re)處理對疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)的(de)(de)影(ying)響,實質上就是顯微(wei)組(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)影(ying)響。同(tong)一(yi)成份的(de)(de)材料(liao)(liao),由于熱(re)處理不(bu)同(tong),雖然可(ke)以得到(dao)相(xiang)同(tong)的(de)(de)靜強度(du),但(dan)由于組(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)不(bu)同(tong),疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)可(ke)在(zai)相(xiang)當大(da)的(de)(de)范圍內變(bian)化。 在(zai)相(xiang)同(tong)的(de)(de)強度(du)水平時(shi),片狀(zhuang)珠(zhu)(zhu)光體的(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)明顯要低于粒(li)(li)狀(zhuang)珠(zhu)(zhu)光體。同(tong)是粒(li)(li)狀(zhuang)珠(zhu)(zhu)光體,其(qi)滲碳體顆粒(li)(li)越細小,則疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)越高(gao)。 顯微(wei)組(zu)織(zhi)(zhi)對材料(liao)(liao)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)性(xing)能的(de)(de)影(ying)響,除了和各種(zhong)組(zu)織(zhi)(zhi)本(ben)身的(de)(de)機(ji)械性(xing)能特性(xing)有(you)關外(wai),還和晶粒(li)(li)度(du)以及復(fu)合組(zu)織(zhi)(zhi)中組(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)分(fen)布特征有(you)關。細化晶粒(li)(li)可(ke)提(ti)高(gao)材料(liao)(liao)的(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)勞(lao)(lao)強度(du)。
7. 夾雜(za)物的(de)影響
夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)本身或由(you)它(ta)而(er)(er)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)孔洞相當(dang)于(yu)(yu)微小(xiao)(xiao)(xiao)缺口,在(zai)(zai)(zai)交變(bian)載(zai)荷作用下將產生(sheng)應(ying)(ying)力(li)(li)集(ji)(ji)中(zhong)和(he)應(ying)(ying)變(bian)集(ji)(ji)中(zhong),成(cheng)為疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)斷裂的(de)(de)(de)(de)(de)裂紋源(yuan),對(dui)(dui)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)造成(cheng)不良影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)。夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)對(dui)(dui)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)不僅(jin)取(qu)決于(yu)(yu)夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)種(zhong)類、性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)、形(xing)狀、大(da)小(xiao)(xiao)(xiao)、數量(liang)和(he)分(fen)布,而(er)(er)且還取(qu)決于(yu)(yu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)水(shui)平以(yi)(yi)及外加(jia)應(ying)(ying)力(li)(li)水(shui)平及狀態等(deng)因(yin)(yin)(yin)素。 不同(tong)(tong)類型的(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)其機(ji)械(xie)和(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)不同(tong)(tong),和(he)母材(cai)(cai)(cai)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)之間的(de)(de)(de)(de)(de)差異不同(tong)(tong),對(dui)(dui)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)也(ye)不同(tong)(tong)。一般說來,易(yi)變(bian)形(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu))對(dui)(dui)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao),而(er)(er)脆性(xing)(xing)(xing)(xing)夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、硅(gui)酸鹽(yan)(yan)等(deng))則(ze)有(you)(you)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)危害。 比基(ji)(ji)體膨脹系數大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu))因(yin)(yin)(yin)在(zai)(zai)(zai)基(ji)(ji)體中(zhong)產生(sheng)壓應(ying)(ying)力(li)(li)而(er)(er)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)小(xiao)(xiao)(xiao),而(er)(er)比基(ji)(ji)體膨脹系數小(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(如(ru)氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)等(deng))因(yin)(yin)(yin)在(zai)(zai)(zai)基(ji)(ji)體中(zhong)產生(sheng)拉(la)應(ying)(ying)力(li)(li)而(er)(er)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)大(da)。 夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)與母材(cai)(cai)(cai)結合的(de)(de)(de)(de)(de)緊(jin)密(mi)程度(du)(du)也(ye)會影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)強(qiang)度(du)(du)。硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)易(yi)于(yu)(yu)變(bian)形(xing),和(he)母材(cai)(cai)(cai)結合緊(jin)密(mi),而(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)易(yi)于(yu)(yu)脫(tuo)離母材(cai)(cai)(cai),造成(cheng)應(ying)(ying)力(li)(li)集(ji)(ji)中(zhong)。由(you)此(ci)可(ke)知,從夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)類型來說,硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao),而(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、氮化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)硅(gui)酸鹽(yan)(yan)等(deng)則(ze)是危害較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)。 不同(tong)(tong)加(jia)載(zai)條件下,夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)對(dui)(dui)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)也(ye)不同(tong)(tong),在(zai)(zai)(zai)高(gao)載(zai)條件下,無論(lun)有(you)(you)沒有(you)(you)夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai),外加(jia)載(zai)荷均足以(yi)(yi)使材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)產生(sheng)塑(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)流變(bian),夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao),而(er)(er)在(zai)(zai)(zai)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)極限(xian)應(ying)(ying)力(li)(li)范(fan)圍,夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)造成(cheng)局(ju)部應(ying)(ying)變(bian)集(ji)(ji)中(zhong)成(cheng)為塑(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)變(bian)形(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)控制因(yin)(yin)(yin)素,從而(er)(er)強(qiang)烈地影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)強(qiang)度(du)(du)。也(ye)就是說,夾(jia)(jia)(jia)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)主(zhu)要是影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)極限(xian),對(dui)(dui)高(gao)應(ying)(ying)力(li)(li)條件下的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)強(qiang)度(du)(du)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)不明顯。 材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)純凈度(du)(du)是由(you)熔(rong)煉(lian)工藝(yi)過程決定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de),因(yin)(yin)(yin)此(ci),采用凈化(hua)(hua)冶煉(lian)方法(如(ru)真(zhen)空熔(rong)煉(lian)、真(zhen)空除氣和(he)電渣重熔(rong)等(deng))均可(ke)有(you)(you)效降低鋼中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)雜(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)(za)質(zhi)含量(liang),改善材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)勞(lao)(lao)(lao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。
8. 表面性能變化及殘余應力的影響
表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)狀態的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)除(chu)前(qian)已(yi)提(ti)及的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)光潔度(du)(du)(du)(du)(du)外,還(huan)包括表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)機械性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)及殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)對(dui)(dui)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)機械性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)可(ke)以(yi)(yi)是表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)和(he)(he)組織不(bu)同(tong)(tong)所引起,也(ye)(ye)可(ke)以(yi)(yi)是表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)因(yin)形變(bian)強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)而(er)引起。 滲碳(tan)、氮化(hua)(hua)和(he)(he)碳(tan)氮共(gong)滲等表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)熱(re)處理(li)除(chu)了可(ke)以(yi)(yi)增(zeng)加零件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)耐磨性(xing)之外,還(huan)是提(ti)高(gao)(gao)零件(jian)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du),特別(bie)是提(ti)高(gao)(gao)耐腐蝕疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)和(he)(he)咬蝕的(de)(de)(de)(de)(de)一種有(you)效(xiao)(xiao)手段(duan)。 表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)化(hua)(hua)學(xue)熱(re)處理(li)對(dui)(dui)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)主要取決于(yu)加載(zai)方(fang)式、滲層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)氮濃度(du)(du)(du)(du)(du)、表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)及梯度(du)(du)(du)(du)(du)、表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)與(yu)心部硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)之比、層(ceng)(ceng)(ceng)深(shen)以(yi)(yi)及表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)處理(li)所形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)殘余(yu)壓應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小和(he)(he)分(fen)布等因(yin)素。大(da)量試驗表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)明,只要是先加工缺口(kou)(kou)后經化(hua)(hua)學(xue)熱(re)處理(li),則(ze)一般說(shuo)來缺口(kou)(kou)越尖(jian)銳(rui),疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)也(ye)(ye)越多。 不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)加載(zai)方(fang)式下,表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)處理(li)對(dui)(dui)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)也(ye)(ye)不(bu)同(tong)(tong)。軸(zhou)向加載(zai)時,由(you)(you)于(yu)不(bu)存在(zai)應(ying)(ying)力(li)沿層(ceng)(ceng)(ceng)深(shen)分(fen)布不(bu)均(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)現象(xiang),表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)層(ceng)(ceng)(ceng)下的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)相同(tong)(tong)。在(zai)這種情(qing)況(kuang)下,表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)處理(li)只能(neng)(neng)(neng)改善表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)(neng)(neng),由(you)(you)于(yu)心部材(cai)料(liao)未得(de)到強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua),因(yin)而(er)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)有(you)限(xian)。在(zai)彎曲(qu)和(he)(he)扭(niu)轉條(tiao)件(jian)下,應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)布集中于(yu)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng),表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)處理(li)形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)和(he)(he)這種外加應(ying)(ying)力(li)疊加,使(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)實際(ji)承(cheng)受的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)降低(di),同(tong)(tong)時,由(you)(you)于(yu)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua),因(yin)而(er)能(neng)(neng)(neng)有(you)效(xiao)(xiao)地(di)提(ti)高(gao)(gao)彎曲(qu)和(he)(he)扭(niu)轉條(tiao)件(jian)下的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)。 和(he)(he)滲碳(tan)、氮化(hua)(hua)以(yi)(yi)及碳(tan)氮共(gong)滲等化(hua)(hua)學(xue)熱(re)處理(li)相反,如果零件(jian)在(zai)熱(re)處理(li)過(guo)(guo)程中脫碳(tan),使(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)降低(di),則(ze)會(hui)使(shi)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)大(da)幅度(du)(du)(du)(du)(du)降低(di)。同(tong)(tong)樣,表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)鍍層(ceng)(ceng)(ceng)(如鍍Cr、Ni等)由(you)(you)于(yu)鍍層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)紋(wen)造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)缺口(kou)(kou)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)、鍍層(ceng)(ceng)(ceng)在(zai)基體金屬中引起的(de)(de)(de)(de)(de)殘余(yu)拉應(ying)(ying)力(li)以(yi)(yi)及電鍍過(guo)(guo)程中氫(qing)氣的(de)(de)(de)(de)(de)浸入導到氫(qing)脆等原因(yin),使(shi)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)降低(di)。 采用感應(ying)(ying)淬(cui)火、表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)火焰淬(cui)火以(yi)(yi)及低(di)淬(cui)透性(xing)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)薄(bo)殼淬(cui)火,均(jun)可(ke)獲得(de)一定深(shen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)化(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng),并在(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)形成(cheng)有(you)利的(de)(de)(de)(de)(de)殘余(yu)壓應(ying)(ying)力(li),因(yin)而(er)也(ye)(ye)是提(ti)高(gao)(gao)零件(jian)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)(xiao)方(fang)法。 表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)滾(gun)壓和(he)(he)噴丸等處理(li),由(you)(you)于(yu)能(neng)(neng)(neng)在(zai)試樣表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)形成(cheng)一定深(shen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)形變(bian)硬(ying)化(hua)(hua)層(ceng)(ceng)(ceng),同(tong)(tong)時使(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)產生殘余(yu)壓應(ying)(ying)力(li),因(yin)而(er)也(ye)(ye)是提(ti)高(gao)(gao)疲(pi)(pi)(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)(xiao)途徑(jing)。