金属疲劳是什么意思 该如何解决
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文章插图
物理原理
金属疲劳的英文术语是金属疲劳 。金属疲劳是指金属材料在交变应力作用下受到损伤的现象 。在交变压力的作用下 ， 经过一段时间后 ， 机械零件在局部高应力区域形成微小裂纹 ， 然后微小裂纹逐渐扩展甚至断裂 。疲劳损伤具有时间突然、位置局部、对环境和缺陷敏感等特点 ， 不易及时发现 ， 易造成事故 。应力幅、平均应力和循环次数是影响金属疲劳的三个主要因素 。
金属内部结构不均匀 ， 导致应力传递不平衡 ， 有些地方会成为应力集中区 。同时 ， 金属内部的缺陷也有很多细小的裂纹 。在力的持续作用下 ， 裂纹会越来越大 ， 材料中能传递应力的部分会越来越少 ， 直到其余部分不再能传递载荷 ， 金属构件才会被完全破坏 。
【金属疲劳是什么意思 该如何解决】疲劳特性
1.疲劳是一种低应力循环延迟断裂 ， 即长寿命的断裂 ， 其断裂应力水平往往低于材料的抗拉强度甚至屈服强度 。
2.疲劳是脆性断裂 。由于一般疲劳的应力水平低于屈服强度 ， 无论是韧性材料还是脆性材料 ， 在疲劳断裂前都会发生塑性变形和形状预兆 。
3.疲劳对缺陷非常敏感 。因为疲劳失效是局部开始的 ， 所以对缺陷的选择性很高 。
金属疲劳的解决方案
零件的形状和尺寸要合理 ， 避免尖角、缺口和截面的突然变化 ， 因为这些地方容易引起应力集中 ， 导致疲劳裂纹；如果尺寸增大 ， 材料的疲劳极限降低；强度越高 ， 疲劳极限降低越明显 。
只要降低零件的表面粗糙度 ， 就能提高金属表面的加工质量 。由于大多数疲劳源位于零件表面 ， 因此应尽量减少氧化、脱碳、裂纹和夹杂物等表面缺陷 。减少表面加工损伤 ， 如刀痕、磨痕、划痕等 。
金属表面应进行强化 ， 如渗碳、渗氮、表面淬火、喷丸、轧制等 ， 可有效提高疲劳强度 。这是因为表面强化处理不仅提高了表面疲劳极限 ， 而且在材料表面形成了一定深度的残余压应力 。工作时 ， 这部分压应力可以抵消一部分拉应力 ， 降低实际应力 ， 从而增加疲劳极限 。
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