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疲劳断裂的影响因素

疲劳断裂是一个十分复杂的过程,受多种内在、外在因素的影响。一般来讲,这些影响因素有些影响疲劳裂纹的萌生,有些影响疲劳裂纹的近门槛区扩展,有些影响疲劳裂纹的第二阶段扩展,有些对疲劳断裂全过程或其中几个阶段有着显著的影响。主要的影响因素包括材料的表面状态、微观组织结构、疲劳载荷和外部环境等。

(1)表面状态的影响 材料的表面对于疲劳裂纹的萌生有着十分重要的影响。对于金属构件,绝大部分的疲劳断裂均起源于表面,因此构件表面的完整性对它的疲劳性能有着决定性的影响。降低表面粗糙度值、表面强化、改善表面的组织结构和残余应力状态都能够提高构件的疲劳性能。目前工业上广泛采用的加工工艺有表面化学热处理(渗碳、渗氮、碳氮共渗等)、表面淬火、表面形变强化(喷丸、滚压等)、表面抛光、表面激光处理、表面复合强化等。

(2)微观组织结构的影响 材料的微观组织结构对疲劳断裂的每个阶段都有影响,但对疲劳裂纹的萌生和近门槛区扩展影响更为显著,对其他阶段的影响较小。

(3)疲劳载荷的影响 疲劳载荷是疲劳断裂的外在必要条件,载荷类型、载荷谱中的各种参数对疲劳都有直接影响。

(4)外部环境的影响 外部环境包括很多因素,其中两个最重要的因素是环境介质和温度。

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