影響無縫鋼管（guǎn）材料疲勞強度的八大因素

    山東香蕉视频污在线观看無縫鋼管材料（liào）的疲勞強度對（duì）各種外在因素和內在因素都極為敏感。外（wài）在因素包括零件的形狀和尺寸（cùn）、表麵光潔度及使用條件等，內在因素包括材料本身的成分，組織狀態、純淨度和（hé）殘（cán）餘應力等。這些因素的細微變化，均會造成（chéng）材料疲勞性（xìng）能的波動甚至大幅度變化。
   各種因素對疲勞強度的影響是疲勞研究的重要方麵（miàn），這種研究將為零件合理的結（jié）構設計、以（yǐ）及（jí）正確選擇無縫鋼管材料和合理（lǐ）製（zhì）訂各（gè）種冷熱加工工（gōng）藝提（tí）供依據，以保證零件具有高的疲勞性能。
1.應力集中的影響
常規所講的疲勞強度，都是用精心加工的光滑試樣測得的，然而，實際機械（xiè）零件都不可（kě）避免地存在著不同形式的缺口，如台階（jiē）、鍵槽（cáo）、螺紋和油孔等。這些缺口的存在造成應力集中（zhōng），使缺口根部的最大實際應力遠（yuǎn）大於零件所承受的名義應力，零件的（de）疲勞破壞往往從這裏（lǐ）開始。
理論應力集中係數Kt ：在理想的彈性條件下，由彈性理論求得的，缺（quē）口根部的最大（dà）實際應力與名義應力的比值。
有效應力集中係數（或疲（pí）勞應力集中係數）Kf：光滑試樣的（de）疲勞極限σ-1與缺口試（shì）樣疲勞極限σ-1n的比值。
有效應力集中係數不僅受構件尺寸和形狀的影響，而且受材料的物理性質、加工、熱處理等多種因素的影（yǐng）響。
有效應力集中係數隨（suí）著缺（quē）口尖銳程度的增加而增加，但通常小於理論應力集（jí）中係數。
疲勞缺口（kǒu）敏感（gǎn）度係（xì）數q：疲勞缺（quē）口敏感度係數表示材料對疲勞缺口（kǒu）的敏感程度，由下式計算。
q的數據範圍（wéi）是0-1，q值越（yuè）小，表征無縫鋼管材料對缺口（kǒu）越不敏感。試（shì）驗表明，q並非純粹是材料常數，它仍然和缺（quē）口尺寸有關，隻有當缺口半徑大於（yú）一定值後，q值才基本與缺口（kǒu）無關，而且對於不同材料或處理狀態，此（cǐ）半徑值也不同。
2.尺寸因素的影（yǐng）響
由於材料本身組織的不均勻性以及內部缺陷的存在，尺寸增加造成材料破壞概率的增加（jiā），從而降低材料的疲勞極限。尺寸效應的存在，是把試驗室小試樣測得的疲勞數據（jù）運用於尺寸實際零件中的一個重要問題，由於不可能（néng）把實（shí）際尺寸的（de）零件上存在的應力集中、應力梯度等完全相似地在小試樣上再（zài）現出來，從而造成試驗室結果與某些具體零件疲（pí）勞破壞之（zhī）間的互相脫節。
3.表麵加工狀態的影響
機加工的表麵總存在著高低不平的（de）加工痕跡，這些痕跡就相當於微（wēi）小缺口，在材料（liào）表（biǎo）麵造成應力集中，從而降低（dī）材料的疲勞強度。試驗表明，對於鋼和鋁合金，粗糙的加工（粗車）與縱（zòng）向精拋光相比，疲（pí）勞極限要降低10%－20%甚至更多。材料的強度越高，則對表麵光潔度越敏感。
4.加載經曆的影響
實際上沒有任何零件是在（zài）絕對恒定的應力幅條件下工作，材料實際工作中的超載和次載都會對材料的疲勞（láo）極限產生影響，試（shì）驗表（biǎo）明，材料普遍存在著超載損傷和次（cì）載鍛（duàn）煉現象。
所謂超載損傷是（shì）指材料在高於疲勞極限（xiàn）的載荷下運（yùn）行達（dá）到（dào）一定周次（cì）後，將造成材（cái）料疲勞極限的（de）下降。超載越高，造成損（sǔn）傷所需的周次越短，如圖1所示。

    事實上，在一定條件下，少量次數的超載不僅不（bú）會對材料造成損傷，由於形變強化、裂紋尖端鈍（dùn）化以及殘餘壓（yā）應力的作用，還（hái）會對材料造（zào）成強（qiáng）化，從而提高材料的疲勞極限。因此，應對超載損傷的概念進行一些補充和（hé）修正。所謂（wèi）次（cì）載鍛煉是指材料（liào）在低於疲勞極限但高於某一（yī）限值的應力水平下（xià）運（yùn）行一定周次後，造成材料疲勞（láo）極限升高的現象。次載鍛煉（liàn）的效果（guǒ）和材料本身的性能（néng）有關，塑性（xìng）好的材料，一般來說鍛煉周期要長些，鍛煉應力要高些方能見效。
5.化學成分的影響
材料的疲勞強度與抗拉強度在一定條件下存在著較密切的關係，因（yīn）此，在一（yī）定條件下凡能提高抗拉（lā）強度的合金元素，均可提高材料的（de）疲勞強度。比較而言，碳是影響材料強度的最主要因（yīn）素。而一些在鋼中形（xíng）成夾雜物（wù）的雜質元素則對疲（pí）勞強度產生不（bú）利影響。
熱處理和顯微（wēi）組織的影響不同的熱處理狀態會得（dé）到不同的顯微組織，因（yīn）此，熱處理對疲勞強度的（de）影響，實質上就是顯（xiǎn）微組織的影響。同一（yī）成份的材料，由於熱處理不同，雖（suī）然（rán）可以得到相同的靜強度，但由於組織的不同，疲勞強度可在相當大的範圍（wéi）內變化。
    在相同的強度水平時，片狀珠光體的（de）疲勞強度明顯要低於粒（lì）狀珠光體。同是粒狀珠光體，其滲碳體顆粒越細小，則疲勞（láo）強度越高（gāo）。
顯微（wēi）組織（zhī）對材料疲勞性能的影響，除了和各種組織本身的機械性能特性有關外，還（hái）和晶粒度以及複合組織（zhī）中組織的分布特征有關（guān）。細化晶粒可提高材料的疲勞強度。
6.夾雜（zá）物的影響
夾雜物本身或（huò）由它而產生的孔洞相當於微小缺口，在交變載荷作用下將產生（shēng）應力集（jí）中和應變集中，成為疲勞斷裂的（de）裂紋源，對材料的疲勞性能造成不良影響。夾雜物對疲勞強度的影響不僅取決於夾雜物的種類、性質、形狀、大小、數量和分（fèn）布，而且還（hái）取（qǔ）決於材料的強度水平以及外加應力水平及狀態等因素。
不同類（lèi）型的夾雜物其機械和物理性能不同，和母材性能之間的差異不同，對疲勞性能的影響也不同（tóng）。一般說來，易變形的塑性夾雜物（如硫化物）對鋼的疲勞性（xìng）能影響較小，而脆性夾雜物（如氧化物、矽酸鹽等）則有較大（dà）的危害。
   比基體膨脹係數大的夾雜物（如硫化物）因在基體中產生（shēng）壓應力（lì）而影（yǐng）響小，而比基體膨脹係數小（xiǎo）的夾雜物（如氧化鋁等）因在基體中產生拉應（yīng）力而影響大。
   夾雜（zá）物與母材結合的緊（jǐn）密程度也會影響疲勞強度。硫化（huà）物易於變形，和母材（cái）結合（hé）緊密，而氧化物（wù）易於脫離母材，造成應力集中。由此可知，從夾雜物的類型來說，硫化物（wù）的影響（xiǎng）較小，而氧化物（wù）、氮化物和矽酸鹽等則是危害較大的。
   不同加載條件下（xià），夾雜物對（duì）材料疲勞性能的影響也不同，在高載條件下，無論有沒有夾（jiá）雜物的存在，外加載荷均（jun1）足以使材料產生塑性流變，夾雜物的影響較小，而在（zài）材（cái）料的疲勞極限應力範圍，夾雜物的存在造成局部應（yīng）變集中成為塑性變形的控製因素，從而強烈地（dì）影響材（cái）料的疲勞強度。也就是說，夾雜物的存在主要是影響材料的疲勞極限，對高應力條件下的疲勞強度影響不明顯。
材料的純淨度是由熔煉工藝過程決定的，因此，采用淨化冶煉方法（如真空熔煉、真空除氣和電渣重熔等）均可有效降低鋼中（zhōng）的雜質含量，改（gǎi）善材料的疲勞性能。
7.表麵（miàn）性能變（biàn）化及殘餘應力的影響
表麵狀態的（de）影響除前已提及的表麵光潔度外，還包括表層機械性能的變化及殘（cán）餘應（yīng）力對疲勞（láo）強度的影響（xiǎng）。表層機械性能的變化可以是表（biǎo）層化學（xué）成分和組織不同所引起，也可以是表層因形變強化而引起。
滲碳、氮化和碳氮共滲等表麵熱處理除了可以增加零件的（de）耐磨性之外，還是提高（gāo）零件疲勞強度，特別是提高耐腐蝕疲勞和咬蝕的一種有效手段。
表麵化學熱處（chù）理（lǐ）對疲勞強度（dù）的影響主要取決於加載方式、滲層（céng）中的碳氮濃度、表麵硬（yìng）度及（jí）梯度、表麵硬度與心部硬度之比、層深以及（jí）表麵處理所形成的殘餘壓應力的大小和分布等（děng）因（yīn）素。大量試驗（yàn）表明（míng），隻要是先加工缺口後經化學熱處理，則一（yī）般說來缺（quē）口越（yuè）尖銳，疲勞強度的提高（gāo）也越多（duō）。
不同的加載方式下，表麵處（chù）理（lǐ）對疲勞性能的影響也不同。軸向加載時，由於不存在應力沿層（céng）深分布不（bú）均的現象，表層和層下的應力相同（tóng）。在這種情況（kuàng）下，表麵處理隻能改善（shàn）表麵層的疲勞性能（néng），由於心部材料未得到強化，因而疲（pí）勞強度的提高有限。在彎（wān）曲和扭轉條件下，應力的分布集（jí）中於表層，表麵處理形成的殘餘應力和這種外加（jiā）應力疊加，使表（biǎo）麵實際承受的應力降低，同時，由（yóu）於表層材料的強化（huà），因而（ér）能有效地提高彎（wān）曲和扭（niǔ）轉條件下的疲勞（láo）強度。
    和滲碳、氮化（huà）以及碳氮共滲等化學熱處理相反，如果零件在熱處理過程中脫碳（tàn），使表層的強度降低，則（zé）會使香蕉视频污在线观看無縫鋼管材料的疲勞強度大幅度降低。同（tóng）樣，表麵鍍層（如（rú）鍍Cr、Ni等）由於鍍層中的裂紋造成的缺口效應、鍍（dù）層在基體無縫鋼管中引起的殘餘拉應力（lì）以及（jí）電鍍過程中（zhōng）氫氣的浸入導到氫脆等原因，使疲勞強度（dù）降低。
    采（cǎi）用感應淬火、表麵火焰（yàn）淬火以及低（dī）淬透性鋼的薄殼淬火，均可獲得一定深度的表（biǎo）麵（miàn）硬（yìng）度化層，並在表（biǎo）層形成有利的（de）殘餘（yú）壓應力，因而也是提高零件疲勞強度的有效（xiào）方法。
   表麵滾壓和噴（pēn）丸等處理，由於能在試樣表麵形成一定深度的（de）形變硬化層，同時使表麵產生殘餘壓應（yīng）力，因而也是提高疲勞強度的有（yǒu）效途徑。