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防止金属疲劳失效的措施
时间：2011-01-11 浏览次数：651
本文摘要：提高金属零件的疲劳抗力是防止零件发生疲劳断裂的根本措施，工 程上常采用以下几种办法来提高零件的疲劳抗力。1、降低作用于零
提高金属零件的疲劳抗力是防止零件防止金属疲劳失效的措施
时间：2011-01-11 浏览次数：651
本文摘要：提高金属零件的疲劳抗力是防止零件发生疲劳断裂的根本措施，工 程上常采用以下几种办法来提高零件的疲劳抗力。1、降低作用于零
提高金属零件的疲劳抗力是防止零件发生疲劳断裂的根本措施，工程上常采 用以下几种办法来提高零件的疲劳抗力。
1、 降低作用于零件危险部位上的实际应力
当零件表面存在缺陷、表面粗糙及表面有应力集中时，都会加速裂 纹的萌生。因此，设计中应尽量避免应力集中，如避免复杂的型面、注意截面尺 寸的圆滑过渡，提高表面光洁度、防止表面划伤以及避免表面缺陷和软点等；制 造工艺要确保缺口质量，有缺口的零件应避免选用缺口敏感的材料：
结构中的残余拉应力会叠加在工作应力上，增加总的应力水平。尤 其是复杂的焊接结构，设计不当或焊接工艺不良都会引起较大的焊接残余应力， 这往往是造成疲劳失效的重要原因，因此，在结构允许的情况下，焊后应进行去 应力退火以消除残余应力。
2、 采用滚压或喷丸使表面强化
由于表面强化可以在零件表面产生很高的残余压应力，从而延缓或 抑制疲劳裂纹在表面的萌生，即使表面有小的微裂纹，裂纹也不易扩展。
滚压强化工艺适用于轴类及圆形零件，各种缺口或沟槽的圆角根 部，它不适合于形状复杂的零件。缺口滚压后其疲劳极限大幅度提高，有的甚至 比未滚压的光滑试样强度还高。
喷丸强化工艺在渗碳淬火后的齿轮，钢板弹簧等零件中得到了广泛的应用。 喷丸强化对疲劳表现出下列特点：
（1） 材料的强度越高，强化效果越显著；
（2） 与其他材料相比较，钢的强化效果最高；
（3） 缺口零件的强化效果比光滑零件的高；
（4） 对承受弯曲、扭转的零件，亦即有应力梯度的零件是有效的，而对承 受拉一压等应力均匀分布的零件作用较弱;
只对高周疲劳有效，而对低周疲劳作用不大，因为材料在高应变幅或 高应力幅下要产生塑性变形，使应力松弛，这样残余压应力便不能保持；
对渗碳淬火的零件，要注意层深和心部强度的控制，较浅的层深有利 于获得表层高的残余压应力，同时心部强度不能过高，否则，反会导致表面拉应 力。
3、 表面进行热处理
表面淬火及表面化学热处理，既能获得表硬心韧的综合力学性能， 又能在零件表层获得残余压应力，从而能有效地提高零件疲劳抗力。
表面淬火和化学热处理的表层强化效果及残余压应力的大小，因工 艺方法和硬化层深浅而不同。渗氮层的表面残余压应力最大，渗碳层和表面淬火 层的次表层残余压应力最大，喷丸层和滚压层的表面残余压应力比渗氮的还大， 但在强化层下又出现较大的残余拉应力，因而比较复杂，为了防止次表层萌生裂 纹，对强化层厚度应有一定的要求。
4、 复合强化
复合强化是将以上各种表面强化重复结合的一种表面强化工艺，如 渗氮加表面淬火、渗碳加喷丸、表面淬火加喷丸、表面淬火加滚压等，以更进一 步提高表面强度和表层残余压应力，从而更有效地提高疲劳抗力。
5、 减少夹杂物
钢中夹杂物是在冶炼时形成的，它对疲劳强度有明显的影响，尤其