影響無（wú）縫鋼管材料疲勞強度的八大因素

    山東羞羞视频在线免费無縫（féng）鋼管材料的（de）疲勞強度對各種外在因素和內在因素都極為敏感。外在因素包括零（líng）件的形狀和尺寸、表麵（miàn）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、純淨度和殘餘應力等。這些因素的細微變化，均會造成材料疲勞性能的波（bō）動甚至大幅度變化。
   各種因素（sù）對疲（pí）勞強度的影響（xiǎng）是疲勞（láo）研（yán）究的重要方麵，這種研究將為零件合理的結構設計、以（yǐ）及正確選（xuǎn）擇無縫鋼管材料和合理製訂各種冷熱加工工藝提供依據，以保證零件具有高的疲勞性能（néng）。
1.應（yīng）力集中的影響
常規所講的疲勞強（qiáng）度（dù），都是（shì）用（yòng）精心加工的光滑試樣測得的（de），然而，實際（jì）機械零件都不可避免地存在著不同形式的缺口，如台階、鍵槽、螺紋（wén）和油孔等。這些缺口的存在造成應力集中，使缺口根部的最大實際應力遠大於零件所承受的名義應力，零件的疲勞破壞往往從這裏開始（shǐ）。
理（lǐ）論應力集中（zhōng）係數Kt ：在理想的（de）彈性條件下，由彈性理論求得的，缺口根部的最大實際應（yīng）力與名義應力的比（bǐ）值。
有（yǒu）效應力集中係數（或疲勞應力集中係數）Kf：光滑（huá）試樣的疲勞（láo）極限σ-1與缺口試樣疲勞極限σ-1n的比值。
有效應力集中係數不（bú）僅（jǐn）受構（gòu）件尺寸和形狀的（de）影響，而且（qiě）受材料的物理（lǐ）性質（zhì）、加工、熱處理等多種因素的影響。
有效應力集中係數（shù）隨著缺口（kǒu）尖銳程度的（de）增加而增加，但通常小於理論應（yīng）力集中係數。
疲勞缺口敏感度係數q：疲勞缺口敏感度（dù）係數表示材（cái）料對疲勞缺口的敏感程度，由下式計算。
q的數（shù）據範圍是0-1，q值越小，表征無縫鋼管材料對缺口越不敏感。試驗表明，q並（bìng）非純粹是材料常（cháng）數，它仍然和缺（quē）口尺寸有關，隻有當缺口半徑大（dà）於一定值後，q值才（cái）基本與缺口無關，而且（qiě）對於不同材料或處理狀態，此半徑值也不同。
2.尺寸因素的影響
由於材料本身組織的不均勻（yún）性以及內部缺陷的（de）存（cún）在，尺寸增（zēng）加造成材料破壞概率的增加，從而降低材料（liào）的疲勞極限。尺寸效應的存在，是把試驗（yàn）室小試（shì）樣測得的疲勞數據運用（yòng）於（yú）尺寸實際（jì）零件中的一（yī）個重要問題，由於不可能把實際尺寸的零件上（shàng）存在的應力集中、應力梯度（dù）等（děng）完全相似地在小試樣上再（zài）現出來（lái），從而造成（chéng）試驗室結果與某些具體零件疲勞（láo）破壞之間的互相脫節。
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（jiā）工痕跡，這些痕跡就相當於微小缺（quē）口，在材料表麵造成應力集中（zhōng），從而降低材料的疲勞強度。試驗表明，對於鋼和鋁合金，粗糙的加工（粗車）與縱向精拋光相比，疲勞極限要降低10%－20%甚至更多。材（cái）料（liào）的強度越高，則對表麵光潔度越敏感。
4.加載經曆的影（yǐng）響
實際上沒有任何零件是在絕對恒定的（de）應力幅條件下工作，材料實際工（gōng）作中的超載和次（cì）載都會對材料的疲勞極限產生影響（xiǎng），試驗表明，材料普遍存在著超載損傷和次載鍛煉現象（xiàng）。
所謂超載損傷是（shì）指材（cái）料在高於疲勞極限的載（zǎi）荷下運行達到一定（dìng）周次後，將造（zào）成（chéng）材（cái）料疲勞極限的（de）下降。超載越高，造成損傷所需（xū）的周次越短，如圖1所示。

    事實上，在（zài）一定條件下，少量次數的超載不（bú）僅不會對材料造成損傷，由於形變強化（huà）、裂紋尖端（duān）鈍化以及（jí）殘餘壓應力的作用，還會對材料（liào）造成強化，從而提高材料（liào）的疲勞極限（xiàn）。因此，應對超載損傷的概念進行（háng）一些補（bǔ）充和修正。所謂次載鍛煉是指材料在低（dī）於疲勞極限但高於某一限值的應力水平下運行一定周次（cì）後，造成材（cái）料疲（pí）勞極限升高的現（xiàn）象（xiàng）。次載鍛煉的效果（guǒ）和材料本身的（de）性能有（yǒu）關，塑性好的材料，一般來說鍛（duàn）煉周（zhōu）期要（yào）長（zhǎng）些，鍛煉應力要高些方能見效。
5.化（huà）學成分的影響
材料的疲勞強度與抗拉強度在一定條件（jiàn）下存（cún）在著較密切的關係，因此，在一定條件下凡能提高抗拉強度的合金元素，均可提高材料的疲勞強度。比較而言，碳是影響材料強度的最主要因素。而一些在鋼中形成夾（jiá）雜物的雜質元素則對（duì）疲勞強度產生不利影響。
熱處理和顯微組織的影響不同的熱（rè）處理狀態會得到不同的顯微組織，因此，熱處理對疲勞強度的影響，實質（zhì）上就是（shì）顯微（wēi）組（zǔ）織的影響。同一成份的材料，由於熱處理不同，雖然可（kě）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內變化。
    在相同的（de）強度水平時（shí），片狀珠光體的（de）疲勞強度明顯要低於粒狀珠光體。同是粒狀珠（zhū）光體，其滲碳體顆粒越細小，則疲勞強度越高。
顯微組織對材（cái）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（yǒu）關外，還和晶粒度以及複合組織中組織的（de）分布特征有關。細化晶粒可提高材料的疲勞強度。
6.夾雜物的影響
夾雜物本身或由它而產生的孔洞（dòng）相當於微小缺口，在交變載荷作用下將產生應力集中和應（yīng）變（biàn）集中，成為疲勞斷裂的裂（liè）紋源，對材料的疲勞性能造成不良影響。夾雜物對疲勞強（qiáng）度的影響不僅取決（jué）於夾雜物的種類、性質、形狀、大小、數量和分布，而且還取決於材料的強度水平以（yǐ）及外加應（yīng）力水平及狀態等因素。
不同類型的夾雜（zá）物其機械和物理性能不（bú）同，和母材性能之間的（de）差異不同，對疲勞性（xìng）能的影響也不（bú）同。一般說來，易變形的塑性夾雜物（如硫（liú）化物）對鋼的疲勞性能影響較（jiào）小，而脆性夾雜物（如氧化物、矽酸鹽（yán）等）則有較大的危害。
   比基體膨脹係數大的夾雜物（如硫化物）因在基體中產生（shēng）壓應力而影響小，而比基體膨脹係數小的夾雜（zá）物（如氧化（huà）鋁等）因在基體中產生拉應力而影響大。
   夾雜物與母材（cái）結合的緊密程度也會影響（xiǎng）疲勞（láo）強度（dù）。硫化物易於變形（xíng），和母材結合緊密，而氧化物易於脫離（lí）母材，造成應力集中。由此可知，從夾（jiá）雜物（wù）的類型來說，硫化物的影響較小，而氧化物、氮化物和矽酸（suān）鹽等則是危害較大的。
   不同加載條件下（xià），夾雜物對材料疲勞性能的影響也不同，在高載條件下，無（wú）論有沒（méi）有夾雜物的存在，外加載荷均足以使材料（liào）產生塑性流變，夾雜物的影響（xiǎng）較小，而在材（cái）料（liào）的疲勞極（jí）限應力範圍，夾雜物的存在造成局部應變集中成為塑性變形的控製因素（sù），從而強烈（liè）地影（yǐng）響材料的疲勞（láo）強度。也就是說，夾雜物的存在主（zhǔ）要是影響（xiǎng）材料的疲勞極限，對高應力條（tiáo）件下的疲勞強度影響不明顯（xiǎn）。
材料的純淨度是由熔煉工藝（yì）過程決定的，因此（cǐ），采用（yòng）淨化冶煉方法（如真空（kōng）熔煉、真空除氣和電渣（zhā）重熔等）均可有效降低鋼中的雜質含量，改（gǎi）善材料的疲勞性能。
7.表麵性能變化及殘餘應力的影響
表麵狀態（tài）的影響除前（qián）已提及的表麵光潔度外，還包括表層機（jī）械性（xìng）能的變（biàn）化及殘餘應力（lì）對疲勞強度的影響。表層機械性能的變化可以是表（biǎo）層化學成分和組織不同所引起（qǐ），也（yě）可（kě）以（yǐ）是表層（céng）因形變強化而引起（qǐ）。
滲碳、氮化和碳氮共滲等表麵熱處理除（chú）了可以增加零件的耐磨性之外，還是提（tí）高零件疲勞強度，特別是提（tí）高耐腐蝕（shí）疲勞和咬蝕（shí）的一種有效（xiào）手段。
表麵（miàn）化學熱處理對疲勞強度的影響主要取決於加載方式、滲層中的碳氮（dàn）濃度、表麵硬（yìng）度及梯度、表麵硬度與心部硬度之比、層深以及表麵處理所形成的（de）殘餘壓應（yīng）力的大小和分布等因素。大（dà）量（liàng）試驗表明，隻（zhī）要是先加工（gōng）缺口後經化學熱處（chù）理，則一般說來缺口越尖銳，疲勞強度的提高也越多。
不同的加載方（fāng）式下，表麵處理對疲勞性能的影響也不同。軸向加載時，由於不存在（zài）應力沿層深分布不均的現象（xiàng），表層和層下的應力（lì）相同。在這種情況下（xià），表麵處（chù）理隻能改善表麵層的疲勞性能，由於心部材料（liào）未得到強（qiáng）化，因而（ér）疲勞強度的提高（gāo）有（yǒu）限。在彎曲和扭轉條件下，應力的（de）分布集中於表層（céng），表麵處理形成的殘餘（yú）應力和這種外加應力疊加，使表麵實際（jì）承受的應（yīng）力降低，同時（shí），由於表層（céng）材料的強化，因而能有效地提高彎曲和扭轉條件下的疲勞強度（dù）。
    和滲碳、氮化以及碳氮共滲等化學熱（rè）處理相反，如果零件在熱處理過（guò）程中脫碳，使表層的強度降低，則會使源（yuán）利通無縫鋼管材料的疲勞強度大幅度降低。同樣，表麵鍍層（如鍍Cr、Ni等）由於鍍層中的裂紋（wén）造成的缺口效應、鍍層在基體無縫鋼管中引起的殘餘拉應力以及電鍍（dù）過程中氫氣的浸入導到氫（qīng）脆等原因，使疲勞（láo）強度降低。
    采用感應淬火、表麵火焰淬火以及低淬透（tòu）性鋼的薄殼淬火，均可（kě）獲（huò）得一定深度的表麵硬度化層，並（bìng）在表層形成有利的殘餘壓應力（lì），因而也是提高零件疲勞強度的（de）有效方（fāng）法。
   表麵滾壓和噴丸等處理，由於（yú）能在試樣表麵形成一定深（shēn）度的形變硬化層，同（tóng）時使表麵產生殘餘壓應力，因而也（yě）是提高疲勞強度的有效途徑。