A. 什么叫钢材的疲劳断裂影响钢材疲劳强度的因素有哪些
钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续反复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。
钢材的疲劳强度取决于构造状况(应力集中程度和残余应力)、作用的应力幅、反复荷载的
循环次数。
B. 疲劳强度都有哪些影响因素
疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力,称为疲劳强度或疲劳极限。实际上,金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。
影响疲劳强度的因素:
1、屈服强度
材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系,一般来说,材料的屈服强度越高,疲劳强度也越高,因此,为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度,或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说,细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。
2、表面状态
最大应力多发生在弹簧材料的表层,所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。
材料表面粗糙度愈小,应力集中愈小,疲劳强度也愈高。材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。随着表面粗糙度的增加,疲劳极限下降。在同一粗糙度的情况下,不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同,如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时,由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象,这样就降低了弹簧的疲劳强度。
对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。都可以提高弹簧的疲劳强度。
3、尺寸效应
材料的尺寸愈大,由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高,产生表面缺陷的可能性也越大,这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。
4、冶金缺陷
冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析,等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源,会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施,可以大大提高钢材的质量。
5、腐蚀介质
弹簧在腐蚀介质中工作时,由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源,在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢,疲劳极限仅为空气中的10%~25%。腐蚀对弹簧疲劳强度的影响,不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关,而且与工作寿命有关。所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时,应将工作寿命考虑进去。
在腐蚀条件下工作的弹簧,为了保证其疲劳强度,可采用抗腐蚀性能高的材料,如不锈钢、非铁金属,或者表面加保护层,如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。实践表明镀镉可以大大提高弹簧的疲劳极限。
6、温度
碳钢的疲劳强度,从室温到120℃时下降,从120℃到350℃又上升,温度高于350℃以后又下降,在高温时没有疲劳极限。在高温条件下工作的弹簧,要考虑采用耐热钢。在低于室温的条件下,钢的疲劳极限有所增加。
C. 影响金属材料疲劳强度大小的因素有哪些
影响疲劳的因素很多,具体说来包括:1.模具温度因素:预热温度、模具表面温度、模具高温保持时间、冷却速度;2.材料的性能:热膨胀系数、热传导系数、高温屈服强度、抗回火性、蠕变强度、延展性等;3.模具设计方面:圆角、孔、尖角、粗糙表面等应力集中的部位。希望对你有所帮助。
D. 钢材的抗疲劳强度机理主要是什么钢材和混凝土的抗疲劳强度是静拉力拉伸强度的多少
钢材抗疲劳主要是受到其承受的荷载决定,确切的说是应力幅决定。受到的应力幅越大,应力循环次数越多,就越容易疲劳破坏。
疲劳破坏包括裂纹形核、裂纹扩展和破坏三个阶段。构件存在缺陷或应力集中时,会导致较早形核。
疲劳强度与静力拉伸强度没有直接关系。特别是对于焊接结构,由于疲劳主要由焊缝控制,所以疲劳强度与拉伸强度无关。
E. 影响钢材疲劳强度的因素是什么采取什么措施防止钢材的疲劳破坏
外部因素:1.工作条件包括载荷条件(应力状态,应力比,过,次载情况回,平均应力)载荷频率,环境答温度,环境介质
内部因素:1.力学上的:尺寸效应,表面粗糙度,缺口效应,残余应力(残余压应力提高疲劳强度,残余压应力降低疲劳强度)等
2.材料内部组织,合金成分:如结构钢,其中的碳能够强化基体,同时又可形成弥散碳化物进行弥散强化,提高材料的变形抗力,阻止疲劳裂纹的产生,从而提高疲劳强度,其他的合金元素可提高钢材的淬透性和改善钢材的强韧性来影响疲劳强度的。
从材料的热处理和组织来看,正火组织的疲劳强度最低,淬火回火的组织疲劳强度较高,回火马氏体的疲劳强度最高,回火托氏体次之,回火索氏体最低;淬火钢中若存在未溶铁素体和未转变的残余奥氏体,或是非马氏体组织,因他们都是比马氏体软的组织容易过早形成疲劳裂纹,会降低疲劳强度。
另外钢材中的非金属类夹杂物和冶金缺陷都会降低疲劳强度,因为这些都是萌生疲劳裂纹的发源地。
提高钢材疲劳强度的措施:降低应力集中,降低表面粗糙度,采用表面强化(表面喷丸,滚压,表面热处理,表面化学热处理如渗碳,渗氮等工艺),使用材料时注意材料纤维组织的方向,沿着纤维的方向疲劳强度高。
F. 什么叫钢结构疲劳破坏,影响疲劳破坏的因素有那些
一、疲劳破坏现象
钢材在连续反复荷载作用下会发生疲劳破坏,这种疲劳破坏在钢结构和钢构件中同样会发生。与钢材发生疲劳破坏的不同处在于钢结构和钢构件由于制作或构造上的原因总会存在缺陷,而这些缺陷就成为裂缝的起源,在疲劳破坏过程中,可以认为不存在裂纹形成这个阶段。
因此,钢结构和钢构件疲劳破坏的阶段为裂纹的扩展和最后断裂两个阶段。裂纹的扩展是十分缓慢的,而断裂是在裂纹扩展到一定尺寸时瞬间完成的。在裂纹扩展部分,断口因经反复荷载频繁作用的磨合,表面光滑而且愈近裂纹源愈光滑,而瞬面断裂的裂口比较粗糙并呈颗粒状,具有脆性断裂的特征。
二、影响疲劳强度的因素
影响疲劳强度的主要因素是应力集中,这同样是影响钢结构和钢构件疲劳强度的主要因素。但在钢结构和钢构件中,产生应力集中的原因则极为复杂,因此钢结构和钢构件的疲劳强度的计算比钢材的要困难得多。
(6)钢板的疲劳强度跟什么有关系扩展阅读:
裂纹形成机理:
从微观角度分析,金属裂纹形成中最常见解释为滑移带开裂。随着载荷作用循环次数的不断增加,金属焊接结构材料内部晶体的位错密度不断加大,当位错密度增大到一定值时,晶体内部形成位错纠结,进而构成高密度的位错带和低密度的位错区域,这些区域对位错运动产生了阻碍作用。
在疲劳载荷继续作用下,位错之间相互作用,并向高能到低能方向转化,逐渐形成位错胞,继而发展成为亚晶结构。在这种方式下,晶体内部位错的演变和相互运动,导致金属内部出现滑移带。
滑移带的产生顺序一般是出现滑移线、形成滑移带和形成驻留滑移带这三部分。在疲劳载荷的循环作用下,首先在金属材料内部薄弱晶粒上出现位错运动,这种运动导致金属表面留下痕迹,即滑移线。在持续循环次数作用下,滑移线不断累积,逐渐形成滑移带。
而滑移带不断的被循环载荷挤入和挤出晶界面时,滑移带则转变成驻留滑移带。痕迹就是由驻留滑移带在材料表面留下的,当这种痕迹作用足够深时,便形成了初始的裂纹。因此,驻留滑移带是裂纹形成的关键因素。
G. 金属材料疲劳试验中影响材料疲劳强度的因素有哪些
钢结构的疲劳破坏
一、疲劳破坏现象
钢材在连续反复荷载作用下会发生疲劳破坏,这种疲劳破坏在钢结构和钢构件中同
样会发生.与钢材发生疲劳破坏的不同处在于钢结构和钢构件由于制作或构造上的原
因总会存在缺陷,而这些缺陷就成为裂缝的起源,在疲劳破坏过程中,可以认为不存在裂
纹形成这个阶段.因此,钢结构和钢构件疲劳破坏的阶段为裂纹的扩展和最后断裂两个阶段.裂纹的扩展是十分缓慢的,而断裂是在裂纹扩展到一定尺寸时瞬间完成的.在裂纹扩展部分,断口因经反复荷载频繁作用的磨合,表面光滑而且愈近裂纹源愈光滑,而瞬面断裂的裂口比较粗糙并呈颗粒状,具有脆性断裂的特征.
二、影响疲劳强度的因素
在钢材的疲劳破坏中提到影响疲劳强度的主要因素是应力集中.这同样是影响钢结构和钢构件疲劳强度的主要因素.但在钢结构和钢构件中,产生应力集中的原因则极为复杂,因此钢结构和钢构件的疲劳强度的计算比钢材的要困难得多.
钢结构和钢构件在截面突然改变处都会产生应力集中,如梁与柱的连接节点、柱脚、
梁和柱的变截面处以及截面形孔等削弱处.此外,对于非焊接结构,有钢材表面的凹凸
麻点、刻痕,轧钢时的夹渣、分层,切割边的不平整,冷加工产生的微裂纹以及螺栓孔等
等.对于焊接结构还有焊缝外形及其缺陷,缺陷包括气孔、咬肉、夹渣、焊根、起弧和灭弧处的不平整、焊接裂纹等等.
除此之外,还有结构和构件中的残余应力以及结构和构件所处的环境等都会对其疲劳强度有影响.在有腐蚀性介质的环境中,疲劳裂纹扩展的速率会受到不利的影响.
H. 影响零件疲劳强度的因素主要有哪些
影响工件疲劳寿命的因素很多,有应力集中、零件尺寸、表面状态、环境介质、加载顺序和频率等,其中前三种最为主要。
1.应力集中的影响:零件受载时,在几何形状突然变化处,如圆角、孔、凹槽等,要产生应力集中,对应力集中敏感还与材料有关,常用有效应力集中系数(可查有关手册)来考虑应力集中对疲劳强度的影响。材料的强渡极限越高,对应力集中越敏感。如果在同一个截面上同时有几个应立集中源时,应该采用其中最大有效应力集中系数进行计算。
2.尺寸的影响:零件尺寸的大小对疲劳强度的影响可以用尺寸系数(可以查有关手册)来表示。当其他条件相同时,尺寸越大,对零件疲劳强度的影响越显著。原因是由于材料的晶粒较粗大,出现缺陷的概率大,同时机械加工后表面冷作硬化层(对疲劳强度有利)相对较薄。
3. 表面状态的影响:零件表面质量对疲劳强度的影响可以用表面状态系数(可以查有关手册)来表示。铸铁对于加工后的表面状态很不敏感,可以取钢的强度极限极高,表面越粗糙,表面状态系数越低,所以用高强度合金钢制造的零件,为了使疲劳强度有所提高,其表面应该有较高的加工质量。此外,还可以采取下列措施来改善表面。
I. 钢材疲劳强度与哪些因素有关
我不怎么记得了,但我记得,钢材的疲劳强度因焊接和非焊接而不同,非焊接的钢回材的疲劳强度答和应力集中程度和最大最小应力比有关,而焊接钢材的疲劳强度则和最大最小应力比是没有关系的,与应力集中程度和最大应力及最小应力或者应力幅有关.其他细节等我回学校再查书告诉你.
J. 2. 什么叫钢材的疲劳钢材的疲劳破坏属于什么性质的破坏影响钢材疲劳强度的
什么叫钢材的疲劳?
钢材在循环应力多次反复作用下裂纹生成、裂纹扩展、以至钢材断裂破坏的现象称为钢材的疲劳或疲劳破坏。
钢材的疲劳破坏属于什么性质的破坏?
对于钢材,在疲劳破坏之前并没有明显的变形,是一种突然发生的断裂,断口平直,属于反复荷载作用下的脆性破坏。
影响钢材疲劳强度的主要因素有哪些?
一、工作条件
1.载荷频率:在一定范围内可以提高疲劳强度;
2.次载锻炼:低于疲劳极限的应力称为次载。金属在低于疲劳极限的应力下先运转一定次数之后,则可以提高疲劳极限,这种次载荷强化作用称为次载锻炼。这种现象可能是由于应力应变循环产生的硬化及局部应力集中松弛的结果。
3.温度:温度降低,疲劳强度升高,温度升高,疲劳强度降低。
4.腐蚀介质:具有腐蚀性的环境介质因使金属表面产生蚀坑缺陷,将会降低材料疲劳强度而产生腐蚀疲劳。腐蚀疲劳曲线无水平线段.即不存在无限寿命的疲劳极限,只有条件疲劳极限。
二.表面状态及尺寸因素的影响
1.应力集中:机件表面的缺口应力集中,往往是引起疲劳破坏的主要原因。一般用kt表示应力集中程度,用kf和qf说明应力集中对疲劳强度的影响程度。
2.表面状态
(1)表面粗糙度:愈低,材料的疲劳极限愈高;愈高,疲劳极限愈低。材料强度愈高,表面粗糙度对疲劳极限的影响愈显著。表面加工方法不同,所得到的粗糙度不同。
(2)抗拉强度:愈高的材料,加工方法对其疲劳极限的影响愈大。因此,用高强度材料制造受循环载荷作用的机件时,其表面必须经过更加仔细的加工,不允许有*痕、擦伤或者大的缺陷,否则会使疲劳极限显著降低。
3.尺寸因素:机件尺寸对按劳强度也有较大的影响,在弯曲、扭转载荷作用下其影响更大。一般来说,随着机件尺寸的增大,其疲劳强度下降,这种现象称为疲劳强度尺寸效应。其大小可用尺寸效应系数表示。
三.表面强化及残余应力的影响
表面强化处理具有双重作用:提高表层强度;提供表层残余压应力,抵消一部分表层拉应力。
表面强化的方法通常有表面喷丸和滚压,表面淬火及表面化学热处理等。
四.材料成分及组织的影响
1.合金成分:合金成分是决定材料组织结构的基本要素,在各类结构工
程材料中,结构钢的疲劳强度最高,所以应用十分广泛。
在结构钢中,碳是影响疲劳强度的重要元素,当硬度>hrc40,疲劳强度随
碳的含量增加而增加。过高,疲劳强度下降。其它合金元素在钢中的作
用,主要是通过提高钢的淬透性和改善钢的强韧性来影响疲劳强度的。
2显微组织:
(1)细化晶粒能提高疲劳强度的原因,从疲劳裂纹沿晶界开裂的位错塞
积机制不难理解。另外,细化晶粒还可提高滑移形变抗力,抑制循环滑移
带的形成和开裂,增加裂纹扩展的晶界阻力,这些也都有利于提高疲劳强
度。
(2)结构钢的热处理组织有正火组织、淬火回火组织及等温淬火组织三
种类型。一般正火组织因碳化物为片状其疲劳强度最低,淬火回火组织因
碳化物为粒状其疲劳强度比正火的高.而且随着回火温度的不同,其弥散
碳化物的大小、数量及基体的强度也不同,从而疲劳强度也不同。