山東鵬鑫鋼鐵有限公司
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夾雜物本身或由它而產生的孔洞相當于微小缺口,在交變載荷作用下將產生應力集中和應變集中,成為疲勞斷裂的裂紋源,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于夾雜物的種類、性質、形狀、大小、數量和分布,而且還取決于材料的強度水平以及外加應力水平及狀態等因素。
不同類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。一般說來,易變形的塑性夾雜物(如硫化物)對鋼的疲勞性能影響較小,而脆性夾雜物(如氧化物、硅酸鹽等)則有較大的危害。
比基體膨脹系數大的夾雜物(如硫化物)因在基體中產生壓應力而影響小,而比基體膨脹系數小的夾雜物(如氧化鋁等)因在基體中產生拉應力而影響大。
夾雜物與母材結合的緊密程度也會影響疲勞強度。硫化物易于變形,和母材結合緊密,而氧化物易于脫離母材,造成應力集中。由此可知,從夾雜物的類型來說,硫化物的影響較小,而氧化物、氮化物和硅酸鹽等則是危害較大的。
不同加載條件下,夾雜物對材料疲勞性能的影響也不同,在高載條件下,無論有沒有夾雜物的存在,外加載荷均足以使材料產生塑性流變,夾雜物的影響較小,而在材料的疲勞極限應力范圍,夾雜物的存在造成局部應變集中成為塑性變形的控制因素,從而強烈地影響材料的疲勞強度。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。
材料的純凈度是由熔煉工藝過程決定的,因此,采用凈化冶煉方法(如真空熔煉、真空除氣和電渣重熔等)均可有效降低鋼中的雜質含量,改善材料的疲勞性能。
和滲碳、氮化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,使表層的強度降低,則會使源利通冷拔無縫管材料的疲勞強度大幅度降低。同樣,表面鍍層(如鍍Cr、Ni等)由于鍍層中的裂紋造成的缺口效應、鍍層在基體冷拔無縫管中引起的殘余拉應力以及電鍍過程中氫氣的浸入導到氫脆等原因,使疲勞強度降低。
采用感應淬火、表面火焰淬火以及低淬透性鋼的薄殼淬火,均可獲得一定深度的表面硬度化層,并在表層形成有利的殘余壓應力,因而也是提高零件疲勞強度的有效方法。
表面滾壓和噴丸等處理,由于能在試樣表面形成一定深度的形變硬化層,同時使表面產生殘余壓應力,因而也是提高疲勞強度的有效途徑。
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