金属疲劳学优秀课件.ppt

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1、金属疲劳学金属疲劳学第1页，本讲稿共61页目目 录录第一章第一章 金属疲劳强度基础金属疲劳强度基础第二章第二章 金属的循环变形及低循金属的循环变形及低循 环疲劳环疲劳第三章第三章 裂纹的萌生裂纹的萌生第四章第四章 疲劳裂纹的扩展疲劳裂纹的扩展第五章第五章 影响疲劳的因素影响疲劳的因素第2页，本讲稿共61页第一章第一章 金属疲劳强度基础金属疲劳强度基础第一节 疲劳的研究历史 1839年巴黎大学教授JUPoncelet在讲课中首先使用了“金属疲劳”的概念。1850一1860年德国工程师WhLer提出了应力-寿命图和疲劳极限的概念。1870一1890年间，Gerber研究了平均应力对疲劳寿命的影响。

2、Goodman提出了考虑平均应力影响的简单理论。1920年Griffith发表了关于脆性材料断裂的理论和试验结果。发现玻璃的强度取决于所包含的微裂纹长度，Griffith理论的出现标志着断裂力学的开端。第3页，本讲稿共61页1945年Miner用公式表达出线性积累损伤理论。五十年代，力学理论上对提出应力强度因子K的概念。六十年代，MansonCoffin公式概括了塑性应变幅值和疲劳寿命之间的关系。Paris在1963年提出疲劳裂纹扩展速率dadN和应力强度因子幅值k之间的关系。1974年，美国空军颁布军用规范A-83444，从此断裂力学就成就为疲劳研究的重要理论工具。我国对疲劳现象的试验研究可

3、追溯到五十年代初期。第4页，本讲稿共61页第二节 金属疲劳的分类1.按受力方式分 a.拉压疲劳 b.弯曲疲劳 c.扭转疲劳 d.复合疲劳2.按照裁荷与时间的关系确定与否分 a.定常疲劳(即裁荷与时间有确定的函数关系)b.随机疲劳(随机裁荷作用下的疲劳)；第5页，本讲稿共61页3.按温度、介质和接触情况的不同又可分为 a.一般疲劳(空气中)和腐蚀疲劳 b.常温疲劳和高温疲劳 c.接触按劳 d.微动磨损腐蚀疲劳(也隙擦伤疲劳或咬蚀)除此之外，构件由于急骤地受热和冷却产生很大的热应力循环而导致破坏则称为热疲劳；目前比较多的研究工作是按照破坏前所经历的裁荷循环周次来划分，一般破断周次Nf104习惯称为

4、高周疲劳，Nf104105。称为低周疲劳。第6页，本讲稿共61页2.2 疲劳加载方式载荷控制软性加载软性加载：指在实验过程中载荷大小保持恒定，试样位移不受限制，疲劳损伤随加载系统的刚度变化。变形控制刚性加载刚性加载：指在实验过程中试样的位移保持不变，载荷随实验系统的刚度而变化。第7页，本讲稿共61页2.2.1疲劳加载类型弯曲疲劳第8页，本讲稿共61页旋转弯曲疲劳第9页，本讲稿共61页扭转疲劳第10页，本讲稿共61页冲击疲劳试样受到重复的冲击载荷作用，简谐载荷与冲击载荷的叠加反映了汽车，铁路建筑等机构上零部件的受载特点。轴向疲劳循环载荷是沿试样轴线方向施加的，根据载荷是否过零点有可分为拉拉型（p

5、=0)和拉压型两种。第11页，本讲稿共61页第三节 疲劳的曲线图 1.3.1 疲劳寿命曲线的测定 测定材料的SN曲线的试验步骤如下：取812根相同的试样，对第一根试样上加交变应力S1，通常可取S1=2 b/3，经N1周循环后断裂。对第二根试样加应力S2，可取S 2=2 b/5，经N 2次循环后断裂。这样，逐次递减应力，就可得到3、4、5、6、7等点。假定第七根试样在S7应力下经过107循环仍然不断，且S6与S7两点间隔相当大，则可稍微提高应力到S8。如果经过107循环之后仍然不断，且SS6-S8,，小于S 8的10，也小于1kgfmm2，则S8可认为是材料的疲劳极限。第12页，本讲稿共61页

6、在工程上测定疲劳极限常使用升降法。升降法也称高低法。用这种方法测定疲劳极限时，先根据以往的经验，对疲劳极限作一粗略的估计。在此应力水平上试验第一个试样。若该试样在达到所规定的循环次数之前就破坏了，则将应力降低一级进行第二级试验；反之，则增加一级进行试验。对以后的试样，也按这个方法一个接一个地相继试验下去。试验中应合理地选取应力增量，使得整个试验在四到五级的应力水平上进行。1.3.2 S-N曲线的绘制逐点描迹法 直线拟合法：其中常用就是最小二乘法第13页，本讲稿共61页1.3.3 疲劳曲线全图 第14页，本讲稿共61页第15页，本讲稿共61页 动态蠕变断口呈现疲劳特征，即有裂纹萌生、扩展和瞬断三

7、个区域。而准静断没有这些特征，其断裂机理完全与韧性断裂一样。第16页，本讲稿共61页第二章第二章 金属的循环变形金属的循环变形第一节 静态和准静态加载工程应力：S=P/A0 工程应变：e=(Li-L0)/L0真 应 力：=P/Ai 真 应 变：=ln(Li/L0)=S(1+e)=ln(1+e)第17页，本讲稿共61页 在不断加大负荷的情况下，材料的形变行为如右图所示，虚线表示塑性材料的工程应力应变曲线，实线表示同一种材料的真实应力应变曲线。A点之后出现塑性流变第18页，本讲稿共61页第二节 循环加载的滞后回线2.2.1 滞后回线 当材料在弹性范围内循环加载时，应力和应变彼此仅与弹性模量E有关，

8、呈线性函数关系。在非弹性范围内循环加载时，材料的应力应变关系就较为复杂，如图所示。滞后环的面积等于一次负荷循环中所产生的变形功。循环加裁时的滞后环第19页，本讲稿共61页2.2.2 包辛格（Baushinger)效应 在做反复的拉-压试验的发现，一个试样在正向变形后(例如拉伸)，再继续正向形变就比较困难，但进行反向形变(压缩)反而变得容易了。金属这种经过于先加载产生微量塑性变形,然后再同向加载则使弹性极限升高；反向加载则弹性极限降低的现 象叫做包辛格效应。这个现象是可逆的。包辛格效应的数值可以用同一应力下拉伸曲线和压缩曲线上应变的差值来表示 (图中的)，此值被称为包辛格应变。第20页，本讲稿共

9、61页2.2.3 玛辛（Masing)特性 在应力增量相同的阶梯加载循环变形中，将滞后回线的最低的点都移至坐标原点，如果幅值不同的回线能重合在一起，则称该材料具有玛辛特性。否则为非玛辛材料。第21页，本讲稿共61页2.2.4 材料的记忆特性 所谓的记忆特性是指材料在经过某一个大应变幅值下循环后，当减少应力幅值或改变循环特征进行循环后再回到原来大应变幅值下循环。这时的循环回线如果和最初的循环回线重合，就说明材料具有“记忆”特性。第三节 循环硬化和软化 金属在低循环疲劳的初期，由于交变应力的作用、会出现循环硬化或软化现象。第22页，本讲稿共61页 如果试样在恒定的应力幅 作用下发生循环形变，则试样

10、的应变不定值，如图(b),(c)所示，在（b)中，应变幅值随循环次数增加而减小，最后达到以稳定值这过程称为循环硬化。相反（c)中应变逐渐增大，呈现循环软化。第23页，本讲稿共61页 恒应变使滞后回线形状第24页，本讲稿共61页第四节 循环应力-应变曲线2.4.1 循环应力一应变曲线比较表达式 K-循环强度系数 n-循环应变硬化指数第25页，本讲稿共61页2.4.2 循环应力一应变曲线的测试方法（1）单级实验法 根据不同的应变范围 t可得到相应的稳定应力范围 。以 t 2为横坐标，2为纵坐标，划出的-曲线。（2）多级实验法（3）增级法第26页，本讲稿共61页第五节 循环疲劳寿命 通常总应变范围包

11、括弹性应变和塑性应变两部分。其中：代入则有：第27页，本讲稿共61页图2.10 循环应力-寿命曲线上式是传统的S-N曲线和M-C曲线的迭加，结果如图2.10中上部曲线所示。它既反映了长寿命区的弹性应变寿命关系，又反映了短寿命区的塑性应变寿命关系。在图2.10中，两条直线 e-Nf和 p-Nf的交点所对应的疲劳寿命NT 称为过渡疲劳寿命。当Nf=NT 时，弹性应变范围与塑性应变范围相等，可以认为弹性应变所造成的损伤与塑性应变所造成的损伤是一样的。第28页，本讲稿共61页第三章第三章 裂纹的萌生裂纹的萌生第一节 疲劳裂纹萌生的部位 大量光学和电子显微镜的观察指出，存在着三种主要类型的疲劳裂纹形核地

12、点。它们是驻留滑移带、晶拉间界和表面夹杂物(或第二相相界)。3.1.1 从晶界萌生疲劳裂纹 Laird曾提出一种模型，由于晶体滑移，在某些较敏感的晶界上形成台阶。当它达到一定的高度时，会因应力集中而产生裂纹。产生这种晶界裂纹必须满足一定的几何条件。晶界是大角度的。第29页，本讲稿共61页相邻两晶粒内的主要沿移系统上的滑移必须指向晶界。滑移要在长距离内进行。晶界与自由表面的交线应该和应力轴成一定的角度。当晶界与晶粒相比，晶界强度较弱的情况下，使晶界开裂所需的应力要比在晶粒内部造成沿移带开裂所需的应力低很多。此时更容易在晶界萌生疲劳裂纹。除了晶界之外，孪晶界也可能成为疲劳裂纹萌生的处所。3.1.2

13、 在非金属夹杂物(或第二相)处萌生疲劳裂纹 从非金属夹杂物处萌生疲劳裂纹大致可分为三种情况：夹杂物本身开裂，复合非金用夹杂物内界面的分离；夹杂物与基体之间界面的脱开。后一种生核方式比较普遍。第30页，本讲稿共61页第二节 疲劳裂纹萌生的孕育期 从工程应用的角度出发，把开始产生0.1mm长度疲劳裂纹的应力循环周次，作为裂纹萌生的孕育期N0。疲劳裂纹萌生的孕育期N0取决于材料的性能(强度、塑性)、缺口尖锐度、应力水平和表面强化效果。第31页，本讲稿共61页第三节 疫劳裂纹萌生机制3.3.1 Wood机制 Wood机制是一个最直观的机制，Wood认为疲劳形变时，其滑移特点图3.1所示。在这种情况下试

14、样表面出现A、B等所示的类似“缺口”处。因此，在疲劳过程中，形变就集中在这些“缺口”处，最后形成裂纹。这样的挤出与侵入的形成或驻留滑移带表现的沟状外观就很容易得到解释。图3.1 疲劳裂纹形成的Wood机制第32页，本讲稿共61页3.3.2 Neuman 模型 在相互平行的滑移面上，粗活移形成微裂纹，如图3.2所示。裂纹从粗滑移台阶开始，在拉伸时图中a滑移面1开始激活，大量同号位错排列在这个滑移面内；滑移的结果在表面处又造成应力集中，促使在同一拉伸载荷下滑移面2激活，于是形成位错组态b。同号位错逐渐在滑移面2上塞积。在随后的压缩过程中，沿移面1和2上塞积的位错反向运动构成组态c。假设图中A处的面

15、没有重新接合，只是宏观地贴合在一起，那么c既可以代表在A处产生了微裂纹。第33页，本讲稿共61页图3.2 裂纹萌生的Neuman模型3.3.3 Cotterll-Hull 模型其萌生过程如图3.3所示。在拉应力作用下，最有利的F-R源S1开始激活。例如图3.3（a）中一负位错滑出，在P处留下一个滑移台阶。在同一半循环中，随着拉应力的增加，另一个F-R源S2开始激活。由于正位错滑出，可以在Q处留下一个滑移台阶如图3.3（b）所示。在压应力作用的半个循环中，由于在第34页，本讲稿共61页新位置上F-R源S1的激活，正位错滑出后留下一个反向滑移台阶P，如图3.3(c)所示。在同一循环中随着压应力的增

16、加，由于在新位置上FR源S2的激活，负位错滑出后又留下一个反向滑移台阶Q。最后便形成了图3.3（d）的挤出QQ和侵入PP。按上述模型应力连续循环下去，挤出的高度和侵入的深度就不断增加，而其宽度不变。图3.3 疲劳裂纹萌生的Cottrell-Hull模型第35页，本讲稿共61页3.3.4 位错偶极子塞积模型 驻留滑移带和疲劳裂纹二者之间有内在的联系，在表现形式上是“挤入”和“挤出”，它和疲劳裂纹是彼此一致的现象。图3.4表示了材料表面取向有利的晶粒中，由于位错偶极子塞积而造成的“挤入”和“挤出”。在滑移带上要形成裂纹应当满足应力条件和能量条件。图3.4 疲劳过程中偶极子群的形成及“挤出”“挤入”

17、的形成应力条件：能量条件：第36页，本讲稿共61页第四节 腐蚀条件下疲劳裂纹的萌生腐蚀反应：氢脆：氢原子通过扩散进入金属内部，它使金属原子结合力下降，基体脆化或者形成很脆的氢化物，这种以阴极放出氢导致的滞后破坏称为氢脆。在腐蚀介质中由于驻留滑移带中与可动位错相联系的金属原子要比用围的金属原子更加活泼，势必造成驻留沿移带优先被腐蚀，同时还将导致表面的应变能的释放和表第37页，本讲稿共61页面形变的显著增加。腐蚀坑起到应力集中点的作用，成为疲劳裂纹源。另一方面，金属表面保护膜被破坏使腐蚀反应放出的氢原子沿着滑移面由扫动位错带入钢中，在钢的表皮下产生气泡，产生很大的氢气压力，通过塑性变形加速膨胀，导

18、致显微裂纹萌生。同时循环载荷和氢的交互作用下形成位错塞积群，从而产生疲劳裂纹核心，萌生疲劳裂纹。第38页，本讲稿共61页第四章第四章 疲劳裂纹的扩展疲劳裂纹的扩展第一节 断裂力学基本概念4.1.1 Griffith理论 Griffith认为，象玻璃这样的脆性材料，其断裂是由于表面微小裂纹的扩展所致。为此，两个新的断裂表面所增加的表面能必然小于因裂纹扩展而减少的储存的弹性应变能。发生断裂时，第39页，本讲稿共61页4.1.2 线弹性断裂力学（）裂纹张开模型 图4.1表示工程结构中常见的三种裂纹类型：型为张开型(或拉开型)，这是最常见的，也是疲劳研究 中遇到最多的一种类型；型是滑开型(或剪切)，裂

19、纹表面垂直于裂纹前缘运动并保持在裂纹平面内；型是撕开型(或平面型)。第40页，本讲稿共61页第41页，本讲稿共61页（）应力强度因子 裂纹尖端附近的弹性正应力和弹性剪应力取决于r、和K，在给定的点(r、)上这些应力分量唯一地依赖K。因此，把K称为应力场参数或应力强度因子。K的值取决于裁荷、裂纹形状和扩展方式。对于一般几何形状和加载条件下的应力强度因子，都可以从手册中查出。第42页，本讲稿共61页4.1.3 描述疲劳裂纹扩展速率的力学参量J积分的定义：在固定位移的情况下，裂纹扩展力G定义为：裂纹试样应力应变场强度的J参量：第43页，本讲稿共61页4.1.4 断裂韧度 Kc和J c 对于给定厚度的

20、试样，应力强度因子K存在着一个临界值Kc。当达到Kc这个值时，裂纹以快速（失稳）的方式扩展。J的临界值：第44页，本讲稿共61页第二节 疲劳裂纹扩展规律4.2.1 疲劳裂纹扩展规律的图示法 一个完整的疲劳裂纹扩展速率图呈“S”形，可分为三个区域。A区称为疲劳裂纹扩展的第一阶段；B区为稳定扩展阶段，称第二阶段；C区为快速扩展阶段，即第三阶段。图4.2 完整的裂纹扩展速率图第45页，本讲稿共61页 第一阶段的扩展是有一定晶体学取向的扩展，第二阶段的扩展则是不带有晶体学取向的扩展。在这两个阶段中，疲劳裂纹的扩展速度也大不相同。第一阶段裂纹的扩展速度要低的多，约为10-710-6 mm/周，第二阶段裂

21、纹的扩展速度约为10-610-3 mm/周。所以消耗在第一阶段的载荷次数可能远高于第二阶段的循环。4.2.2 门槛值应力强度因子 Kth 每种材料都有一个门槛值应力强度因子的幅值 Kth。当 Krp)。)裂纹在塑性区内扩展，即arp。将讨论第二种情况。Paris公式：描述第二和第三阶段平均应力影响的常用公式由Forman提出。Forman公式是Paris公式的变形。4.2.3 疲劳裂纹的闭合效应 在疲劳过程中，裂纹尖端经受塑性变形的材料原受到周围弹性材料的约束，裂纹面间相互贴合，出现裂纹闭合现象。裂纹在闭合的状态是不会扩展的。Kc1表示使裂纹发生第47页，本讲稿共61页闭合时的应力强度。对于给

22、定的应力强度因子幅值 K，提高应力比R就会增加有效应力强度因子幅值 Keff，因而使裂纹扩展加快，然而一旦应力强度因子的最低值Kmin大于Kc1，那么在整个循环过程中，裂纹始终都处于张开状态。有关裂纹闭合的机理，除塑形诱发闭合外，还有裂纹表面氧化和断面粗糙不平引起闭合两种。4.2.4 低循环疲劳裂纹扩展速率 在低循环中，疲劳裂纹的萌生和扩展是在大范围屈服乃至整体屈服下进行的，这时描述高周疲劳裂纹扩展速率的力学参量 K已无效，只有求助于J积分或者裂纹张开位移，二者之中J积分得到较为广泛的应用。计算循环J积分的依据是滞后回线。求的J积分后，在Paris公式中用J积分代替 K。第48页，本讲稿共61

23、页第三节 几种疲劳裂纹扩展理论4.3.1 Head理论 把有裂纹物体作为具有由三种型式连续体复合而成的排列。取其中每种型式的无限小微体，把裂纹正前面的材料看作是一排独立的刚塑性拉杆，而各在弹性模量Ew下从屈服应力Y按线性关系硬化到最大拉应力f，但无任何包辛格效应。把裂纹上下的材料和刚塑性杆排列看作是一排弹性模量为E的独立弹性拉杆，各承受远加的应力，从而直接或通过另一排靠剪力传递裁荷的微体把载构传给刚塑性杆。选托剪切微体的特性和弹性杆的长度时，使模型在裂纹中心产生正确的弹性张开量。随着接近裂纹尖端，裂纹将开始作塑性交形,逐 渐发生加工硬化，直到其延性耗尽，这时它将发生断 裂而成为主裂纹的一部分。

24、第49页，本讲稿共61页当 Y时当 Y时4.3.2 几何相似假说 这个假说是研究了一个微小的理想化横句裂口而提出的，该裂口是在承受平面应力和单轴拉伸的完全弹性无限宽板中。如果作一单位图，其标尺是取裂口长度为I而定出的，则弹性理论表明，不论实际裂口长度为多少，在从原点作一向量而定的任一点上，应力或位移都是一样的。裂纹扩展速率定与现在的裂纹长度成正比。第50页，本讲稿共61页4.3.4 累积应变假说 当裂纹长度与板宽之比值增大时，裂纹尖端的有效应力也将增大，因此当裂纹长度与板宽之比值一定时，裂纹生长速率仅取决于裂纹尖端有效应力的瞬时值。同时，裂纹尖端有效应力 t仅取决于作用在板的无裂纹静面积上的最

25、大名义应力 n。4.3.3 净面积应力理论 曾根据裂纹尖端前面的材料微体在累积了某极限量的塑性变形后发生断裂这一论点提出了各种假说。第51页，本讲稿共61页4.3.5 位错理论 当裂纹承受非平面应变(型)时，其尖端处的塑性区可以很简便地用裂纹平面上连续分布的排无限小位错来表示。根据位措排列而建立起来的理论，假定当裂纹尖端处所累积的塑性应变分布超过一临界值后，裂纹将开始生长，而当降裂纹尖端前面的连续点上超过该值后，裂纹将继续生长。因此，在理论的某一点上，假定I型的特性和型的特性相同。据这些理论估计，裂纹扩展速率与K4成正比。4.3.6 能量理论 与裂纹尖端的塑性区有关的能量与K4成正比，因此 根

26、据实现断裂机理所需的能量建立起来的理论通常将得 出，裂纹生长速率与K4成正比，这与位错理论取得 一致。第52页，本讲稿共61页第四节 疲劳裂纹扩展的物理模型4.4.1 切应变型（第一阶段）扩展机制 疲劳裂纹第一阶段的扩展机制大体上可以分为持续滑移、塑性钝化和再生核三种物理模型。（1）持续滑移模型 由于在一些持续滑移带上反复滑移将可能产生很高的位错密度，这种高密度的位错阵列中储存着相当高的应变能，这将有利于新的自由表面的产生，从而造成沿着持续滑移面发生解理断裂。（2）塑性钝化模型 裂纹在循环应力作用下，裂纹的尖端通过塑性流变而发生钝化，产生新的表面，使裂纹向前发展（3）再生核模型 在高的应变幅值

27、下，由反复滑移产生的胞状组织，最后将导致亚晶界的出现。在循环应力的作用下，将沿着亚晶界出现一些空洞或者微裂纹。这将为疲劳裂纹以再生核机制扩展创造了有利条件。第53页，本讲稿共61页图4.3 疲劳裂纹扩展的持续滑移模型示意图图4.4 疲劳裂纹扩展的塑性钝化模型示意图第54页，本讲稿共61页4.4.2 正应变型（第二阶段）扩展机制 有关正应变型扩展机制可以归纳为三种类型，即双滑移、塑性钝化和脆性-塑性交替模型。（1）双滑移模型：疲劳裂纹的扩展是由于裂纹尖端位错的流入或者滑出的结果。（2）塑性钝化模型：在循环加载的拉伸载荷作用下，裂纹尖端受到较大的塑性变形而产生局部滑移，是裂纹尖端出现钝化。在卸载过

28、程中裂纹尖端两侧表面逐渐靠拢，使裂纹向前伸延一段距离，在全部卸载后，裂纹尖端部在拉伸加载中产生的新表面被折叠起来形成“耳子”，此时，端部又出现锐化。在每一次钝化-锐化的过程中，裂纹尖端不断地向前延伸、并在断口上留下一条痕迹，即所谓的疲劳条纹。（3）脆性-塑性交替模型：在循环载荷的作用下，主裂纹的前方首先出现显微空隙或微裂纹并逐渐形成一些空洞。在进一步加载过程中，这些空洞与裂纹尖端之间的金属逐渐减薄，最后与主裂纹连接。第55页，本讲稿共61页第五章第五章 影响疲劳的因素影响疲劳的因素材料的组织结构对疲劳的影响表面状况对疲劳的影响环境介质对疲劳的影响温度对疲劳的影响第56页，本讲稿共61页（1）晶

29、体结构的影响 滑移在体心立方金属令是分散的，不容易产生活移带开裂。在体心立方金属中的位错运动需要更大的应力。体心立方金属的屈服强度通常较高一些，而且在这些材料令的加工硬化速率又较低，因此使疲劳极限接近于其极限强度，疲劳强度高于面心立方结构的材料。（2）堆垛层错能的影响 具有高层错能的材料(即扩展位错宽度窄的)比较容易发生交滑移，位错的运动可以通过交滑移的方式而绕过障碍使形变继续进行，因此，能促使持久滑移带的形成，有利于疲劳裂纹的萌生和扩展。具有高层错能的材料的疲劳抗力是比较低的。相反，具有低县错能的材料的疲劳抗力是比较高的。第一节 材料的组织结构对疲劳的影响第57页，本讲稿共61页（3）晶粒大

30、小的影响 对大多数金属材料而言，其疲劳极限是随着晶粒的减小而提高。（4）第二相性质的影响 对于起强化作用的第二相能够有效的提高疲劳性能，而对于不起强化作用的第二相往往要降低疲劳性能。（5）非金属夹杂物的影响 减少夹杂物的数量，减少夹杂物的尺寸都能有效地提高疲劳极限。第二节 表面状况对疲劳的影响（1）表面缺口的影响 在缺口根部存在着较大的应力集中现象，此处的实际最大应力远远高于平均应力，疲劳裂纹优先在此第58页，本讲稿共61页产生。构件的表面缺口的应力集中效应是导致疲劳断裂的各因素中最主要的因素之一。（2）表面状况的影响 表面粗糙度增加，会使材料的疲劳极限大为下降。这种影响随着材料强度的提高而愈

31、明显。（3）表面残余应力状态的影响 表层的残余压应力能提高材料的疲劳性能，相反表层的残余拉应力则降低疲劳性能。第三节 环境介质对疲劳的影响 在腐蚀条件下，材料的疲劳性能都要下降。其原因可能是由于氧吸附在裂纹表面上降低了表面能。在腐蚀介质条件下，S-N曲线没有平坦阶段出现。这表明，在腐蚀介质中，即使循环应力很低，经过有限次循环后，仍会出现疲劳断裂。腐蚀介质对疲劳的影响，一方面表现在对疲劳裂成核的影响；另一方面则表现在对疲劳裂纹扩展的影响。第59页，本讲稿共61页第四节 温度对疲劳的影响（1）低温疲劳 常用合金的疲劳强度随温度的降低而提高。（2）高温疲劳 高温疲劳加载过程，金属的疲劳特性主要决定于材料的粘滞塑性和扩散。扩散的作用主要表现在晶粒界处微孔的形成和介质的侵蚀。这些作用受晶粒尺寸，晶界沉淀物和微量元案的影响。材料在高温的疲劳损伤过程与这些变形和断裂方式有关。第60页，本讲稿共61页谢谢！谢谢！第61页，本讲稿共61页