产品疲劳强度的提高途径

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发布时间：

2025-11-04

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疲劳极限是材料学里的一个极重要的物理量，表现一种材料对周期应力的承受能力。疲劳极限是指经过无穷多次应力循环而不发生破坏时的最大应力值，又称为持久极限。许多塑料事实上并不存在疲

　疲劳极限是材料学里的一个极重要的物理量，表现一种材料对周期应力的承受能力。疲劳极限是指经过无穷多次应力循环而不发生破坏时的最大应力值，又称为持久极限。许多塑料事实上并不存在疲劳极限，为此，特用循环次数达到10的10次方而试样尚有50%不破坏情况下的应力表示疲劳极限。
材料的疲劳极限是材料本身所固有的性质，因循环特征、试件变形的形式以及材料所处的环境等不同而不同，需疲劳试验定。测定需要用若干光滑小尺寸试样，在专用的疲劳试验机上进行试验。
光滑小试样的疲劳极限，并不是构件的疲劳极限。构件的疲劳极限与构件状态和工作条件有关。构件状态包括应力集中、尺寸、表面加工质量和表面强化处理等因素；工作条件包括载荷特性、介质和温度等因素，其中载荷特性包括应力状态、循环特征、加载序和载荷率等。
应力集中的影响——有效应力集中系数
在构件或构件截面形状和尺存突变处（如阶梯轴轴肩圆角、开孔、切槽等），局部应力远远大于按一般理论公式算得的数值，这种现象称为应力集中，显然，应力集中的存在不仅有利于形成初始的疲劳裂纹，而且有利于制纹的扩展，从而降低构件的疲劳极限。
所谓提高疲劳强度，通常是指在不改变构件的基本尺寸和材料的前提下，通过降低影响构件疲劳极限因素的影响来提高构件疲劳强度。也即主要通过消除或降低零件上的应力集中和附加应力，改善表面质量，等等，提高构件的疲劳极限。
（1）减应力集中中一对于零件上截面变化处，如孔、键槽、过渡圆角、螺纹等处要注意截面变化不可突然，孔的边缘、过渡圆角处应圆滑，表而要光洁。例如曲柄过渡圆角半径不应小于曲柄销径直径的5%，否则就会产生严重的弯曲应力集中。
（2）增强表层强度一采用渗碳、渗氮、碳氮共渗等表面化学热处理可有效地提高零件的表面疲劳强度：对构件表面实施冷机械加工，如采用喷丸、表面滚压等表面强化工艺可使表面形成一层预压应力层，降低了容易萌生疲劳裂纹的表面拉应力，显著提高零件表面的疲劳。
（3）降低表面粗糙度一一构件表面加工质量对疲劳强度影响很大。疲劳强度要求较高的构件，应有较低的表面粗糙度。高强度倒对表面粗糙度更为敏感，只有经过精加工，才有利于发挥它的高强度性能。否则将会使持久极限大幅度下降，失去采用高强度钢的意义在使用中也应尽量避免使构件表面受到机械损伤（如划伤）或化学损伤（如腐蚀、生锈等）。‌‌

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