影響無縫（féng）鋼（gāng）管材料疲勞強度的八大因素

    山東香蕉影视無縫鋼管（guǎn）材料的（de）疲勞強度對各（gè）種外在因素和內在因（yīn）素都極為敏（mǐn）感。外在因素包括零件的（de）形狀和尺寸（cùn）、表麵光潔度及使用條件等，內在因素包括材料（liào）本身的成分（fèn），組織狀態、純淨度和殘（cán）餘應力等。這些因（yīn）素的細微變化，均會造成材料疲勞性能的波動甚至大幅度變化。
   各種因素對疲勞強度的影（yǐng）響是疲勞研究的重要方麵（miàn），這（zhè）種研究將為零件合（hé）理的結構（gòu）設計、以及正確選擇（zé）無縫鋼管材料和合理製訂各種冷熱加工工藝提供依據，以（yǐ）保證零件具（jù）有（yǒu）高的疲勞性能。
1.應力集中（zhōng）的影響
常規所講的疲勞強度，都是用精心加工的光滑（huá）試樣測得的（de），然而，實際（jì）機械（xiè）零件（jiàn）都（dōu）不可避免（miǎn）地存在著不同形式的缺口，如（rú）台階、鍵槽、螺（luó）紋和油孔等。這（zhè）些缺口的存在造成應力（lì）集中，使缺口根部的最大實際應力遠大於零件所承（chéng）受的名義應力，零件的疲勞破壞往往（wǎng）從這裏開始。
理論（lùn）應力集中係數Kt ：在理想的彈性條件（jiàn）下，由彈性理論求得的，缺口根部的（de）最大實際應力與名義（yì）應力的比值。
有效應（yīng）力集中係數（shù）（或（huò）疲勞應力（lì）集中係數）Kf：光滑試樣的疲勞極（jí）限（xiàn）σ-1與缺口試樣疲勞極限σ-1n的比值。
有效應（yīng）力集中係數（shù）不僅受構件尺（chǐ）寸和形（xíng）狀的（de）影響，而且受（shòu）材料的物理性質、加（jiā）工、熱處理等多種因素的影響。
有效應力集中係數隨著缺口尖銳程（chéng）度的增（zēng）加而增加，但通常小於（yú）理論應力集中係數。
疲勞缺口敏感度係（xì）數q：疲勞缺口敏感度係數表示材料對疲勞缺口的敏感程度，由下式（shì）計算。
q的數據範（fàn）圍是0-1，q值越小，表征無縫鋼管材料對缺（quē）口越不敏感。試驗表明，q並非純（chún）粹是材料常數（shù），它仍然和（hé）缺口尺寸有（yǒu）關，隻有當缺口半（bàn）徑大於一定值後，q值才基本與缺口無關（guān），而且對於不同材料（liào）或處理狀態（tài），此半徑值也不同。
2.尺寸因素的影響
由於（yú）材料本身組織的（de）不均勻性以及內部（bù）缺（quē）陷的存在，尺寸增加造成材料破壞概率的增加，從而降低材料的疲勞極限（xiàn）。尺寸效應（yīng）的存在，是把試驗室小試樣測得的疲勞數據運用於（yú）尺寸實際零件中的一個重要（yào）問（wèn）題，由於（yú）不可能把實際尺寸的（de）零件上存在的應力集中、應力梯度等（děng）完全相似地在小試（shì）樣上再現（xiàn）出來，從而造成試驗室結（jié）果（guǒ）與某些（xiē）具體零件疲勞破壞（huài）之間的互（hù）相脫節。
3.表麵加工（gōng）狀態的影響
機加工的（de）表麵總存在著高低不平的加工痕跡（jì），這些痕跡就相當於微（wēi）小缺口，在材料表麵造（zào）成應力集（jí）中（zhōng），從而降低（dī）材料的疲（pí）勞強度。試驗表明，對於鋼和鋁合金，粗糙的加工（粗車）與縱向（xiàng）精拋光相比，疲勞極限要降低10%－20%甚至（zhì）更多。材料的強度（dù）越高（gāo），則對表麵（miàn）光（guāng）潔度越敏感。
4.加載經曆的影響
實際上沒有任（rèn）何零件是在絕對恒定的應力幅條件下工作，材料實際（jì）工作中的超載和（hé）次（cì）載都會對材料的疲勞極限產生影響，試驗表明，材料普遍（biàn）存在著超載（zǎi）損傷和次載鍛煉（liàn）現象。
所謂超載損傷是指材料在高於疲勞極限的載荷下運（yùn）行達到一定周次後，將造成材料疲勞（láo）極（jí）限（xiàn）的（de）下降。超載越高，造成損傷（shāng）所需（xū）的周次越短，如圖1所示。

    事實上，在一定條件（jiàn）下，少量次數的超載不僅不會對材料造成損傷，由（yóu）於形變強化、裂紋尖端鈍化以及殘餘壓應力的作用，還會對材料造成強化，從（cóng）而提高材料的疲（pí）勞極限。因（yīn）此，應對超載損傷的概念進行一（yī）些補充和修正。所謂次載鍛煉是指材料在低於疲勞極限但高於某一限值的應力水（shuǐ）平下運（yùn）行一定周次後，造成材（cái）料（liào）疲（pí）勞極（jí）限升高的現象。次載鍛煉的（de）效果和（hé）材料本身的性能有（yǒu）關，塑性好的材料，一般來說（shuō）鍛煉周期要長些，鍛煉應力要高些（xiē）方能見效（xiào）。
5.化學成分的影響
材料的疲勞（láo）強度與抗拉強（qiáng）度在一定條件下存在著較密切（qiē）的關係，因此，在一定條件下凡能提（tí）高抗拉強度的合金元素，均可提高材（cái）料的疲勞（láo）強度。比較而（ér）言，碳是影響材料強度的最主要（yào）因素。而一些在鋼中形成夾雜物的雜質元素則對疲（pí）勞強度產生不利影響。
熱處理和顯微組織的影響不同的熱處理狀態會（huì）得到不同的顯微組織，因此，熱（rè）處理對疲勞強度的影響，實質上（shàng）就是顯（xiǎn）微組織的影響。同一（yī）成份的材料，由於熱處理不同，雖然可以得到（dào）相同的（de）靜（jìng）強度，但由於（yú）組織的不同，疲勞強度可在相當大的範圍內變化。
    在相（xiàng）同（tóng）的強度水平時，片狀珠光體（tǐ）的疲勞強度明顯要低於粒狀珠光體。同是粒狀珠光（guāng）體，其滲碳體顆粒越細小，則疲勞強度越高。
顯微組織對（duì）材料疲勞性能的影響，除了和各種組織本身的機械性能特性有關外，還和晶粒度以（yǐ）及複合組（zǔ）織中組織的分布特征有關。細化晶粒可（kě）提高材料的疲（pí）勞強度。
6.夾雜物的影響
夾雜物本身或由（yóu）它而產生的孔洞相當於微小缺口，在交變載荷作用下（xià）將產生應力集（jí）中和應變集中（zhōng），成為（wéi）疲勞斷（duàn）裂的裂（liè）紋（wén）源，對材料的（de）疲勞性能造成（chéng）不良影響。夾雜物（wù）對疲勞強度的（de）影響不僅取決於夾雜物的種類、性質、形狀、大小、數量和分布，而（ér）且還取決於材料的強（qiáng）度水平以及外加應力水平及狀態（tài）等因素。
不同類型的夾雜物其機械和物理性能不同，和（hé）母材性能之間的差異不同，對疲（pí）勞性能（néng）的影響（xiǎng）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（wù）（如氧化物、矽（guī）酸鹽等）則有較大的危害。
   比基體膨脹係數（shù）大的夾雜物（如硫化物）因在（zài）基體中產生壓應力而（ér）影響小，而比（bǐ）基體膨脹係數（shù）小的夾雜（zá）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（jié）合的緊密程度也會影響疲勞強度。硫化物易於變形，和母材（cái）結合緊（jǐn）密，而氧化物易於脫離母材，造成（chéng）應（yīng）力集中。由此可知，從夾雜物的類型來說，硫化物的（de）影響較小，而氧化物、氮化（huà）物和矽酸鹽等則是（shì）危害較大（dà）的。
   不同加載條件下，夾雜物對材料疲勞性能的影響也不同（tóng），在高載條件下，無論有沒有夾雜物的存在，外加（jiā）載荷（hé）均（jun1）足以使材料（liào）產（chǎn）生塑（sù）性流變，夾雜物的影響（xiǎng）較小，而在材料的疲勞極限應力範圍，夾（jiá）雜物（wù）的存在造成局部應變集中成為塑性變形的（de）控製因素，從而強烈地影響材料（liào）的疲勞強度。也就（jiù）是說，夾雜物的存在主要是影響材料的疲勞極限，對高應（yīng）力條件下的疲勞強度影（yǐng）響不明顯。
材料的純淨度是由熔煉工藝過程決定的，因此，采用淨化冶煉方法（如真空熔煉、真空（kōng）除氣和電渣重熔等（děng））均可有效降低鋼中的雜質含量，改善材料的疲勞性能。
7.表麵性能變（biàn）化及殘餘應力的影響
表麵狀態的影（yǐng）響除前已提及的表麵（miàn）光潔度外，還包括表層機械性能的變化及殘餘應力對疲勞強度的影響。表層機械性能的變化可以是表層化學成分和（hé）組（zǔ）織（zhī）不同所引起，也可以是表層因形變（biàn）強化而引起。
滲碳、氮化（huà）和碳氮共滲等表麵熱（rè）處理除了可以增加零件的耐磨性之外，還是提高零件疲勞強度，特別是提高耐腐蝕疲勞和咬蝕的一種有效手段。
表麵（miàn）化學熱處理對疲勞強度的影響主要（yào）取決於加載方式、滲層（céng）中的（de）碳（tàn）氮濃度、表麵硬度及梯（tī）度、表（biǎo）麵硬度與心部硬度之比、層深以及（jí）表麵處理所形成的殘餘（yú）壓應力的大小和分布等因（yīn）素。大量試驗表明，隻要是先（xiān）加工缺口後經化學熱處理，則一般說來缺口越尖銳，疲勞強度的提高也越多。
不同的加（jiā）載方式下，表麵處理對疲勞性能（néng）的影響（xiǎng）也不同。軸向加載（zǎi）時（shí），由於不存在應力（lì）沿層深（shēn）分布不均的現象，表層和層下的應力相同（tóng）。在這種情況下，表麵處理隻能改善表麵層的疲勞性能，由於心部材料未（wèi）得到強化，因而疲（pí）勞強度的提高有限（xiàn）。在彎曲和扭轉條件下，應力的（de）分布集中於表層，表麵處理形（xíng）成的殘餘應力（lì）和這種外加（jiā）應力疊加，使表麵實際承受的應力降低，同時，由（yóu）於表層（céng）材料的（de）強化，因而能有效（xiào）地提高彎曲和扭轉條件下（xià）的疲勞強度。
    和滲碳、氮化以及碳氮（dàn）共滲等化（huà）學熱處理相反，如果零（líng）件在熱處理過程中（zhōng）脫（tuō）碳，使表層的強度降低，則會使香蕉影视無縫鋼（gāng）管材料的疲勞（láo）強（qiáng）度大幅度降低。同樣，表麵鍍層（如鍍Cr、Ni等）由於鍍層中的裂紋造成的缺口效應、鍍層在基體無縫鋼管中引起（qǐ）的殘餘拉應力以（yǐ）及電鍍過程中氫氣的浸入導（dǎo）到氫脆等原因，使疲勞強度（dù）降低。
    采用感應淬火、表麵火焰淬火以及低淬透性（xìng）鋼的薄殼（ké）淬火，均可獲得一定深度的表麵硬度化層，並在表層形成有利的殘餘（yú）壓應力，因（yīn）而也是提高（gāo）零件疲勞強度的有效方法。
   表麵滾壓（yā）和噴丸等（děng）處理，由於能在試樣表麵形成一定深度的（de）形變硬（yìng）化層，同時使表麵產生殘（cán）餘壓應力（lì），因而也是提高疲勞強度的（de）有（yǒu）效途徑。