第10章 金属材料的疲劳
金属材料的形变行为及疲劳机制
金属材料的形变行为及疲劳机制金属材料作为一种重要的结构材料，在现代工业和制造业中扮演着不可或缺的角色。
在机械工程领域中，金属材料的性能是十分重要的。
特别是在长期的使用过程中，金属材料会经历各种形变行为，如塑性变形、弹性变形等，同时也会受到各种外力和环境的影响，从而导致材料的疲劳破坏。
因此，深入研究金属材料的形变机制和疲劳机理对于提高材料的性能和延长材料寿命具有重要意义。
一、金属材料的形变行为及其分类1. 塑性变形在金属材料受到一定的外力作用时，经历一定的应变后，断面积发生明显的变化，称为塑性变形。
塑性变形是指材料在超过弹性限度后，由于材料分子内部结构的移动或重组，而导致材料体积、形状和内部应力等方面发生永久性变化的一种变形方式。
在塑性变形过程中，金属的应力和应变呈现非线性关系，随着应变的增加，应力逐渐增大，直至达到最大极限。
2. 弹性变形当金属受到外力作用时，会发生弹性变形。
弹性变形是指在外力作用消失后，金属能恢复原来的形状和体积的变形方式。
当金属材料受到外力作用时，会在一定范围内出现线性的应力-应变关系。
3. 化学变形在化学作用下，金属那块的外貌、物性或机械性质发作变化的情况下，称之为化学变形。
4. 相变形变相变形变是指金属材料在温度、压力等外界因素的影响下，发生物相转化从而导致断面积等较大的形变的变形方式。
在相变过程中，材料的晶粒会重新排列，导致新的晶粒的形成和原晶粒的破坏。
二、金属材料的疲劳机理金属材料在长期使用过程中，如经历不断的载荷变化，会产生一定的应力水平，从而导致金属的疲劳破坏。
疲劳机理主要分为两种：低周疲劳和高周疲劳。
1. 低周疲劳低周疲劳是指在低频、高应力的作用下，金属材料会逐渐累积一定的变形，终止于断裂。
通常这种疲劳发生在每秒两万次以下的变形下，断裂往往是塑性破坏。
2. 高周疲劳高周疲劳是指在高频、低应力的作用下，金属材料会逐渐累积一定的变形，终止于断裂。
通常这种疲劳发生在每秒两万次以上的变形下，断裂往往是损伤引起的微观裂纹扩展所造成。
金属材料的力学性能-疲劳强度
金属材料的力学性能-疲劳强度疲劳强度：机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。
在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。
疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不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。
一般试验时规定，钢在经受107次、非铁（有色）金属材料经受108次交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。
疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。
据统计，在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造。
金属材料疲劳破坏的机理
一、名词解释1、交变应力：构件中一点应力随着时间变化而变化时，这种应力称为“交变应力”；2、疲劳：在交变应力作用下发生的破坏现象，称为“疲劳失效”或“疲劳破坏”，简称“疲劳”。
疲劳失效与静载作用下的强度失效，有着本质上的差别。
在交变应力作用下，材料的强度性能则不仅与材料有关，而且与应力变化情况、构件的形状和尺寸，以及表面加工质量等因素有着很大关系。
二、疲劳破坏特点1、破坏应力值远低于材料在静载下的强度指标。
2、构件在确定的应力水平下发生疲劳破坏需要一个过程，即需要一定量的应力交变次数。
3、构件在破坏前和破坏时都没有明显的塑性变形，即使在静载下塑性很的材料，也特呈现脆性断裂。
4、同一疲劳破坏断口，一般都明显的两个区域：光滑区域和颗粒区域。
三、疲劳破坏原因以多晶体金属为例，它由很多强弱不等的晶粒所组成，在晶粒边界上或夹杂物处，强度更弱。
在外力作用下，受力较大或强度较弱的晶粒以及晶粒边界上将出现错动的滑移带。
随着应力变化次数的增加，滑移加剧，滑移带变宽，最后沿滑移带裂开，形成裂纹。
这些最初形成的微裂大都是疲劳破坏的发源区，称为“疲劳源”。
再经过若干次应力交变之后，宏观裂纹继续扩展，致使构件截面削弱，类似在构件上作成尖锐的“切口”。
结果，在很低的名义应力（不考虑应力集中时算得的应力），水平下，构件便发生破坏。
裂纹的生成和扩展是一个复杂的过程，它与构件的外形、尺寸、应力交变的类型，以及构件所处的介质等因素有很大关系。
1、应力集中对疲劳极限的影响在构件上截面突变处，如阶梯轴的过渡段、开孔、切槽等处，会产生应力集中现象，即在这些局部区域内，应力有可能达到很高数值。
2、构件尺寸对疲劳极限的影响构件尺寸对疲劳极限有着明显的影响，这是疲劳强度问题与静载强度问题的重要差别之一。
实验结果表明，当构件横截面上的应力非均匀颁布时，构件尺寸越大，疲劳极限越低。
3、构件表面加工质量对疲劳极限的影响粗糙的机械加工，会在构件表面形成深浅不同的刻痕，这些刻痕本身就是初始裂纹。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中常用的材料之一，其疲劳性能对于材料的可靠性和使用寿命具有重要影响。
疲劳是指在受到交变应力作用下，材料在一定应力水平下发生疲劳破坏的现象。
了解金属材料的疲劳性能，对于设计合理的工程结构和延长材料使用寿命具有重要意义。
本文将从疲劳破坏的基本概念、影响疲劳性能的因素以及提高金属材料疲劳性能的方法等方面进行探讨。
一、疲劳破坏的基本概念疲劳破坏是指在受到交变应力作用下，材料在应力水平远低于其静态强度的情况下发生破坏的现象。
疲劳破坏具有突发性、随机性和不可逆性的特点，是一种典型的疲劳失效形式。
在实际工程中，很多零部件的失效都是由于疲劳破坏引起的，因此疲劳性能的研究对于提高工程结构的可靠性至关重要。
二、影响疲劳性能的因素1. 应力水平：应力水平是影响金属材料疲劳性能的重要因素之一。
通常情况下，应力水平越高，材料的疲劳寿命就越短。
因此，在设计工程结构时，需要合理控制应力水平，避免超过材料的承受范围。
2. 循环次数：循环次数也是影响疲劳性能的重要因素。
循环次数越多，材料的疲劳寿命就越短。
因此，在实际工程中，需要对工件的使用情况进行合理评估，避免因为频繁的应力循环导致疲劳破坏。
3. 材料的性能：材料的组织结构、化学成分、热处理工艺等都会影响其疲劳性能。
一般来说，晶粒细小、组织均匀的材料具有较好的疲劳性能。
此外，合理的热处理工艺也能够提高材料的抗疲劳能力。
4. 环境因素：环境因素如温度、湿度等也会对金属材料的疲劳性能产生影响。
高温、潮湿的环境会加剧材料的疲劳破坏，因此在实际工程中需要考虑环境因素对材料性能的影响。
三、提高金属材料疲劳性能的方法1. 合理设计：在工程结构设计阶段，需要合理选择材料、设计结构，避免应力集中和过大的应力水平，从而提高材料的疲劳寿命。
2. 表面处理：通过表面处理如喷丸、镀层等方式，可以提高材料的表面硬度和耐疲劳性能，延长材料的使用寿命。
3. 热处理工艺：合理的热处理工艺可以改善材料的组织结构，提高其抗疲劳能力，从而延长材料的疲劳寿命。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中常用的材料之一，其疲劳性能对于材料的可靠性和使用寿命具有重要影响。
疲劳是指在受到交变应力作用下，材料在一定应力水平下发生疲劳破坏的现象。
了解金属材料的疲劳性能，对于设计和使用具有重要意义。
本文将从疲劳破坏的基本概念、影响因素以及提高金属材料疲劳性能的方法等方面进行探讨。
一、疲劳破坏的基本概念疲劳破坏是指在受到交变应力作用下，材料在应力远低于其静态强度的情况下发生破坏的现象。
疲劳破坏是一种逐渐发展的过程，通常包括三个阶段：裂纹起始阶段、裂纹扩展阶段和快速破坏阶段。
在裂纹起始阶段，材料表面出现微小裂纹；随着应力循环次数的增加，裂纹逐渐扩展，进入裂纹扩展阶段；最终在裂纹扩展到一定长度后，材料突然破裂，进入快速破坏阶段。
二、影响金属材料疲劳性能的因素1. 应力水平：应力水平是影响金属材料疲劳性能的重要因素之一。
通常情况下，应力水平越高，材料的疲劳寿命就越短。
2. 循环次数：循环次数是指材料在交变应力作用下所经历的应力循环次数。
循环次数越多，材料的疲劳寿命就越短。
3. 材料的组织结构：金属材料的组织结构对其疲劳性能有着重要影响。
晶粒的大小、形状、分布以及夹杂物的存在都会对材料的疲劳性能产生影响。
4. 环境因素：环境因素如温度、湿度等也会对金属材料的疲劳性能产生影响。
在恶劣的环境条件下，材料的疲劳寿命会显著降低。
5. 加工工艺：金属材料的加工工艺对其组织结构和性能有着重要影响，进而影响其疲劳性能。
不同的加工工艺会导致材料的晶粒大小、形状等发生变化，从而影响其疲劳性能。
三、提高金属材料疲劳性能的方法1. 合理设计：在工程设计中，应合理选择材料、结构形式和工艺要求，以减小应力集中，提高零件的疲劳寿命。
2. 表面处理：通过表面处理如喷丸、镀层等方式，可以提高金属材料的表面硬度和耐磨性，从而提高其疲劳性能。
3. 热处理：通过热处理可以改善金属材料的组织结构，提高其强度和韧性，从而提高其疲劳性能。
金属疲劳
(3)静力破坏通常有明显的塑性变形产生:疲劳破坏通常没有外在宏观的显著塑性变形迹象，哪怕是塑性良好 的金属也这样，就像脆性破坏一样，事先不易觉察出来，这就表明疲劳破坏具有更大的危险性。
相关区别
材料力学是根据静力实验来确定材料的机械性能(比如弹性极限、屈服极限、强度极限)的，这些机械性能没 有充分反映材料在交变应力作用下的特性。因此，在交变载荷作用下工作的零件或结构，如果还是按静载荷去设 计，在使用过程中往往会发生突发性故障。
疲劳破坏与传统的静力破坏有着许多明显的本质区别:
(1)静力破坏是一次最大载荷作用下的破坏:疲劳破坏是多次反复载荷作用下的破坏，它不是短期内发生的， 而是要经历一定的时间，甚至很长时间才发生破坏。
在金属材料中添加各种“维生素”是增强金属抗疲劳的有效办法。例如，在钢铁和有色金属里，加进万分之 几或千万分之几的稀土元素，就可以大大提高这些金属抗疲劳的本领，延长使用寿命。随着科学技术的发展，现 已出现“金属免疫疗法”新技术，通过事先引入的办法来增强金属的疲劳强度，以抵抗疲劳损坏。此外，在金属 构件上，应尽量减少薄弱环节，还可以用一些辅助性工艺增加表面光洁度，以免发生锈蚀。
感谢观看
金属内部结构并不均匀，从而造成应力传递的不平衡，有的地方会成为应力集中区。与此同时，金属内部的 缺陷处还存在许多微小的裂纹。在力的持续作用下，裂纹会越来越大，材料中能够传递应力部分越来越少，直至 剩余部分不能继续传递负载时，金属构件就会全部毁坏。
早在100多年以前，人们就发现了金属疲劳给各个方面带来的损害。但由于技术的落后，还不能查明疲劳破 坏的原因。直到显微镜和电子显微镜相继出现之后，使人类在揭开金属疲劳秘密的道路上不断取得新的成果，并 atigue of metal。金属疲劳是指一种在交变应力作用下，金属材料发生破坏的现象。 机械零件在交变压力作用下，经过一段时间后，在局部高应力区形成微小裂纹，再由微小裂纹逐渐扩展以致断裂。 疲劳破坏具有在时间上的突发性，在位置上的局部性及对环境和缺陷的敏感性等特点，故疲劳破坏常不易被及时 发现且易于造成事故。应力幅值、平均应力大小和循环次数是影响金属疲劳的三个主要因素。
《材料力学》第十章 疲劳强度的概念
试件分为若干组，最大应力值由高到底，以电动 机带动试样旋转，让每组试件经历对称循环的交变应 力，直至断裂破坏。
记录每根试件中的最大应力（名义应力，即疲 劳强度）及发生破坏时的应力循环次数（又称疲劳 寿命），即可得S —N应力寿命曲线。
max
m ax,1 m ax,2
O
应力—寿命曲线，也称S—N曲线。
应力循环：应力每重复变化一次，称为一个应力循环。 完成一个应力循环所需的时间T ，称为一个周期。
o
t
max
o
min
：最大应力
max
：最小应力
min
a
a m
t
：平均应力
m
：应力幅值
a
max
m in
a
a m
循环特征：r min max
o
m
1 2
max
min
t
a
1 2
max
min
max
[ 1]
0 1
nf
其中： max 是构件危险点的最大工作应力；
nf 是疲劳安全系数。
或表示成：n
0
1
max
1 K max
同理，对扭转交变应力有：n
k
1 k
1 n f
max
max
nf
10.4 提高构件疲劳强度的措施
疲劳裂纹主要形成于构件表面和应力集中部位，故提高 构件疲劳极限的措施有：
表面加工质量愈低， 愈小， r 降低愈多。 一 般 1，但可通过对构件表面作强化处理而得到大于1 的 值。
综合上述三种因素，对称循环下构件的疲劳极限为：
0
1
K
1
或
0
金属材料疲劳强度
金属材料疲劳强度引言：金属材料在使用过程中经常会受到变形和应力的作用，长期使用后容易出现疲劳现象。
疲劳强度是评估材料在疲劳加载下的抗疲劳性能的重要指标。
本文将介绍金属材料疲劳强度的概念、影响因素以及测试方法。
一、疲劳强度的概念疲劳强度是指材料在循环加载下承受的最大应力，也称为疲劳极限。
其单位为MPa或N/mm²。
疲劳强度是金属材料的重要性能指标之一，对材料的使用寿命和可靠性有着重要影响。
二、影响因素1. 材料的组织结构：晶体结构的排列方式、晶粒大小和晶界的形态对疲劳强度有着显著影响。
晶粒越细小，晶界越强固，材料的疲劳强度越高。
2. 表面质量：表面缺陷如裂纹、划痕等会成为疲劳起始点，导致疲劳破坏的发生。
因此，良好的表面质量有助于提高疲劳强度。
3. 加工硬化：金属材料经过加工后，晶粒会细化，晶界也会变得更加强固，因此加工硬化能够提高材料的疲劳强度。
4. 温度：温度对金属材料的疲劳强度有一定影响。
一般情况下，随着温度的升高，材料的疲劳强度会降低。
5. 应力水平：应力水平是指材料在循环加载下所受到的应力大小。
较低的应力水平可以提高材料的疲劳强度。
三、测试方法1. S-N曲线法：该方法是目前应用最广泛的疲劳试验方法之一。
实验中通过不同应力水平下的循环加载，记录下材料的疲劳寿命，然后绘制S-N曲线，得出疲劳强度。
2. 破坏断口分析法：该方法通过观察材料的疲劳破坏断口来判断疲劳强度。
根据断口的形貌、特征来分析疲劳破坏的机制和强度。
3. 微观结构分析法：该方法通过显微镜、扫描电镜等工具对材料的微观结构进行观察和分析，进而推断疲劳强度。
结论：金属材料的疲劳强度是评估材料抗疲劳性能的重要指标。
疲劳强度受到多种因素的影响，如材料的组织结构、表面质量、加工硬化、温度和应力水平等。
为了准确评估材料的疲劳强度，可以采用S-N 曲线法、破坏断口分析法和微观结构分析法等测试方法。
通过研究和提高材料的疲劳强度，可以延长材料的使用寿命，提高产品的可靠性。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能
金属材料是工程结构中常用的材料之一，其在使用过程中会受到循环载荷作用，极易发生疲劳破坏。
因此，研究金属材料的疲劳性能对于提高工程结构的可靠性和安全性具有重要意义。
疲劳失效
概念
疲劳失效是指在循环载荷的作用下，材料在较小应力水平下发生裂纹并最终导致破坏的现象。
相比于静态载荷下的破坏，疲劳失效具有突发性和难以预测性。
影响因素
应力幅值
循环次数
加工和制造缺陷
材料缺陷
疲劳性能评定
S-N曲线
S-N曲线是描述材料在不同应力水平下经历不同循环次数后的疲
劳寿命的图示曲线。
通过S-N曲线可以评定材料在特定应力水平下的
疲劳性能。
疲劳极限
疲劳极限是指材料在特定条件下所能承受的最高循环载荷，超过
这个载荷将会导致材料的疲劳失效。
疲劳极限是评定材料抗疲劳性能
的重要参数之一。
提高金属材料的疲劳性能
表面处理
通过表面处理方法如喷丸、镀层等可以有效提高金属材料的表面
质量和抗裂纹扩展能力，从而提高其抗疲劳性能。
热处理
采用适当的热处理工艺，如淬火、回火等可以改善金属组织结构，消除内部应力集中，提高金属材料的抗疲劳性能。
材料改进
采用先进的合金设计和制备技术，选择合适的合金元素配比和显
微组织形态，可以显著提高金属材料的疲劳寿命。
结语
金属材料的疲劳性能是工程结构安全性和可靠性的重要保证。
通
过对金属材料疲劳失效机制和影响因素的深入理解，以及针对性的改
进手段，可以有效提高金属材料的疲劳性能，推动工程结构向更安全、更可靠的方向发展。
金属材料产生疲劳断裂的原因
金属材料产生疲劳断裂的原因疲劳断裂是金属材料在循环载荷作用下出现的一种失效形式。
它是由于金属材料在受到循环载荷作用下，长时间内不断发生应力集中、应力变化和应力幅值逐渐增大等因素的共同作用下，导致金属内部的微观缺陷逐渐扩展并最终导致断裂的现象。
金属材料产生疲劳断裂的原因主要包括以下几个方面。
1. 应力集中：应力集中是金属材料产生疲劳断裂的主要原因之一。
当金属材料受到循环载荷作用时，存在着一些缺陷、凹坑或过小的弯曲等不均匀应力分布的情况，这些地方会承受更高的应力，导致疲劳断裂更容易发生。
2. 应力变化：金属材料在受到循环载荷作用时，会经历应力的周期性变化。
这种应力的变化会导致金属材料内部的晶粒、相界、夹杂物等微观缺陷发生塑性变形和应力集中，从而引起疲劳断裂。
3. 应力幅值：应力幅值是指金属材料在循环载荷作用下，应力的最大值与最小值之间的差值。
应力幅值越大，金属材料的疲劳寿命就越低。
当应力幅值超过金属材料的疲劳极限时，金属材料容易发生疲劳断裂。
4. 微观缺陷：金属材料内部存在着各种微观缺陷，如晶粒界、夹杂物和位错等。
这些微观缺陷在金属材料受到循环载荷作用时会发生塑性变形和应力集中，从而导致疲劳断裂的发生。
5. 环境因素：金属材料的疲劳断裂还受到环境因素的影响。
例如，高温、湿气、腐蚀介质等会加速金属材料的腐蚀和损伤，从而降低金属材料的疲劳寿命，增加疲劳断裂的风险。
为了减少金属材料的疲劳断裂风险，可以采取以下措施：1. 提高材料的强度和韧性，选择具有较高的疲劳强度和延展性的金属材料。
2. 优化设计，避免应力集中区域的产生，减少应力集中的程度，通过合理的几何形状和结构设计来改善金属材料的应力分布情况。
3. 控制循环载荷的幅值，避免超过金属材料的疲劳极限，合理选择载荷幅值，以延长金属材料的使用寿命。
4. 进行表面处理和防护措施，如表面喷涂、镀层和防腐涂层等，减少金属材料与环境因素的接触，降低腐蚀和损伤的风险。
金属材料的耐磨性与疲劳性能分析
金属材料的耐磨性与疲劳性能分析在工业生产中，金属材料的耐磨性和疲劳性能是重要的性能指标。
耐磨性是指金属材料在摩擦和磨损的作用下能够保持良好的表面质量和机械性能的能力。
而疲劳性能则是指金属材料在受到交替载荷作用下，能够保持一定的力学性能和寿命的能力。
本文将对金属材料的耐磨性和疲劳性进行分析。
一、耐磨性能分析金属材料的耐磨性是指在磨损环境下，金属的表面不能过度磨损或产生裂纹、麻点、氧化等缺陷。
金属材料的耐磨性能主要是由金属材料的化学组成、金相组织结构、硬度和表面粗糙度等因素决定的。
1.金属材料的化学组成金属材料的化学组成对其耐磨性具有重要影响。
铁基金属在含氧气氛下容易产生氧化层，从而影响材料的耐磨性。
而合金化能使金属获得更好的耐腐蚀性、耐磨性和强度。
2.金相组织结构金相组织结构主要由晶粒尺寸、晶体形状、相的数量和组成、氧化物、夹杂物和缺陷等因素决定。
通常，细小均匀的晶粒、紧密无缺陷的结晶和良好的晶界结合能够提高金属材料的耐磨性。
3.硬度金属材料硬度高的话，摩擦面之间的接触压力也会增加，这样对于磨损接触面的微观垫层和垫层上形成的氧化物、夹杂物的剪切和破裂所需的引致力也会增加。
所以，金属材料的硬度越高耐磨性能越好。
4.表面粗糙度金属材料的表面粗糙度也对其耐磨性能有影响。
通常，表面粗糙度越小，表面的揉合层和磨损层也会越小，摩擦阻力也会减小，从而提高了金属材料的耐磨性。
二、疲劳性能分析一般情况下，金属材料的机械件在使用过程中都会遭到交替载荷的作用，这些载荷也就是往复拉伸和压缩的力，造成了所谓的“疲劳断裂”。
疲劳性能是指金属材料在长期使用过程中承受交替载荷作用下，能够保持一定的力学性能和寿命的能力。
金属材料的疲劳性能主要取决于材料的组织结构、载荷的频率、幅值和材料的应力水平。
1.金属材料的组织结构金属材料的组织结构对其疲劳性能有很大影响。
疲劳寿命是一种热态性能，组织结构中的组织成分、晶粒大小、晶界等都会对疲劳寿命产生影响。
金属材料在高温下的疲劳行为分析
金属材料在高温下的疲劳行为分析引言近年来，随着工业技术的不断发展，金属材料在高温环境下的应用越来越广泛。
然而，高温环境对金属材料产生了严峻的挑战，其中之一就是疲劳破坏。
本文将探讨金属材料在高温下的疲劳行为及其分析方法，以提供对工程实践具有指导意义的知识。
1. 高温下金属材料的疲劳在高温下，金属材料的疲劳破坏主要表现为疲劳裂纹的形成和扩展。
疲劳裂纹的形成通常是由于金属材料在受到交变载荷作用下，出现应力集中和应力循环导致的微裂纹。
随后，在高温下，裂纹扩展加速，导致材料的失效。
疲劳行为在高温下变得更加复杂，不同于常温下的疲劳行为。
2. 高温下金属材料疲劳行为的影响因素2.1 温度高温会导致金属材料的晶体结构发生变化，增加了位错和界面扩散的活动。
这些现象使得金属材料的疲劳寿命大大降低。
此外，高温还会影响金属材料的机械性能，如降低材料的强度和韧性。
2.2 应力幅应力幅是疲劳行为中的重要参数。
在高温下，应力幅的大小对疲劳寿命有重要影响。
较小的应力幅会延缓裂纹扩展速度，延长材料的使用寿命。
2.3 微结构金属材料的微结构对其高温下的疲劳行为有显著影响。
晶粒尺寸、晶界、相分布和晶体定向等因素都会对材料的疲劳寿命造成影响。
微结构改变可通过合适的热处理方法来获得。
3. 高温下金属材料疲劳分析方法3.1 电子显微镜观察电子显微镜是一种能够观察材料微观结构的有力工具。
通过观察材料的微观结构，可以了解材料表面和内部的疲劳裂纹情况，发现裂纹的扩展路径和方式，为进一步分析提供基础。
3.2 疲劳寿命预测模型通过建立疲劳寿命预测模型，可以预测金属材料在高温下的疲劳寿命。
这些模型通常基于实验数据和理论推导，结合温度、应力幅和材料的微结构参数等因素进行预测。
疲劳寿命预测模型对于工程设计和材料选用具有重要意义。
3.3 数值模拟方法数值模拟方法是研究金属材料疲劳行为的重要手段之一。
通过建立材料的疲劳损伤模型，可以在计算机上进行快速、准确的疲劳分析。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程中应用最广泛的一类材料，因其优良的力学性能、良好的加工性和广泛的适用性而受到青睐。
然而，在实际应用中，金属材料往往需要承受周期性的载荷，这种条件下的失效主要表现为疲劳破坏。
因此，了解金属材料的疲劳性能，对提高产品的可靠性与安全性具有至关重要的意义。
疲劳的基本概念疲劳是指材料在反复或交变载荷作用下，经过一定的循环次数后，出现的逐渐积累损伤并导致破坏的现象。
疲劳破坏通常是由微小的裂纹开始，在多次循环加载下逐步扩展，最终导致材料的断裂。
疲劳破坏与静态强度无直接关系，且其发生往往是在较低于材料屈服强度和抗拉强度的荷载下进行，表明这是一种特殊的破坏模式。
疲劳寿命疲劳寿命一般用于描述材料在特定载荷和环境条件下能承受多少次循环而不发生破坏。
通常我们用以下两个指标来表征疲劳寿命：循环次数（Nf）：这是指在出现疲劳破坏之前材料所能承受的加载循环次数。
疲劳极限（σf）：对于大多数金属材料，存在一个应力水平（称为疲劳极限），低于这个水平时材料即使经过无限次循环也不会发生疲劳破坏。
值得注意的是，并非所有金属都具有明显的疲劳极限，如铝合金等常见金属，其 fatigue limit 不易确定。
疲劳性能影响因素影响金属材料疲劳性能的因素包括但不限于以下几个方面：材料成分金属材料中的化学成分对其疲劳性能有明显影响。
例如，合金元素如镍、钼、铬等可以显著提高钢材的抗疲劳性能。
适当增加合金元素的比例，使得金属晶体结构更加稳定，从而提高了其疲劳强度。
此外，非金属杂质（如硫、磷等）的存在，则会降低材料的疲劳性能。
材料组织材料的微观组织结构直接决定了其机械性能。
在热处理过程中，通过控制冷却速度和温度，可以改变金属材料的相组成与晶粒尺寸，从而优化组织，提高疲劳性能。
例如，细化晶粒可以显著提高金属件的抗疲劳能力。
调质处理后的钢材，相较于退火状态下，会表现出更高的抗疲劳能力。
应力集中在实际使用中，构件往往因为几何形状的不均匀性（如凹坑、切口、焊缝等）而产生应力集中现象。
什么是金属疲劳？
什么是金属疲劳？腐蚀与疲劳的“兄弟情”腐蚀与疲劳均为材料构件失效的主要形式，在多种情况下，二者相辅相成，相互促进，共同对材料发起攻击，俨然一对团结互助的“好兄弟”。
这对“好兄弟”一起出现时就是腐蚀疲劳，腐蚀疲劳是指材料在交变载荷和腐蚀介质的协同、交互作用下发生的一种破坏形式，广泛存在于航空、船舶以及石油等领域，腐蚀疲劳破坏是工程上面临的严重问题，现已成为工业领域急需解决的课题。
今天就让我们来聊聊腐蚀的兄弟——金属疲劳那些事儿。
金属为什么会疲劳？生活经验告诉我们，要想徒手拉断铁丝是非常困难的，但如果反复折几下却很容易折断。
这表明，即使反复变化的外力远小于能将金属直接拉断的恒力，也会使它的机械性能逐渐变弱并最终损毁。
金属的这种现象和人在长期工作下的疲劳非常像，科学家们便形象地称其为“金属疲劳”。
不少小伙伴都会疑惑：人累了会疲劳，怎么坚硬的金属也会疲劳呢？正所谓“黄金无足色，白璧有微瑕”，我们目前所用的金属并非是完美的，在加工或使用的过程中，金属总会存在一些缺陷，比如内部有杂质或孔洞、表面有划痕。
这些缺陷往往只有微米量级，很难通过肉眼观察，如果给金属施加一个不变的拉力，它们并不容易产生裂缝。
可如果外力是反复变化的，一会儿是拉力一会儿是压力，一部分能量就会转换成热，积累在金属内部，一旦超过某个限度，金属就很容易在缺陷处发生原子间的化学键断裂，导致结构开裂。
疲劳到底是什么呢？疲劳是指在低于材料极限强度 (ultimate strength) 的应力 (stress) 长期反复作用下，导致结构终于破坏的一种现象。
由于总是发生在结构应力远低于设计容许最大应力的情况下，因此，常能躲过一般人的注意而不被发觉，这也是疲劳最危险的地方。
材料在承受反复应力的作用过程中，每一次的应力作用称为一个应力周期(cycle)，此周期内的材料受力状态，由原本的无应力先到达最大正应力（拉伸应力），然后到达最大负应力（压缩应力），最后回到无应力状态。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中常用的材料之一，其疲劳性能对于工程结构的安全性和可靠性具有重要影响。
疲劳是指材料在交变载荷作用下，经过一定次数的循环加载和卸载后，产生裂纹并最终破坏的现象。
本文将介绍金属材料的疲劳机理、影响因素以及改善疲劳性能的方法。
一、疲劳机理金属材料的疲劳机理主要包括以下几个方面：1. 微观裂纹形成和扩展：在交变载荷作用下，金属材料内部会产生微观裂纹，这些裂纹会随着循环加载和卸载的重复作用逐渐扩展，最终导致材料破坏。
2. 塑性变形和应力集中：在循环加载和卸载的过程中，金属材料会发生塑性变形，这会导致应力集中，从而加速裂纹的形成和扩展。
3. 金属材料的内部缺陷：金属材料内部存在各种缺陷，如夹杂物、气孔等，这些缺陷会成为裂纹的起始点，加速裂纹的扩展。
二、影响因素金属材料的疲劳性能受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 材料的力学性能：材料的强度、韧性、硬度等力学性能对疲劳性能有重要影响。
强度高的材料能够承受更大的载荷，韧性好的材料能够吸收更多的能量，硬度高的材料能够抵抗塑性变形。
2. 循环载荷的幅值和频率：循环载荷的幅值和频率对疲劳性能有直接影响。
幅值越大、频率越高，材料的疲劳寿命越短。
3. 温度和环境条件：温度和环境条件对金属材料的疲劳性能也有一定影响。
高温环境下，金属材料的疲劳寿命会降低。
4. 表面处理和应力状态：表面处理和应力状态对金属材料的疲劳性能有重要影响。
表面处理可以改善材料的表面质量，减少裂纹的形成和扩展；应力状态的合理控制可以减少应力集中，延缓裂纹的扩展。
三、改善疲劳性能的方法为了改善金属材料的疲劳性能，可以采取以下几种方法：1. 优化材料的组织结构：通过合理的热处理、合金设计等方法，优化金属材料的组织结构，提高其强度和韧性，从而提高疲劳寿命。
2. 表面处理：采用表面处理技术，如喷丸、镀层等，可以改善金属材料的表面质量，减少裂纹的形成和扩展。
3. 控制应力状态：通过合理的设计和加工工艺，控制金属材料的应力状态，减少应力集中，延缓裂纹的扩展。
金属材料疲劳试验轴向力控制方法
金属材料疲劳试验轴向力控制方法1. 概述金属材料的疲劳试验是评价材料疲劳性能的重要方法之一。
在试验中，控制轴向力是十分关键的一个环节，因为轴向力的大小和作用方式对试验结果有着决定性的影响。
本文将介绍10种关于金属材料疲劳试验轴向力控制方法，并进行详细描述。
2. 方法1：纵向应力控制法纵向应力控制法是最常见和最简单的方法之一。
在试验中，加载系统控制张力，监测变形，以实现纵向应力控制。
该方法的优点是简单易行，试验精度较高，但不能控制载荷的极限，对金属的疲劳长寿命试验精度不高。
3. 方法2：位移控制法位移控制是一种使用伺服电动机控制加载头的位移来达到轴向力控制的方法。
该方法能够在试验过程中动态调整加载速度，并通过反馈控制达到极限载荷的控制效果。
由于需要使用独立的位移测量系统和计算机程序，因此难度较大。
4. 方法3：变形控制法变形控制法是通过控制变形来实现轴向力控制的方法。
该方法需要较高的测量精度和计算精度，需要严格控制试剂的初始形状和加载方式。
该方法适用于短寿命试验，但需要注意试剂的气密性和应变传感器的灵敏度。
5. 方法4：频率控制法频率控制法是一种根据载荷频率的变化来控制轴向力的方法。
该方法需要对材料和试验设置进行精确控制，以保证试验的准确性。
该方法适用于复杂应力状态的试验，但需要专业技术和较高的费用。
6. 方法5：位移-应力联合控制法位移-应力联合控制法是一种将位移和应力控制结合起来的方式。
该方法能够控制载荷的大小并确保试验精确性，但需要对试验过程进行细致的调整，以保证实验数据的准确性。
7. 方法6：位移-变形联合控制法位移-变形联合控制法是一种结合位移和变形控制的方法。
该方法具有高精度和高稳定性，可以在试验过程中实现载荷控制和数据采集。
但需要使用高精度的位移传感器和变形测量器，并进行精密校准和数据分析。
8. 方法7：应变控制法应变控制法是一种直接通过应变传感器来控制轴向力的方法。
该方法适用于对材料疲劳特性的研究和分析，但需要精密的应变传感器和计算软件，以保证试验结果的准确性和可靠性。
金属材料的疲劳寿命研究
金属材料的疲劳寿命研究随着工业的不断发展，金属材料在各个领域的应用越来越广泛。
然而，由于实际工作条件的不同，金属材料在工作过程中往往会出现疲劳现象，严重影响其使用寿命和性能。
因此，对金属材料的疲劳寿命进行研究具有重要的理论和实践意义。
一、什么是疲劳寿命在机械应力下，金属材料一般会在一定应力周期内发生变形和破坏，这种现象被称为疲劳。
疲劳寿命是指材料在有应力的周期反复作用下，达到破坏的循环数，也就是疲劳极限，其单位为循环数。
疲劳寿命的长短决定了金属材料的使用寿命和可靠性，因此疲劳寿命研究成为金属材料研究中的一个重要方向。
二、疲劳寿命测试方法疲劳寿命测试是研究材料疲劳寿命的关键，目前常用的测试方法有以下几种：1.拉伸-压缩疲劳测试拉伸-压缩疲劳测试是一种常用的测试方法，其原理是通过施加交变拉伸和压缩载荷来模拟材料在实际工作条件下的载荷状态，然后测定材料的疲劳寿命。
由于拉伸-压缩疲劳测试具有操作简单、测试快速等优点，因此被广泛应用于金属材料疲劳寿命研究中。
2.旋转弯曲疲劳测试旋转弯曲疲劳测试是一种用于测试轴部件等工程结构材料的疲劳寿命的方法。
此测试方法主要是使样品轴心产生固定幅度和频率的弯曲位移，以模拟其实际工作状态，并可测量样品的疲劳寿命。
3.压缩疲劳测试压缩疲劳测试是一种对板材等工程结构材料进行疲劳寿命测试的方法。
通过施加周期性的压缩载荷来模拟材料在实际工作过程中的应力状态，并可测量样品的疲劳寿命。
三、疲劳寿命影响因素疲劳寿命受许多因素的影响，如材料的组织结构、温度、湿度、载荷幅度、载荷周期等。
其中，载荷幅度和载荷周期是影响疲劳寿命的决定性因素。
1.载荷幅度：载荷幅度是指载荷的最大值与最小值之间的差，通常用疲劳强度系数(K)表示。
在一定的载荷次数下，当载荷幅度增大时，疲劳寿命会减小。
2.载荷周期：载荷周期是指载荷变化从最大值到最小值再到最大值一次所需要的时间，其倒数即载荷频率。
在一定的载荷幅度下，当载荷周期增大时，疲劳寿命会增加。
浅谈金属材料的疲劳特性及应用
浅谈金属材料的疲劳特性及应用摘要：本文通过分析金属材料的疲劳破坏特性，从生活中疲劳破坏现象说起，分析其产生的本质原因及机理，提出疲劳抗力的相关性能指标，总结了提高疲劳极限的方法及在现实中的应用。
并强调了进一步探究疲劳性能的必要性。
关键词：金属；疲劳破坏；裂纹；断裂发动机的曲轴在正常使用中突然断裂，在公路上正常行驶的汽车刹车系统突然失灵，铁制大桥突然坍塌，还有，二次大战后，英国的两架飞机在空中突然解体爆炸…………这些现象的发生，让我们的不得不对金属的性能有新的认识。
金属是生活中常用的材料之一。
它以强度硬度高，耐酸碱腐蚀等优点而闻名。
常用作汽车体盖、底盘，机器的主要零部件，例如，轴承，叶片，齿轮等。
但是实际上，金属也有自身的缺点，在交变应力的作用下，即使零件所承受的应力比材料的屈服应力要低，而且构件也处于正常使用当中，但经长时间工作后，仍然会产生裂纹，累积到一定程度会发生断裂。
这也即是金属疲劳。
它是机械零件失效的主要原因之一。
据统计，疲劳失效占断裂失效的百分之八十，且失效前机械处于正常运转状态，不易观察，这样会很容易造成重大事故。
下面我就简要分析一下金属的疲劳破坏。
所谓金属疲劳是指材料内部薄弱区域的组织在变动应力的作用下，逐渐发生变化和损伤累积、开裂，当裂纹扩展到一定程度后突然断裂的过程，是一个从局部开始的损伤累积，最终引起整体破坏的过程。
机件在疲劳破坏前的时间我们称之为疲劳寿命，与其应力有一定的关系，应力高，寿命短。
但是当应力低于材料的疲劳强度时，寿命可无限长。
那么金属的疲劳破坏发生的内在原因是什么呢？金属疲劳的破坏机理我们可以用疲劳裂纹的萌生，扩展和断裂这三个词来描述。
实际上，金属内部的结构并不均匀，含有气孔、微裂纹、原子位错、环境介质等缺陷，在循环应力的作用下，会形成循环滑移带，随着循环次数的增加，滑移带加宽，进一步会出现挤出背和侵入沟，成为应力集中区，逐渐形成微裂纹。
疲劳裂纹的扩展可以分为两个阶段：先是沿最大切应力方向向内扩展，此阶段扩展速度很慢，扩展总量很小，断口不易辨析。
金属材料的疲劳性能
金属材料的疲劳性能金属材料是工程领域中广泛应用的材料之一，其疲劳性能是评价材料耐久性和可靠性的重要指标之一。
疲劳性能是指金属材料在受到交变应力作用下，在一定应力水平下发生疲劳破坏的能力。
本文将从金属材料疲劳破坏的基本概念、疲劳破坏的机理、影响疲劳性能的因素以及提高金属材料疲劳性能的方法等方面展开探讨。
一、基本概念疲劳是指材料在受到交变应力作用下，经过一定次数的应力循环后发生破坏的现象。
疲劳破坏是一种隐蔽性的破坏形式，通常不会在材料表面留下明显的痕迹，但会导致材料的突然失效。
疲劳破坏是由于应力循环引起的微观裂纹扩展最终导致材料失效。
二、疲劳破坏的机理1. 裂纹萌生阶段：在金属材料受到交变应力作用下，材料内部会产生微小的裂纹，这些裂纹通常位于晶界、夹杂物或位错等缺陷处。
2. 裂纹扩展阶段：随着应力循环次数的增加，裂纹会逐渐扩展并蔓延至材料的整个截面，最终导致材料疲劳破坏。
3. 最终破坏阶段：当裂纹扩展至一定长度时，材料的强度将无法承受应力，导致材料突然破裂。
三、影响疲劳性能的因素1. 材料的组织结构：晶粒的尺寸、晶界的性质、夹杂物的分布等都会影响材料的疲劳性能。
2. 表面质量：表面粗糙度、表面处理等会影响裂纹的萌生和扩展速度。
3. 工作温度：高温环境下金属材料的疲劳性能通常会下降。
4. 应力水平：应力水平越高，材料的疲劳寿命越短。
5. 加工工艺：不同的加工工艺会对材料的晶粒结构和性能产生影响。
四、提高金属材料疲劳性能的方法1. 优化材料设计：合理选择材料的成分和热处理工艺，以提高材料的疲劳寿命。
2. 表面处理：采用喷丸、化学处理等方法，提高材料表面的质量，减缓裂纹的扩展速度。
3. 减小应力集中：通过设计合理的结构和减小零件的应力集中部位，降低材料的疲劳破坏风险。
4. 加强材料的表面保护：采用涂层、镀层等方式，提高材料的抗腐蚀性能，延长材料的使用寿命。
综上所述，金属材料的疲劳性能是一个综合性能指标，受到多种因素的影响。
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第10章金属材料的疲劳材料或元件在交变应力（随时间作周期性改变的应力）作用下，经过一段时期后，在内部缺陷或应力集中的部位，局部产生细微的裂纹，裂纹逐渐扩展以致在应力远小于屈服点或强度极限的情况下，突然发生脆性断裂，这种现象称为疲劳，例如频繁进料、出料的周期性间歇操作的设备，往复式压缩机气缸，应考虑其疲劳失效的可能性．疲劳分类：（1）高周疲劳：低应力，高循环次数。
最常见（2）低周疲劳：高应力，低循环次数。
（3）热疲劳：温度变化引起的热应力作用下引起的疲劳破坏。
（4）腐蚀疲劳：交变载荷与腐蚀介质共同作用下引起的破坏。
（5）接触疲劳；机件的接触表面在接触应力反复作用下出现表面剥落。
10.1交变载荷特性大小或方向或两者同时随时间发生周期性变化的载荷。
交变载荷的特性可用几个参数来表示：应力循环：交变应力在两个应力极值之间变化一次的过程。
最大应力（σmax）：循环中代数值最大的应力。
最小应力（σmin）：循环中代数值最小的应力。
平均应力：（σmax+σmax）/2应力幅：（σmax-σmin）/2不对称系数：r=（σmin/σmax）;r=-1对称，r=0脉动；-1<r<1不对称10.2高周疲劳特点10.2.1应力-应变曲线随着循环次数的增加，应力幅值不变，应变量在减小。
这是因为发生的冷作硬化。
应力幅值是表征材料高周疲劳的主要参量。
10.2.2金属材料的疲劳特性曲线（图）用旋转弯曲疲劳试验法进行高周疲劳试验。
应力幅值与交变循环周数。
钢铁材料Nf>107曲线呈水平,对于铝合金等有色金属则没有明显水平部分。
10.2.3疲劳断裂的断口特征脆性断裂，断口无明显塑性变形，贝壳状纹路。
对缺口敏感（材料外缘和芯部纹扩散速度不同），对缺口不敏感。
10.2.4金属材料的疲劳抗力指标10.2.4.1疲劳极限材料经无限多次应力循环不断裂的交变应力幅值。
对于铝合金取Nf>=105～107的应力幅值作为条件疲劳极限。
同一材料，对称循环疲劳极限也不同，弯曲疲劳极限（σ-1）>拉压疲劳极限（σ-1p）>扭转疲劳极限（τ-1n）。
10.2.4.2疲劳缺口的敏感度应力集中程度用应力集中系数缺口对疲劳强度的影响，用疲劳有效应力集中系数Kf缺口敏感度 ，图，相同缺口半径，材料强度越高，q 值越大。
10.3 疲劳断裂机理10.3.1 疲劳裂纹的产生金属所受交变应力大于疲劳极限，在金属表面，晶界及非金属夹杂物处形成滑移带，滑移带中的缺陷或挤入沟处形成应力集中，形成裂纹源。
10.3.2 疲劳裂纹的扩展第1阶段：从金属表面的驻留滑移带，挤入沟或夹杂物开始，沿最大切应力方向（与主应力呈45℃方向）向内部发展。
速度慢，每1次循环0.1nm 数量级第2阶段：裂纹扩展方向逐渐转为和主应力垂直的方向，速度快，每1次循环微米数量级。
10.3.3 疲劳裂纹的扩展速率每次应力循环裂纹的扩展量 ，称为疲劳扩散速率。
分3阶段：第1阶段： 随 降低迅速降低，至 为0，门槛值=1～3*107mm 第2阶段：稳定扩展区或亚临界扩展区。
第3阶段：快速扩展， 接近材料Kc （断裂韧性）值，断裂。
材料疲劳裂纹扩展速率主要研究亚临界扩展速率Barsom 方程铁素体钢：（疲劳裂纹亚临界扩展区中特性最好）马氏体钢：奥氏体钢：10.4影响材料疲劳抗力的因素10.4.1化学成分和夹杂物的影响含碳量，合金元素，夹杂10.4.2热处理和显微组织的影响屈氏体（断裂抗力大）>马氏体（脆性在，抗力小）>索氏体（断裂抗力小）细化晶粒有利于裂纹改向。
10.4.3应力集中的影响疲劳裂纹总是出现在应力集中处，应力集中越严重，疲劳强度下降越多。
10.4.4试件尺寸的影响尺寸大，缺陷多。
10.4.5表面加工的影响疲劳裂纹常从零件表面开始产生。
表面粗糙度越低，疲劳强度越高。
10.4.6温度的影响温度升高，疲劳强度降低。
10.5低周疲劳特性反复塑性变形造成的破坏。
循环应力高，接近或超过材料的屈服极限。
10.5.1低周疲劳时的应力-应变曲线第1阶段出现硬化或软化。
循环硬化：形变抗力在应力循环中增加。
（退火钢）循环软化：形变抗力在应力循环中减小。
（冷加工硬化）第2阶段0.2～0.5倍总寿命循环次数后，应变曲线稳定。
应变量含弹性应变和塑性应变10.5.2材料的低周疲劳特性曲线在低周疲劳条件下，影响材料疲劳寿命的主要参量是应变幅值。
图9-33把时疲劳寿命称为过渡疲劳寿命，重要，是材料疲劳损伤关键指标。
Nf>NT，高周疲劳，提高强度以提高抗疲劳能力；反之，保持一定强度基础上，提高材料塑性和韧性。
10.5.3锅炉与压力容器用钢的疲劳设计曲线锅炉及压力容器在启停过程中会发生压力和温度波动，使材料产生低周疲劳。
当以下各项预期的循环次数总和超过100次，才需对部件进行低周疲劳设计。
（1）设计的预计压力循环（启停）次数（2）压力变化超过设计压力20%的预计压力循环次数。
（3）部件上距离两点温度变化有效次数计的循环次数。
（4）部件的焊烽位于线膨胀系数不同的材料之间，以时的温度变化次数计的循环次数。
一些国家均在其设计规范中提出了锅炉压力容器用钢的疲劳设计曲线。
下图为美国ASME规范的疲劳设计曲线图。
10.5.4影响低周疲劳的主要因素10.5.4.1塑性塑性好的材料，易产生塑性变形，使应力得到重新分布。
因此抵抗低周疲劳性能较好。
10.5.4.2加载频率和保持时间加载频率降低和保持时间增加会降低材料寿命。
10.5.4.3晶粒大小随着晶粒变细，材料的低周疲劳寿命增加。
10.5.4.4环境介质高温下，裂纹尖端发生氧化，加速裂纹扩展。
10.6热疲劳10.6.1热疲劳现象材料在加热，冷却的循环作用下，由交变热应力引起的破坏。
热应力——材料的线膨胀系数E——材料的弹性模量10.6.2材料在承受热疲劳时的应力-应变曲线热疲劳是塑性变形积累损伤的结果，与低周疲劳具有相似的应变——寿命规律，其破坏特征是相同的。
但伴有松驰。
10.6.3热疲劳与机械疲劳的区别（1）除了热应力，还有内部组织变化，使强度和塑性降低。
（2）温度分布不均，温度梯度大塑性变形大。
（3）温度高时，穿晶断裂会向晶间断裂过渡。
在相同的塑性变形范围内，热疲劳寿命一般比机械疲劳低。
10.6.4影响热疲劳的主要因素10.6.4.1温度温度变化幅：，随着温度幅的增加，材料的热疲劳强度降低，破坏循环次数减少。
另外，如果温度幅保持不变，随着平均温度的提高，材料的热疲劳强度也降低。
10.6.4.2高温保温时间与加热冷却速度Tmax保持时间越长，热疲劳循环寿命下越多，应力松驰越明显，塑性变形增加。
加热，冷却速度越快，寿命越短10.6.4.3环境气氛氧化性气氛和燃气中热疲劳寿命明显降低。
10.6.4.4材料物理性能线膨胀系数和弹性模量越大，产生的热应力越大；材料的导热系数越小，在材料中产生的温度梯度越大。
这些都将导致材料的抗热疲劳能力降低。
10.6.4.5材料显微组织细小的晶粒度有利于抵抗热疲劳；晶界是否有第二相析出，则裂纹易于沿析出相扩展，降低了热疲劳强度。
10.6.5热疲劳破坏的断口特征10.6.5.1宏观热疲劳引起的断裂为脆性断裂，伴有少量塑性变形。
10.6.5.2微观穿晶或晶间断裂，裂纹内部往往充满灰色腐蚀物，裂纹扩展过程中产生的氧化或腐蚀。
10.7腐蚀疲劳石油贮罐10.7.1腐蚀疲劳特性在任何腐蚀介质中均会发生。
材料的条件腐蚀疲劳极限与其静强度之间不存在直接关系。
10.7.2腐蚀疲劳机理滑移-溶解型：在交变应力上升期，滑移台阶露出新鲜表面，被腐蚀。
10.7.3影响腐蚀疲劳的主要因素10.7.3.1加载频率频率越低，在一定载荷周期数内，材料与腐蚀介质接触时间越长，腐蚀作用越大，材料的腐蚀疲劳强度越低。
10.7.3.2平均应力平均应力增大使腐蚀疲劳裂纹扩展速度增加。
10.7.3.3组织状态电化学稳定性，具有马氏体组织碳互钢，对腐蚀疲劳敏感。
10.7.3.4合金元素超过5%合金元素，提高耐蚀性10.8接触疲劳10.8.1接触疲劳的类型和破坏过程类型：（1）麻点剥落，深度0.1～0.2mm（3）浅层剥落，深度0.2～0.4mm（2）深层剥落，裂纹起源在硬化层10.8.2影响材料接触疲劳抗力的因素10.8.2.1材料中非金属夹杂物在它们与基体金属的交界处将产生明显的应力集中，在该处形成微裂纹，降低了材料的接触疲劳寿命。
10.8.2.2钢的马氏体中碳的质量分数有最佳含量10.8.2.3钢中碳化物的影响裂纹在碳化物中形成，含量有最佳值。
10.8.2.4钢的硬度影响一方面提高强度，塑性变形抗力的增加。
另一方面，一旦裂纹源形成，硬度高材料裂纹敏感性强。
10.9提高材料与机件疲劳强度的途径10.9.1合理的疲劳设计减小应力集中10.9.2高疲劳抗力材料的选择10.9.2.1提高纯度减少夹杂物将大大提高疲劳强度。
10.9.2.2细化晶粒细化晶粒能显著提高高周疲劳强度和低周疲劳寿命；但在较高的温度下（如在0.5T f，T f为材料熔点）时，则适当粗的晶粒更为有利。
10.9.2.3强度，塑性和韧性的合理配合在不同工作条件下，材料的强度、塑性和韧性都具有相应的最佳配合。
10.9.3表面强化10.9.3.1表面热处理强化钢经渗碳、氮化和碳氮共渗等化学表面热处理，或高、中频表面感应淬火，提高表面硬度及抗疲劳强度。
10.9.3.2表面冷加工硬化利用机械的方法使表面产生很大的压缩残余应力，从而使其疲劳强度得到显著提高。
常方法有：喷丸和滚压强化。