金屬材料產(chǎn)生疲勞斷裂的原因有哪些?

　　機械零件在循環(huán)交變應(yīng)力的作用下引起的斷裂稱為疲勞斷裂，在機械構(gòu)件的斷裂失效中，疲勞斷裂所占的比例最高，達70%以上。

　　疲勞斷裂的類型----高周疲勞、低周疲勞、熱疲勞、接觸疲勞、腐蝕疲勞、微振疲勞、蠕變疲勞等。

　　高周疲勞----循環(huán)次數(shù)N>104~105的疲勞斷裂稱為高周疲勞,為低應(yīng)力高周疲勞斷裂。

　　低周疲勞----循環(huán)次數(shù)N<104~105.為高應(yīng)力低周疲勞斷裂。裂紋擴展時疲勞應(yīng)力較高，裂紋擴展速度較快，其斷口形貌較復(fù)雜;當(dāng)循環(huán)次數(shù)N>103.斷口上有粗大的輝紋;當(dāng)循環(huán)次數(shù)N<103.斷口觀察到一種“輪胎花樣”;當(dāng)循環(huán)次數(shù)N<102.斷口上觀察到韌窩或準(zhǔn)解理。

　　熱疲勞----冷熱交變應(yīng)力作用下引起的疲勞開裂稱熱疲勞。如發(fā)動機排氣門、熱模。宏觀有網(wǎng)狀或平行斷續(xù)的細(xì)小裂紋，微觀斷口有氧化特征，難見輝紋。

　　接觸疲勞----接觸應(yīng)力作用引起疲勞破壞。如軸承、軸瓦、齒輪。宏觀有剝落特征，微觀有輝紋、準(zhǔn)解理等特征。產(chǎn)生接觸疲勞的原因主要是接觸應(yīng)力較高。

　　腐蝕疲勞----腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力聯(lián)合作用下引起的疲勞破壞稱腐蝕疲勞。斷口宏觀上有腐蝕特征，微觀形貌除疲勞輝紋外有腐蝕特征。

　　微振疲勞----由微振應(yīng)力作用下引起的疲勞破壞，如鉚釘、葉片、鋼絲繩等。裂源處有磨損現(xiàn)象，疲勞斷口上可觀察到與高周疲勞相似的輝紋。

　　高周疲勞的特征：

　　疲勞斷裂過程中，工作應(yīng)力多是在低于屈服應(yīng)力下進行，零件不發(fā)生肉眼可見的宏觀塑性變形，對于常見的低應(yīng)力高周疲勞，在斷裂發(fā)生后，也未能觀察到宏觀塑性變形現(xiàn)象，所以一般將疲勞斷裂歸入脆性斷裂

　　疲勞斷口具有獨特的斷口形貌，斷口由疲勞源區(qū)、裂紋擴展區(qū)和瞬時斷裂區(qū)三個部分組成。疲勞源常位于零件的尖角、凹槽或材料的夾雜、空洞、微裂紋等缺陷處。裂紋擴展區(qū)具有獨特的疲勞條紋，常以海灘狀條紋、貝紋線等術(shù)語描述其宏觀特征。疲勞擴展區(qū)的斷口微觀形貌為疲勞輝紋。瞬時斷裂區(qū)斷口形貌與材料性質(zhì)及斷裂時應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，塑性材料常為塑性斷裂，而脆性材料為脆性斷裂。

　　產(chǎn)生疲勞斷裂的常見原因：

　　材料強度不足引起的疲勞斷裂;

　　零件結(jié)構(gòu)上有尖角、鍵槽、圓角等應(yīng)力集中區(qū);

　　夾雜、疏松、氣孔、微裂紋等材料缺陷;

　　表面缺陷，如凹坑、折疊、加工刀痕;

　　熱處理缺陷，如表面脫碳、過熱。