金属的疲劳及疲劳极限定义

      在循环应力长期作用下工作的一些机械零部件，尽管工作的应力并不是特别高，在经过一些时间后，由局部的高应力区逐渐形成微小裂纹，再由微小裂纹逐渐的扩展导致断开，我们把这样的现象叫做疲劳。

      金属的疲劳不容易被发现，事故会很容易酿成。循环的频率、平均应力的高低、应力的数值是金属疲劳的产生的三个主要原因。不过随着科技的创新发展，现在已经发明出“金属免疫”属性，通过预先加入一些属性来增强金属的抗疲劳强度。另外，在金属的构件中，需要尽量减少薄弱环节，为了增加表面光洁度，以免发生锈蚀，可以用一些辅助性工艺来帮助提高抗腐蚀性能。采取防震措施对机械设备起到抗震保护作用，以减少金属疲劳的可能性。在需要的的时候，有必要对金属内部结构进行检测，以防止金属疲劳。

      疲劳的特点

      1、低应力循环延时断裂性，也就是具有一定使用时间长短的断裂，它的断裂应力水平往往低于材料抗拉强度，甚至屈服强度。
      2、脆性断裂性，因为疲劳的应力水平比屈服强度低，因此不论是脆性材料还是韧性材料，在疲劳断裂前均不会发生塑性变形。
      3、对缺陷十分敏感，因为疲劳破坏是从局部开始的，那么它对缺陷就具有也很强的选择性。

      疲劳的极限

      锅炉的每一次启动和停止，工质运行参数的每一次波动，都将会影响承压部件的寿命。为了提高钢材抵抗疲劳破坏的能力，应在保持材料一定强度的基础上尽可能提高钢材的塑性及韧性。材料经受无限次变载荷而不发生断裂时的最大应力，称为材的疲劳极限。工程上常根据机件的使用寿命要求，规定交变应力循环N次时的应力为有限疲劳极限或条件疲劳限，如汽轮机叶片交变应力循环次数N。

      提高材料疲劳强度的有效方法有如下几种

      1、材料表面的形变性能强化

      2、改善材料表面的粗糙度和进行高频淬火

      3、设计时应注意减小零件应力集中在零件结构上

      4、热处理各种表面，进行复合强化等

      5、化学性的热处理

      金属疲劳所产生的裂纹会给人类带来灾难。然而，也有另外的妙用。一些利用金属疲劳断裂特性制造的应力断料机已经出现。可以对各种性能的金属和非金属在某一切口产生疲劳断裂进行加工。这个过程只需要2秒钟以下的时间，而且，越是难以切削的材料，越容易通过这种加工来满足人们的需要。