疲劳断裂特征

疲劳断裂特征在应变力下工作的零件，疲劳断裂是主要的失效形式之一。表面无缺陷的金属材料，其疲劳断裂过程分为两个阶段：第一阶段是零件表面上盈利较大处的材料发生剪切滑移，产生初始裂纹，形成疲劳源，疲劳源可以有一个或数个；第二阶段是裂纹尖端在切应力下发生反复塑性变形，使裂纹扩展直至发生疲劳断裂。实际上，材料内部的夹渣、微孔、晶界以及表面划伤、裂纹、酸洗等都有可能产生初始裂纹。因此一般说零件的疲劳过程是从第二阶段开始的，应力集中促使表面裂纹产生和发展。疲劳断裂截面是由表面光滑的疲劳发展区和粗糙的脆性断裂区组成。零件在变应力下反复变形，裂纹周期的压紧和分开，使疲劳发展区呈光滑状态，在电子显微镜下放大观察，有以疲劳源为中心，间隔为0.1μm~1μm的同心疲劳纹。每一疲劳纹表示每次应力循环使裂纹延伸的结果。人眼所见到的同心弧状前沿线是由于机器开停或载荷不稳定是裂纹前进不均衡所造成的。当载荷稳定时，前沿线可能很轻微甚至没有。此外，还可看到自疲劳源向外放射的条纹，称垄沟纹。粗糙的脆性断裂是由于剩余截面静音力强度不足造成的。截面大小与所受载荷有关，载荷大，粗糙表面也大。