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疲勞斷裂是在遠(yuǎn)低于材料強(qiáng)度極限甚至屈服極限的交變應(yīng)力作用下，材料發(fā)生破壞的現(xiàn)象。其原因主要有以下幾方面：
 
材料因素
 
- 材質(zhì)不均勻：材料內(nèi)部存在雜質(zhì)、氣孔、偏析等缺陷，會使局部區(qū)域的力學(xué)性能下降，在交變應(yīng)力作用下，這些薄弱部位容易形成疲勞裂紋。
- 韌性不足：韌性差的材料在承受交變應(yīng)力時(shí)，難以通過塑性變形來緩解應(yīng)力集中，從而更容易發(fā)生疲勞斷裂。
 
載荷因素
 
- 交變應(yīng)力特性：應(yīng)力幅值越大、循環(huán)頻率越高，材料越容易發(fā)生疲勞斷裂。而且，應(yīng)力循環(huán)中的拉應(yīng)力對疲勞裂紋的擴(kuò)展起著關(guān)鍵作用。
- 過載：偶然的過載會使材料內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力，可能導(dǎo)致局部出現(xiàn)微小裂紋，這些裂紋在后續(xù)的交變應(yīng)力作用下會逐漸擴(kuò)展，最終引發(fā)疲勞斷裂。
 
環(huán)境因素
 
- 溫度：高溫會使材料的強(qiáng)度降低、韌性增加，加速材料的疲勞損傷；低溫則可能使材料變脆，降低其抗疲勞性能。
- 腐蝕介質(zhì)：材料在腐蝕環(huán)境中工作時(shí)，表面會受到腐蝕作用而產(chǎn)生損傷，這些損傷會成為疲勞裂紋的萌生源，同時(shí)腐蝕介質(zhì)還會加速裂紋的擴(kuò)展，使材料的疲勞壽命顯著降低。
 
加工制造因素
 
- 表面粗糙度：零件表面粗糙度值越大，表面的微觀不平度就越大，在交變應(yīng)力作用下，這些部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而降低零件的疲勞強(qiáng)度。
- 加工缺陷：在加工過程中，如鍛造時(shí)的折疊、焊接時(shí)的氣孔和夾渣、切削加工時(shí)的刀痕等，都會成為疲勞裂紋的萌生處，降低材料的抗疲勞性能。
 
設(shè)計(jì)因素
 
- 結(jié)構(gòu)不合理：零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如果存在尖角、缺口、截面突變等，會導(dǎo)致應(yīng)力集中，使局部應(yīng)力遠(yuǎn)高于平均應(yīng)力，從而降低零件的疲勞強(qiáng)度。
- 選材不當(dāng)：如果所選材料的性能不能滿足零件在工作條件下的要求，如強(qiáng)度、韌性、抗疲勞性能等，就容易發(fā)生疲勞斷裂。