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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料疲劳分类疲劳分类按应力状态分：弯曲疲劳，扭转疲劳，拉压疲劳，复合疲劳按环境分：大气疲劳，腐蚀疲劳，高温疲劳，接触疲劳，热疲劳按断裂寿命及应力高低分：高周疲劳，低周疲劳弯曲疲劳、双向弯曲疲劳及旋转弯曲疲劳三类。1、单向弯曲疲劳断裂像吊车悬臂之类的零件，在工作时承受单向弯曲负荷。承受脉动的单向弯曲应力的零件，其疲劳核心一般发生在受拉侧的表面上。疲劳核心一般为一个。载荷的大小、材料的性能及环境条件等对断口中疲劳区与瞬时断裂区的相对大小皆有影响。2、双向弯曲疲劳断裂某些齿轮的齿根承受双向
2、弯曲应力的作用。零件在双向弯曲应力作用下产生的疲劳断裂，其疲劳源区可能在零件的两侧表面，最后断裂区在截面的内部。材料的性质、负荷大小、结构特征及环境因素等都对断口的形貌有影响，其趋势与单向弯曲疲劳断裂相同。3、旋转弯曲疲劳断裂许多轴类零件的断裂多属于旋转弯曲疲劳断裂。旋转弯曲疲劳断裂时，疲劳源区一般出现在表面，但无固定点。当轴的表面存在较大的应力集中时，可出现多个疲劳源。共同点:零件截面受力不均匀，初裂纹一般源于表面，然后沿着与最大正应力垂直的方向内扩展，当剩余截面不能承受外载荷时，构件发生突然断裂。腐蚀疲劳:当金属受到酸碱的腐蚀，一些部位的应力就比其他部位高得多，加速裂缝的形成，这叫“腐蚀疲
3、劳”。腐蚀疲劳：化工设备中许多金属材料构件都工作在腐蚀的环境中，同时还承受着交变载荷的作用。与惰性环境中承受交变载荷的情况相比，交变载荷与侵蚀性环境的联合作用往往会显著降低构件疲劳性能，这种疲劳损伤现象称为腐蚀疲劳。高温疲劳：高温疲劳是指零件在高于材料的(用绝对温度表示的熔点)或高于再结晶温度时受到交变应力的作用所引起的疲劳破坏。生产中有许多机器、零件是在高温和交变载荷作用下工作。如汽轮机、燃气轮机的叶轮和叶片，柴油机的排气阀等，容易产生高温疲劳破坏。高温疲劳具有以下特点:(1)高温疲劳的疲劳曲线无水平部分，疲劳强度随循环周次N增加不断降低。因此，高温下的材料疲劳强度用规定循环周次下的疲劳强度
4、表示，一般取5107或108次。(2)高温疲劳总伴随蠕变发生，温度越高蠕变所占比例越大，疲劳和蠕变交互作用也越强烈。不同材料显著发生蠕变的温度不同，一般当材料温度超过时蠕变显著发生，使材料的疲劳强度急剧降低。例如，碳钢温度超过300350，合金钢超过350400的发生显著蠕变。(3)材料的高温疲劳强度与高温强度(蠕变极限和持久极限)的关系如图4-5所示。材料的蠕变极限随温度变化曲线l与疲劳极限随温度变化曲线2相交于一点，说明当材料温度低于此点对应温度时，材料以疲劳破坏为主；高于此点对应温度则以蠕变破坏为主。接触疲劳：接触疲劳是指摩擦材料受法向载荷和切向载荷重复作用产生的疲劳。接触疲劳是工件(如
5、齿轮、滚动轴承，钢轨和轮箍，凿岩机活塞和钎尾的打击端部等)表面在接触压应力的长期不断反复作用下引起的一种表面疲劳破坏现象，表现为接触表面出现许多针状或痘状的凹坑，称为麻点，也叫点蚀或麻点磨损。有的凹坑很深，呈“贝壳”状，有疲劳裂纹发展线的痕迹存在。在刚出现少数麻点时，一般仍能继续工作，但随着工作时间的延续，麻点剥落现象将不断增多和扩大，例如齿轮，此时啮合情况恶化，磨损加剧，发生较大的附加冲击力，噪声增大，甚至引起齿根折断。由此可见，研究金属的接触疲劳问题对提高这些机件的使用寿命有着重大的意义。接触疲劳类型1裂纹源于次表面的麻点剥落；2.裂纹源于表层的麻点剥落；3.裂纹源于硬化层与心部交界处的表
6、层剥落；4.接触疲劳试验：接触疲劳试验一般在模拟工作条件的接触疲劳试验机上进行，有试样和实物两种形式，实物试验虽然是零件疲劳强度决定性的考验，有重要价值，但是，其试验结果是结构、材料、工艺等许多因素的综合表现，较难分析单一因素的影响。因此，模拟零件工作条件的试样试验是获得单一因素影响最有效而可靠的试验方法。用试样进行接触疲劳试验的试验机目前国内常用的主要有单面对滚式，双面对滚式和止推式等几种。影响接触疲劳寿命的若干因素接触疲劳寿命首先取决于加载条件，特别是载荷大小。此外，还与许多其它因素有关，这里仅简叙其中若干有代表性的因素。1非金属夹杂物2马氏体含碳量3剩余碳化物颗粒大小和数量热疲劳：金属材
7、料由于温度梯度循环引起的热应力循环，而产生的疲劳破坏现象，称为热疲劳。产生原因：金属零件在高温条件下工作时，其环境温度并不恒定，而有时是急剧反复变化的。由此造成的膨胀和收缩若受到约束时，在零件内部就会产生热应力。温度反复变化，热应力也随着反复变化，从而使材料受到疲劳损伤。塑性材料抗热应变的能力较强，故不易发生热疲劳。相反，脆性材料抗热应变的能力差，热应力容易达到材料的断裂应力故易受热冲击而破坏。特征:、典型的表面疲劳裂纹呈龟裂状。、裂纹走向可以是沿晶型的，也可以是穿晶型的；一般裂纹端部较尖锐，裂纹内有或充满氧化物。、宏观断口呈灰色，并为氧化物覆盖。、裂纹源于表面，裂纹扩展深度与应力、时间及温差
8、变化相对应。影响因素：、环境的温度梯度及变化频率越大越易产生热疲劳。、热膨胀系数不同的材料组合时，易出现热疲劳。、晶粒粗大且不均匀，易出现热疲劳。、晶界分布的第二相质点对热疲劳的产生，具有促进作用。、材料的塑性差，易出现热疲劳。、零件的几何结构对金属的膨胀和收缩的约束作用大，易出现热疲劳。高周疲劳：低周疲劳：又称条件疲劳极限，或“低循环疲劳”。参照零件工作周期可能作用的次数下能承受的应力极限值。高循环疲劳。作用于零件、构件的应力水平较低，破坏循环次数一般高于104的疲劳，弹簧、传动轴等的疲劳属此类。低循环疲劳。作用于零件、构件的应力水平较高，破坏循环次数一般低于103104的疲劳，如压力容器、
9、燃气轮机零件等的疲劳。实践表明，疲劳寿命分散性较大，因此必须进行统计分析，考虑存活率的问题。具有存活率p的疲劳寿命Np的含义是：母体中有p的个体的疲劳寿命大于Np。而破坏概率等于。常规疲劳试验得到的S-N曲线是p=50%的曲线。对应于各存活率的p的S-N曲线称为p-S-N曲线。金属材料的疲劳特性人的疲劳感觉来自于长期的劳累或一次过重的负荷，金属也是一样。金属的机械性能会随着时间而渐渐变弱，这就是金属的疲劳。在正常使用机械时，重复的推、拉、扭或其他的外力情况下都会造成机械部件中金属的疲劳。这是因为机械受压时，金属中原子的排列会大大改变，大大的压力会使金属原子间的化学键断裂而导致金属裂开。由于金属
10、材料的疲劳一般难以发现，因此常常造成突然的事故。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。在第二次世界大战期间，美国的5000艘货船共发生1000多次破坏事故，有238艘完全报废，其中大部分要归咎于金属的疲劳。直到出现了电子显微镜之后，人类在揭开金属疲劳秘密的道路上不断取得了新的成果，才开发出一些发现和消除金属疲劳的手段。科学研究表明，金属疲劳并非完全难以检测。近年来，应用科学的检测手段避免了不少因金属疲劳而可能发生的事故。科学家证实，汽车刹车突然失灵而掉下悬崖、飞机发动机突然爆裂、强风使铁桥崩塌等惨祸发生前，刹车、机身、桥梁上都
11、会产生异常震动，这实际上就是“金属疲劳”的一种征兆。所以，当工程师设计飞机、汽车、桥梁或其他机械时，都必须考虑到金属疲劳问题，并对这些金属建筑或机械定期“体检”，以确保安全。所有金属表面都存在微小缺陷，有的肉眼看得见，有的肉眼看不见。这些瑕疵都会使得应力在该处产生，从而导致金属开始裂开，所以，当一次负载过重或是多次猛烈晃动，都会导致金属疲劳而从瑕疵处裂开。现在，冶金学家使可以用显微镜来检视金属表面看不见的瑕疵，他们研究如何以最好的方法来保护金属，以免使得金属疲劳。给金属过度加压或扭转会导致金属疲劳，由于这个原因，在使用金属部件时，工程师必须要测试金属的结构，用电子计量器可以测量压力以及因压力所
12、造成的伤害。冶金学家通过研究金属的破裂状况，能更加了解金属的结构，以便如何研究减少金属破裂的概率。日本原子能研究所的研究人员还研制出了一种“聪明涂料”，这种涂料初看和普通涂料没什么区别，但实际上涂料中掺入了钛酸铅粉末。将“聪明涂料”涂在金属板上，再敲击金属板使其震动，结果涂膜中会产生电流，这便可作为研究人员分析金属疲劳程度的信息。例如，将“聪明涂料”涂在飞机机翼上，然后经常测定涂膜中产生的电流，一旦发现异常电流，立即实施紧急精密检查，及时查明原因，便可排除事故隐患。在现今这个机器时代和未来的机器人时代，如何防止金属疲劳显得尤为重要。现在人们已经知道了一些改进和强化金属，相当于提高了金属的“健康
13、”程度，可以让金属尽量少出现“疲劳”现象。古人就知道了如何让金属“强壮”的方法，那就是锻炼它们，令它们“百炼成钢”。现在我们所说的“锻炼身体”一词，其实就来源于对金属的锻炼，我们应该像锻炼金属一样锻炼自己的身体。锻炼金属的方法是热处理，例如对钢不断回火和捶打，使其韧化，减弱金属容易疲劳的特性。人们想到的另外一个方法是向单一金属中掺入其他物质，填补金属中的空隙和瑕疵。如果掺入的物质是金属，就可以制造出合金，用两种金属相互填充空隙的方法来弥补瑕疵，并使得金属强度增高。向金属中加入碳，也可以弥补金属中的瑕疵，制造出高强度碳钢。在金属材料中添加各种“维生素”，也是增强金属抗疲劳的有效办法。例如在钢铁和
14、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。在设计机械时，也应尽量减少可能发生的金属疲劳事故。比如，可以消除零件上的薄弱环节，减少开孔、挖槽、切口等，因为疲劳裂纹常常发生在这些地方；提高零件表面的光洁度，保护表面不受生锈腐蚀之害，加工粗糙所产生的刻划痕以及材料锈腐之处，都是容易产生微细裂纹的；对零件表面进行强化处理，比如，辗压零件的表面，使材料表面强化，从而不易产生微细裂纹。随着科技的进步，已经研制出更多含有金属的复合材料，如金属和玻璃纤维或塑料的合成物。这些复合材料使得金属不但保留了原来的强度，而且增加了纤维和塑料的韧性，使得金属不再轻易
15、疲劳。焊接接头焊接接头，指两个或两个以上零件要用焊接组合的接点。或指两个或两个以上零件用焊接方法连接的接头，包括焊缝、熔合区和热影响区。焊缝区：接头金属及填充金属熔化后，又以较快的速度冷却凝固后形成。焊缝组织是从液体金属结晶的铸态组织，晶粒粗大，成分偏析，组织不致密。但是，由于焊接熔池小，冷却快，化学成分控制严格，碳、硫、磷都较低，还通过渗合金调整焊缝化学成分，使其含有一定的合金元素，因此，焊缝金属的性能问题不大，可以满足性能要求，特别是强度容易达到。熔合区：熔化区和非熔化区之间的过渡部分。熔合区化学成分不均匀，组织粗大，往往是粗大的过热组织或粗大的淬硬组织。其性能常常是焊接接头中最差的。熔合区和热影响区中的过热区(或淬火区)是焊接接头中机械性能最差的薄弱部位，会严重影响焊接接头的质量。热影响区：被焊缝区的高温加热造成组织和性能改变的区域。低碳钢的热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区。(1)过热区最高加热温度1100以上的区域，晶粒粗大，甚至产生过热组织，叫过热区。过热区的塑性和韧性明显下降，是热影响区中机械性能最差的部位。(2)正火区最高加热温度从Ac3至1100的区域，焊后空冷得到晶粒较细小的正火组织，叫正
