由本人自己,基于机械工业出版社《工程材料力学性能》第2版(束德林主编),针对四川大学材料学院金属材料工程系期末复习整理。
2、残余应力及表面强化的影响
残余压应力提高疲劳强度；残余拉应力降低疲劳强度。 ★Q：为什么表面强化处理可提高材料的疲劳强度？
答：如图所示，表面强化影响疲劳极限示意图。表面强化处理可在机件表面产生有利的残余压应力，同时还
能提高机件表面的强度和硬度。这两方面的作用都提高了疲劳强度。a为用带箭头的实线示意地绘出试样弯曲疲劳试验时，外加载荷在试样截面上引起的应力分布，同时绘出了材料的疲劳极限。可见，在表层相当深度内，应力高于材料疲劳极限，因而该区域会过早地产生疲劳裂纹。b用虚线示意地绘出了外加载荷引起的应力，又用双点划线给出表面强化产生的残余应力，两类应力合成总应力用实线表示。实线折现为材料和强化层的疲劳极限。不难看出，由于表面层疲劳极限提高，以及表面残余压应力使得表面层总应力降低，致表面层的总应力地域强化层的疲劳极限，因而不会发生疲劳断裂。
图5-28 表面强化提高疲劳极限示意图
其中，表面强化方法有：A、表面喷丸及滚压；B、表面热处理和化学热处理
Q、提高材料疲劳强度的措施？
（1）表面强化，如表面喷丸、滚压、表面淬火及表面化学热处理等。
（2）采取合适加工措施，降低表面粗糙度 表面粗糙度越低，材料的疲劳极限越高。
（3）合金化，强化基体，形成弥散强化，提高材料的形变抗力阻止循环滑移带的形成和开裂，从而阻止疲劳裂纹的萌生和提高疲劳强度。
（4）细化晶粒或使用正火组织、淬火回火等热处理组织。
（5）减少夹杂物的数量、尺寸都能有效得提高疲劳强度。还可以通过改变夹杂物与基体之间的界面结合性质来改变疲劳强度。
3、 材料成分及组织的影响
（1）合金成分；（2）显微组织；（3）非金属夹杂物和冶金缺陷。
六、低周疲劳
1、低周疲劳
（1）特点
（2）金属循环硬化和循环软化
金属材料在恒定应变范围循环作用下，随循环周次增加其应力不断增加，即为循环硬化。
金属材料在恒定应变范围循环作用下，随循环周次增加其应力逐渐减小，即为循环软化。
金属材料产生循环硬化与软化取决于材料的初始状态、结构特性以及应变幅和温度等。
循环硬化和软化与σb / σs有关：σb / σs>1.4，表现为循环硬化；σb / σs<1.2，表现为循环软化；1.2<σb / σs<1.4，材料比较稳定，无明显循环硬化和软化现象。
也可用应变硬化指数n来判断循环应变对材料的影响，n<1软化，n>1硬化。
退火状态的塑性材料往往表现为循环硬化，加工硬化的材料表现为循环软化。
循环硬化和软化与位错的运动有关：退火软金属中，位错产生交互作用，运动阻力增大而硬化。冷加工后的金属中，有位错缠结，在循环应力下破坏，阻力变小而软化。
（3）低周疲劳的应变-寿命曲线
试述低周疲劳的规律及曼森-柯芬关系。