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6.夹杂物的影响
夹杂物本身或由它而产生的孔洞相当于小缺口,在交变载荷作用下将产生应力集中和应变集中,成为疲劳断裂的裂纹源,对材料的疲劳性能造成不良影响。夹杂物对疲劳强度的影响不仅取决于夹杂物的种类、性质、形状、大小、数量和分布,而且还取决于材料的强度水平以及外加应力水平及状态等因素。
不同类型的夹杂物其机械和物理性能不同,和母材性能之间的差异不同,对疲劳性能的影响也不同。一般说来,易变形的塑性夹杂物(如硫化物)对钢无缝管的疲劳性能影响较小,而脆性夹杂物(如氧化物、硅酸盐等)则有较大的危害。
比基体膨胀系数大的夹杂物(如硫化物)因在基体中产生压应力而影响小,而比基体膨胀系数小的夹杂物(如氧化铝等)因在基体中产生拉应力而影响大。
夹杂物与母材结合的紧密程度也会影响疲劳强度。硫化物易于变形,和母材结合紧密,而氧化物易于脱离母材,造成应力集中。由此可知,从夹杂物的类型来说,硫化物的影响较小,而氧化物、氮化物和硅酸盐等则是危害较大的。
不同加载条件下,夹杂物对材料疲劳性能的影响也不同,在高载条件下,无论有没有夹杂物的存在,外加载荷均足以使材料产生塑性流变,夹杂物的影响较小,而在材料的疲劳极限应力范围,夹杂物的存在造成局部应变集中成为塑性变形的控制因素,从而强烈地影响材料的疲劳强度。也就是说,夹杂物的存在主要是影响材料的疲劳极限,对高应力条件下的疲劳强度影响不明显。
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