理论应力集中系数Kt :在理想的弹性条件下,由弹性理论求得的,缺口根部的 实际应力与名义应力的比值。
有效应力集中系数(或疲劳应力集中系数)Kf:光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。
有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响,而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。
有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加,但通常小于理论应力集中系数。
疲劳缺口敏感度系数q:疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度,由下式计算。
q的数据范围是0-1,q值越小,表征无缝钢管材料对缺口越不敏感。试验表明,q并非纯粹是材料常数,它仍然和缺口尺寸有关,只有当缺口半径大于一定值后,q值才基本与缺口无关,而且对于不同材料或处理状态,此半径值也不同。
2.无缝管尺寸因素的影响
由于材料本身组织的不均匀性以及内部缺陷的存在,尺寸增加造成材料破坏概率的增加,从而降低材料的疲劳极限。尺寸效应的存在,是把试验室小试样测得的疲劳数据运用于尺寸实际零件中的一个重要问题,由于不可能把实际尺寸的零件上存在的应力集中、应力梯度等完全相似地在小试样上再现出来,从而造成试验室结果与某些具体零件疲劳破坏之间的互相脱节。
机加工的表面总存在着高低不平的加工痕迹,这些痕迹就相当于小缺口,在材料表面造成应力集中,从而降低材料的疲劳强度。试验表明,对于钢和铝合金,粗糙的加工(粗车)与纵向精抛光相比,疲劳极限要降低10%-20%甚至更多。材料的强度越高,则对表面光洁度越敏感。
4.加载经历的影响
实际上没有任何零件是在 恒定的应力幅条件下工作,材料实际工作中的超载和次载都会对材料的疲劳极限产生影响,试验表明,材料普遍存在着超载损伤和次载锻炼现象。
所谓超载损伤是指材料在高于疲劳极限的载荷下运行达到一定周次后,将造成材料疲劳极限的下降。超载越高,造成损伤所需的周次越短。
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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。
为满足以上对动轴承的性能的要求,对轴承无缝钢管材料提出了以下一些基本的性能要求:
1)高的接触疲劳强度,
2)热处理后应具有高的硬度或能满足轴承使用性能要求的硬度,
3)高的耐磨性、低的摩擦系数,
4)高的弹性极限,
5)良好的冲击韧性和断裂韧性,
6)良好的尺寸稳定性,
7)良好的防锈性能,
8)良好的冷、热加工性能。
热轧与冷拔无缝钢管精密度与硬度的区别
一.分类不同:热轧无缝管分一般钢管,低、中压锅炉无缝钢管,高压锅炉无缝钢管、合金无缝钢管、不锈无缝钢管、石油裂化管、地质钢管和其它无缝钢管等。
冷拔《轧》无缝钢管除分一般钢管、低中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、其它无缝钢管外,还包括碳素薄壁钢管、合金薄壁钢管、不锈薄壁钢管、异型钢管。
二、精确度不同: 热轧无缝钢管外径一般大于 32mm,壁厚2.5-75mm,冷拔无缝钢管外径可以到6mm,壁厚可到0.25mm,薄壁管外径可到5mm,壁厚小于0.25mm,冷拔无缝钢管比热轧无缝钢管尺寸精度高。 这也正是冷拔无缝钢管比热轧无缝钢管高的原因之一。
三、硬度不同 :热轧无缝钢管的自由扭转刚度比冷拔无缝钢管高,所以热轧钢管的抗扭性能要优于冷拔无缝钢管。