航空材料表面状态与尺寸因素的检测

1.表面粗糙度

在交变载荷作用下，金属的不均匀滑移主要集中在金属的表面，疲劳裂纹也常常产生在表面，所以构件的表面状态对疲劳极限影响很大。表面的微观几何形状，切削和研磨产生的擦痕，打记号，磨裂等都可能像微小而锋利的缺口一样，引起应力集中，使疲劳极限降低。

一般说来表面粗糙度值越小，材料的疲劳极限越高；表面加工越粗糙，疲劳极限越低。当表面粗糙度值很小时，构件表面的加工状态已不再能产生应力集中或产生的应力集中非常小可以忽略，此时表面粗糙度对疲劳极限无明显影响。

材料强度越高，表面粗糙度对疲劳极限的影响越显著。同一种材料表面加工方法不同，所得到的表面粗糙度值也不相同，测得的疲劳极限也不同。

高周疲劳测试标准中都推荐了试样加工的主要步骤，在高周疲劳性能测试时需要特别关注试样的表面状态，表面粗糙度值要控制得既不能太大也不能过小，以免造成疲劳数据之间无法比较。试样抛光过程中需要注意不要在试样表面产生较大的残余应力。

2.尺寸因素(www.xing528.com)

弯曲疲劳和扭转疲劳试验时，随试样尺寸增加，疲劳极限下降；强度越高，疲劳极限下降得越多。这种现象称为疲劳极限的“尺寸效应”。它是因为在试样表面上拉应力相等的情况下，尺寸大的试样，在交变载荷下受到损伤的区域大，而且试样尺寸大其工作段上存在的材料缺陷也较多，因而疲劳极限下降。

3.表面强化工艺

表面淬火、渗碳、碳氮共渗、渗氮（硬渗氮和软渗氮）等表面热处理都是提高构件疲劳极限的重要手段；喷丸、滚压等表面冷塑性变形加工，也对提高疲劳极限十分有效，特别是在表面热处理之后，再进行表面冷塑性变形加工，效果更为显著。

4.温度

一般来说，温度升高，材料的疲劳极限下降。而在低温下疲劳极限会有所提高。但也有反常情况，即温度升高，疲劳强度增加，这是由于温度升高时，试样局部塑性变形增加，应力集中的影响减小，故使疲劳缺口应力集中系数减小。