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     現(xiàn)代化的設(shè)備中，螺栓更多地是在變載荷下工作。例如:某種內(nèi)燃機(jī)缸蓋螺栓，工作在反復(fù)受拉的惡劣環(huán)境中，且結(jié)構(gòu)上不允許加大螺栓尺寸，這就必須提高它的強(qiáng)度和抗拉疲勞性能，也就是說，對這類螺栓的抗拉疲勞壽命有更高的要求。

1.螺紋聯(lián)接件的疲勞規(guī)范

     由于用戶的不同,聯(lián)接件使用環(huán)境各異，因此，必須統(tǒng)一環(huán)境才能制訂和選擇壽命指標(biāo),而主要的環(huán)境條件是載荷。

1. 1載荷條件

     這里指的載荷條件是當(dāng)做疲勞試驗(yàn)時(shí)，對螺栓施加的最大和最小載荷值。目前ISO和我國規(guī)范對σb≥1200MPa等級以上的螺栓，都把最大載荷值規(guī)定為螺栓最小抗拉破壞載荷的46%-K值(載荷系數(shù)) 。

     規(guī)范中對不同直徑的螺栓規(guī)定了最小破壞載荷標(biāo)準(zhǔn)值，它既作為靜拉強(qiáng)度的驗(yàn)收依據(jù)，又作為疲勞試驗(yàn)的載荷依據(jù)(疲勞抗拉試驗(yàn)最大載荷=最小抗拉載荷×載荷系數(shù)K) 。例如對合金鋼凸頭螺栓，K值取0. 46。。

     疲勞抗拉試驗(yàn)中最小載荷由載荷比R 決定。R =最小載荷/最大載荷, R = 0. 1。

1. 2壽命指標(biāo)

     在上述的載荷規(guī)定下,還有統(tǒng)一的壽命指標(biāo)。即在規(guī)范規(guī)定的抽樣樣品中，最小循環(huán)次數(shù)不小于4. 5 ×10的4 次方次,，凡樣品中超過13 ×10的4 次方次的只按13 ×10的4次方次計(jì)平均值。

2.螺紋聯(lián)接件抗拉疲勞壽命

2. 1螺栓材料及熱處理的選擇

     我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(如: GB /T3098. 1 - 2000)規(guī)定:對σb ≥1 200MPa 的螺栓才有疲勞性能要求(Lin：對于高強(qiáng)鋼提出疲勞性能要求的主要原因是高強(qiáng)鋼本身在強(qiáng)度提高的同時(shí)，其材料性能的塑性儲備是明顯劣于中低強(qiáng)度鋼的。

     把這一要求去與具有更高強(qiáng)度同時(shí)又有很好的塑性儲備的鎳基合金和鈦合金比較顯然是不合適的。), 如40CrNiMo、30CrMnSi等。如果選用強(qiáng)度更高的合金鋼材料,如美國INCONEL718合金,它可以有1 600MPa以上的強(qiáng)度,按一般規(guī)范載荷作疲勞試驗(yàn)時(shí),就會有很高的壽命值,以M6螺栓為例。

     如表1規(guī)范所定的疲勞試驗(yàn)載荷為11. 01 kN 靜拉破壞載荷為23. 93 kN,而INCONEL718合金實(shí)際靜拉破壞載荷可高達(dá)35kN,若仍以11. 01 kN為Pmax做疲勞試驗(yàn),則只相當(dāng)于靜拉破壞載荷的31%,其壽命值當(dāng)然會較高。可是如30CrMnSiNi這類高強(qiáng)度材料,其缺口敏感性極高,做抗拉疲勞試驗(yàn)時(shí)的壽命值很低,根本不宜用作有抗拉疲勞要求的螺紋零件。

     某些材料靜拉破壞載荷雖然可以與30CrMnSi等合金鋼相近,但以同樣載荷水平作疲勞壽命試驗(yàn)時(shí), 疲勞壽命值達(dá)不到規(guī)范要求, 如鈦合金Ti6Al4V。為使其疲勞壽命值與30CrMnSi等合金鋼一致,必須把載荷水平降至40% (即K值取40% ) ,對其他類型鈦合金(如Ti21523) , K應(yīng)降至36%(Lin：這種提法也有問題：通常對于具有同等靜力強(qiáng)度鈦合金螺栓，其疲勞性能會比同樣的鋼制螺栓要好。這是一種對不同材料性能的基本認(rèn)識。

     在這種情況下，顯然鈦合金螺栓的可以高于0.46， 肯定不會是0.36.)。因此,對螺栓聯(lián)接件要求有足夠高的靜拉強(qiáng)度,又要有較高抗拉疲勞壽命,應(yīng)注意正確選擇材料。

     疲勞斷裂和延遲斷裂是機(jī)械零部件失效的2個主要原因(Lin：這又是在混淆概念。螺栓發(fā)生延遲斷裂的主要因素往往是由于表面電鍍引起的一種氫致?lián)p傷行為，與疲勞斷裂基本上無關(guān))。

     一般而言,當(dāng)鋼的抗拉強(qiáng)度約1 200MPa時(shí),疲勞強(qiáng)度和延遲斷裂抗力均隨強(qiáng)度和硬度的提高而提高;但當(dāng)抗拉強(qiáng)度超過約1 200MPa時(shí),疲勞強(qiáng)度不再繼續(xù)提高,延遲斷裂抗力反而急劇下降。機(jī)械制造用鋼大多是中碳合金鋼,并在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用,其抗拉強(qiáng)度大多為800～1 000MPa。提高其強(qiáng)度并不難,而最大的困難在于解決強(qiáng)度提高后的低壽命問題。疲勞破壞和延遲斷裂問題是機(jī)械制造用鋼高強(qiáng)度化和長壽命化的主要障礙。

     熱處理也是很重要的因素,高強(qiáng)度螺栓調(diào)質(zhì)過程中的回火,在高溫回火區(qū)域,容易產(chǎn)生硫、磷等雜質(zhì)元素,雜質(zhì)元素在晶界上偏聚,會產(chǎn)生脆性斷裂,尤其是當(dāng)硬度在35HRC以上,脆性傾向更加嚴(yán)重。