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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)燃機缸蓋螺栓，工作在反復受拉的惡劣環(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,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做疲勞試驗時，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準值，它既作為靜拉強度的驗收依據(jù)，又作為疲勞試驗的載荷依據(jù)(疲勞抗拉試驗最大載荷=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

     在上述的載荷規(guī)定下,還有統(tǒng)一的壽命指標。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)標準(如: GB /T3098. 1 - 2000)規(guī)定:對σb ≥1 200MPa 的螺栓才有疲勞性能要求(Lin：對于高強鋼提出疲勞性能要求的主要原因是高強鋼本身在強度提高的同時，其材料性能的塑性儲備是明顯劣于中低強度鋼的。

     把這一要求去與具有更高強度同時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以上的強度,按一般規(guī)范載荷作疲勞試驗時,就會有很高的壽命值,以M6螺栓為例。

     如表1規(guī)范所定的疲勞試驗載荷為11. 01 kN 靜拉破壞載荷為23. 93 kN,而INCONEL718合金實際靜拉破壞載荷可高達35kN,若仍以11. 01 kN為Pmax做疲勞試驗,則只相當于靜拉破壞載荷的31%,其壽命值當然會較高?？墒侨?0CrMnSiNi這類高強度材料,其缺口敏感性極高,做抗拉疲勞試驗時的壽命值很低,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時, 疲勞壽命值達不到規(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,當鋼的抗拉強度約1 200MPa時,疲勞強度和延遲斷裂抗力均隨強度和硬度的提高而提高;但當抗拉強度超過約1 200MPa時,疲勞強度不再繼續(xù)提高,延遲斷裂抗力反而急劇下降。機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,其抗拉強度大多為800～1 000MPa。提高其強度并不難,而最大的困難在于解決強度提高后的低壽命問題。疲勞破壞和延遲斷裂問題是機械制造用鋼高強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,尤其是當硬度在35HRC以上,脆性傾向更加嚴重。