熱疲勞

金屬材料由於溫度梯度循環引起的熱應力循環（或熱應變循環），而產生的疲勞破壞現象，稱為熱疲勞。

基本介紹

• 中文名：熱疲勞
• 外文名：Thermal Fatigue
• 原因：熱應力循環
• 條件：金屬材料
• 影響因素：晶粒粗大且不均勻

產生原因

金屬零件在高溫條件下工作時，其環境溫度並不恆定，而有時是急劇反覆變化的。由此造成的膨脹和收縮若受到約束時，在零件內部就會產生熱應力（又稱溫差應力）。溫度反覆變化，熱應力也隨著反覆變化，從而使材料受到疲勞損傷。

塑性材料抗熱應變的能力較強，故不易發生熱疲勞。相反，脆性材料抗熱應變的能力差，熱應力容易達到材料的斷裂應力故易受熱衝擊而破壞。

特徵

（1）、典型的表面疲勞裂紋呈龜裂狀。

（2）、裂紋走向可以是沿晶型的，也可以是穿晶型的；一般裂紋端部較尖銳，裂紋內有或充滿氧化物。

（3）、巨觀斷口呈灰色，並為氧化物覆蓋。

（4）、裂紋源於表面，裂紋擴展深度與應力、時間及溫差變化相對應。

影響因素

（1）、環境的溫度梯度及變化頻率越大越易產生熱疲勞。

（2）、熱膨脹係數不同的材料組合時，易出現熱疲勞。

（3）、晶粒粗大且不均勻，易出現熱疲勞。

（4）、晶界分布的第二相質點對熱疲勞的產生，具有促進作用。

（5）、材料的塑性差，易出現熱疲勞。

（6）、零件的幾何結構對金屬的膨脹和收縮的約束作用大，易出現熱疲勞。