大多數(shù)機(jī)器用的厚壁不銹鋼管是在重復(fù)或交變應(yīng)力作用下工作的。如各種發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、機(jī)床主軸、齒輪、各種滾動(dòng)軸承等。大口徑不銹鋼管材料在小于以下的重復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為“大口徑不銹鋼管的疲勞”。

    （一）疲勞極限實(shí)踐證明，材料所受重復(fù)或交變應(yīng)力 與其斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Ⅳ有如圖1-16所示的曲線關(guān)系。該曲線稱為“疲勞曲線”或o-一Ⅳ曲線。從曲線可以看出，應(yīng)力最大值 愈低，則斷裂前的循環(huán)次數(shù)Ⅳ愈多。當(dāng)應(yīng)力降至某一定值后，疲勞曲線與橫坐標(biāo)軸平行，即表示在一定條件下當(dāng)應(yīng)力最大值低于某一定值時(shí)，材料可能經(jīng)受無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)而仍不發(fā)生疲勞斷裂。此應(yīng)力值叫做“疲勞極限”。當(dāng)應(yīng)力循環(huán)對(duì)稱時(shí)。對(duì)厚壁不銹鋼管來(lái)說(shuō)，如N達(dá)100～107次仍不發(fā)生疲勞斷裂，則可認(rèn)為隨著Ⅳ的繼續(xù)增加，將不會(huì)再發(fā)生疲勞斷裂了。因此可以采用Ⅳ=107為基數(shù)，確定大口徑不銹鋼管的疲勞極限。對(duì)于有色大口徑不銹鋼管，一般則需規(guī)定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)在108或更多周次才能確定其疲勞極限。

    （二）疲勞斷口分析疲勞斷口一般由兩部分組成。一部分是疲勞裂紋擴(kuò)展部分，其特征是因經(jīng)過(guò)摩擦而較光滑，有時(shí)并可觀察到若干弧形或放射形的特征。另一部分是突然斷裂部分。從疲勞斷口的特征可以看出，疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展與大口徑不銹鋼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)。

    疲勞斷裂的過(guò)程：現(xiàn)在一般認(rèn)為在重復(fù)或交變應(yīng)力作用下，其應(yīng)力值雖然遠(yuǎn)小于其抗拉強(qiáng)度，但厚壁不銹鋼管材料表面層某些晶粒，由于位向或其他原因造成大于  的應(yīng)力，產(chǎn)生局部塑性變形而導(dǎo)致微裂紋，或由于材料表面有夾雜、劃痕及其他造成應(yīng)力集中的缺陷，而導(dǎo)致微裂紋的產(chǎn)生。這種微裂紋隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展，直至最后未裂的截面大大減小，以致不能承受所加載荷而突然斷裂。

    如上所述，為了提高大口徑厚壁不銹鋼管的疲勞極限，除了改善其結(jié)構(gòu)形狀，避免應(yīng)力集中外，還可以通過(guò)提高零件表面加工光潔度和采取各種表面強(qiáng)化的方法來(lái)達(dá)到。表面層形成的殘余應(yīng)力對(duì)疲勞極限的影響非常大。一般來(lái)說(shuō)，表面層存在壓應(yīng)力可使零件工作時(shí)產(chǎn)生疲勞裂紋的拉應(yīng)力值降低，從而大大提高其疲勞極限。

    在表面強(qiáng)化的方法中，噴丸處理、表面冷軋、化學(xué)熱處理及表面淬火等方法得到了廣泛應(yīng)用。