引言

为了能更好的合理利用这种金属材料，就业还应对其性能进行合理的金属性能质量测验。因此，这需要相关人员充分理解和掌握金属材料的特殊性能，并在他们的工作实践中加强处理。

1金属材料的特殊特性

金属材料的性能将直接影响到其的使用范围，简答来讲金属材料的性能主要包括四个方面，即力学、化学、物力以及工艺性能。其中，金属材料通过载荷的作用下的力学性能称之为力学性能，譬如，强度、硬度、疲劳极限以及冲击韧性等。化学性能则是用来展示某种材料与各种化学试剂所发生的化学反应的可能性以及反应速度等的相关参数，譬如，金属的耐腐性对于金属材料的腐蚀疲劳损伤方面具有重要作用。物力性能则是金属材料自身所特有的性能以及材料所能承受热、磁的能力，譬如，密度、导磁性、导热性能等。工艺性能则指的是金属材料在实际应用过程中生产所需要的能力，因此又被称为加工性能。

金属材料通常认为是多种主要金属元素或多种具有特殊的合金属性和化学结构特性的金属元素组成材料的天然组合。主要金属材料种类包括纯磁性金属、特殊磁性金属、合金和各种其他金属材料以及金属中的化合物。通常，在各种金属材料的加工中，组织结构会受到一些影响，并相应地发生特征变化。因此，了解和准确掌握各种金属材料的特殊金属性能，对材料加工过程有着非常重要的影响。具体地说，金属材料的特殊主要性能被认为包括以下三个主要方面：

1.1疲劳

实际上在工业生产中常会容易发现遇到这种正常疲劳现象，虽然这种金属材料的对钢的强度承受力远远比其要大或低于其他材料钢在屈服时的强度极限，但经过一段较长时间反复疲劳工作后也很有可能会容易导致发生这种材料钢的断裂，这种正常疲劳现象其实就是这种材料钢的金属疲劳。许多金属材料在实际工作和使用中要长期承受交流应力。在这种应力作用下，这种弹性金属材料的载荷屈服能力极限远远地要高于交变流体应力承受载荷时的水平，但长期交变应力载荷循环作用后也容易发生突然脆断等现象。这种疲劳现象本身其实就是一种金属材料的疲劳。这种脆断现象是最常见和危险的疲劳形式。

1.2塑料

在强负载和强外力的双重作用下，金属材料在负载未受损的情况下表现出的永久塑性变形是民间金属材料的永久塑性。民间金属材料的永久塑性强度很有可能在更大的载荷范围内永久形成塑性变形，在使用塑性变形的过程中，民间金属材料的塑性强度不断提高，提高了民间金属材料的安全性。

1.3经度

硬度的主要象征意义也就是说它指一种金属材料对硬金属材料的较强抵抗力，是衡量一种金属材料坚硬性能的重要测量指标之一。金属材料的塑性硬度测定是材料起始塑性变形运动阻力和之后持续塑性变形运动阻力共同相互作用的最终结果。一般来说，金属材料的零件整体结构硬度要求越高，耐磨性越好。

2金属材料腐蚀疲劳机理及研究方法综述

2.1腐蚀疲劳裂纹萌生机理

疲劳和腐蚀的双重作用下，金属腐蚀疲劳裂纹的萌生与纯机械疲劳裂纹萌生机理上有较大的区别，关于金属腐蚀疲劳裂纹萌生机理目前主要有蚀孔应力集中模型、形变活化腐蚀理论、钝化膜破坏理论等。

2.1.1蚀孔应力集中模型

该模型是最早提出用于解释疲劳裂纹萌生的模型，在易钝化的金属上得到较多地使用。由于金属表面存在电化学不均匀性，同时疲劳损伤形成的滑移带也会造成金属表面电化学不均匀，使得金属表面易发生点蚀，过早地形成疲劳裂纹。疲劳裂纹萌生于点蚀坑处，并且使用有限元软件模拟了该点蚀坑处的应力场。虽然点蚀加速疲劳裂纹的萌生在大多数中都能观察到，但在未发生点蚀情况下腐蚀疲劳裂纹也能萌生，表明点蚀不是腐蚀疲劳裂纹萌生的必要条件。

2.1.2形变活化腐蚀理论

该理论也称阳极滑移溶解模型，在交变应力载荷下，疲劳损伤带来的滑移带使得表面局部形变，形变区域的活化能高于未形变区域，与周围的腐蚀环境形成了腐蚀电池，阳极形变区域不断的融化，从而导致腐蚀裂纹的萌生。

2.1.3保护膜破坏理论

腐蚀介质容易在易钝化金属的表面形成钝化膜，钝化膜对于金属基体就是阴极，由于循环应力使金属产生滑移带，钝化膜遭到破坏，裸露出的金属表面成为阳极不断溶解，直到表面钝化膜修复，循环滑移带生成、钝化膜破裂、阳极溶解、钝化膜修复，最终腐蚀疲劳裂纹的萌生。

2.1.4吸附理论

阴极保护能够抑制金属的腐蚀，提高抵抗疲劳裂纹的性能，如果阴极保护电位过低或者过高，金属表面就可能发生析氢反应，氢脆就会发生。而氢脆是吸附理论典型的案例。阴极放出的氢通过位错迁移扩散更加快速，非常容易富集在位错、晶界等缺陷处，导致缺陷处局部变脆，使腐蚀疲劳裂纹萌生更加容易。

腐蚀疲劳裂纹的萌生在不同的金属以及环境会有不同的机理，目前而言还没有一种腐蚀疲劳裂纹萌生机理可以完全适用于任何一种材料在任何环境。

2.2疲劳寿命预测方法

2.2.1名义应力法

名义应力法是最早使用的零件疲劳寿命评估方法，该方法将名义应力及应力集中系数作为主要输入参数的，以S－N曲线描述疲劳特性，按材料S－N的曲线用疲劳损伤累计理论进行疲劳寿命计算。但是该方法不能考虑金属材料应力集中处的局部塑性，较难得到寿命预测的理想结果，且需要大量的实验数据去求得材料的S－N曲线，使得该方法耗资较大、试验周期较长。

2.2.2局部应力应变法

使用光滑时间的腐蚀疲劳寿命去模拟有缺口处金属构件的腐蚀疲劳寿命，该方法认为金属的应力应变在某种程度上决定了该缺口处的疲劳强度以及寿命，该方法认为如果缺陷处的应力应变历程与光滑无缺陷处的相同，那么他们同时也具有相同的腐蚀疲劳寿命。对比与名义应力法，该方法只需测量一个试件的应力应变曲线以及应变－寿命曲线，节省了大量的实验和时间，而且应变方便测量，不用考虑载荷的加载顺序，且便于计算机编程运算。但是该方法仅限于低周疲劳的寿命评价，在高周疲劳下，由于很难反映局部应力梯度，使得误差较大。

2.2.3应力场强法

通过腐蚀疲劳金属构件缺口处的应力场强度来体现缺口处的受载程度，该方法假设:金属材料缺口处根部的应力场强度历程与光滑构件的应力场强度相同时，则他们具有相同的腐蚀疲劳寿命，该方法与其他的腐蚀疲劳寿命评价方法而言，考虑了金属材料缺口处的应力应变场，根据材料的S－N曲线以及缺口处的应力场即可对该处的疲劳寿命进行预测。应力场强法相对于其他方法更好。但是该方法没有考虑金属材料缺口处的局部塑性变形，使得腐蚀疲劳寿命的预测与实际寿命存在较大的差异。

2.2.4临界平面法

疲劳裂纹的萌生和扩展是在某一特殊的金属材料平面内，其疲劳损伤就出现在破坏最严重的平面，在该平面上取剪应力和正应力结合作为损伤控制的参数，从而对多轴响应下的材料进行腐蚀疲劳寿命预测。在对DZ125缺口低循环疲劳寿命预测中，发现基于临界平面法所得到的预测寿命都偏向于保守，且应力集中的程度越大，其保守的程度也越大。

2.2.5损伤力学方法

损伤力学方法是在连续介质力学和连续热力学的基础上，确定以疲劳损伤对材料破坏过程的描述，主要研究损伤过程中力学参数的变化，获得材料失效的机理，在工程上得到了广泛的应用。

结束语

金属材料是工程以及结构中最广泛应用的材料。金属构件的服役往往伴随着腐蚀环境及变幅载荷，腐蚀和疲劳的双重作用使金属构件加速失效。在对工程构件设计时，通常选择合理的抗腐蚀材料来避免构件受到腐蚀，同时对构件的表面进行处理以减弱腐蚀疲劳带来的不利影响。但是在构件实际使用过程中，磕碰以及外界异物的侵入，使构件表面的防护层破坏，在破坏的防护层处金属表面将会直接接触腐蚀介质，在腐蚀作用下形成缺陷，引起应力集中，加速疲劳腐蚀的历程，对构件造成不利影响。结构工程中，大部分的建材和金属构件都面临变幅或循环荷载。即使材料的强度足够大，在极其微小的循环或变幅载荷下，材料也会随时间逐渐产生裂纹甚至发生破坏失效。

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