人们见到的金属看起来熠光闪闪、铮铮筋骨 ， 好像很结实的样子 。其实 ， 金属在各种外力的反复作用下 ， 会产生疲劳状态 ， 而且 ， 一旦金属疲劳就会因为得不到恢复而造成十分严重的后果 。
金属部件中有80％以上的损坏是由疲劳引起的 。在人们的日常生活中 ， 金属疲劳带来的危害现象同样也会发生 。一辆正在马路上行走的自行车突然前闸折断 ， 炒菜时锅铲折断……
那么 ， 金属为什么会发生疲劳破坏呢？原来 ， 金属材料表面或内部微观组织并不是十全十美的 。在冶炼、轧制或机械加工中 ， 金属当中往往会产生一些气孔、砂眼、夹碴和划痕等缺陷 。缺陷使金属组织不均匀 ， 形成应力集中 。
显然 ， 在应力集中区金属的承载能力最小 ， 缺陷处会最先出现裂纹 。裂纹使一部分金属失去承载力 ， 余下部分的应力将随着增加 。由于金属还有一定的剩余强度 ， 所以 ， 出现裂纹后并不立刻破坏 。
但是 ， 在裂纹的端头 ， 必定有尖锐的切口 ， 于是这里形成了新的应力集中区 。
在连续使用下 ， 断口继续裂开 。这样 ， 裂纹愈来愈大 ， 金属能够传递应力的部分越来越少 ， 直到剩余部分不足以传递载荷时 ， 金属构件就全部崩溃了 。因此疲劳是“应力集中——裂缝——新的应力集中——裂纹扩大——构件破坏”的恶性循环过程 。
早在100年前 ， 人们就发现疲劳是金属的大敌 。但那时还没有仪器能够查明疲劳破坏的原因 。显微镜的出现 ， 使人类第一次对金属进行了细致的检查 。到20世纪50年代 ， 电子显微镜薄膜技术的发展 ， 促进了这种检查的深入 。现在 ， 人们不但初步揭开了金属疲劳的奥秘 ， 还创造了一套妙法来对付这个“大敌” 。
为了增强人体的抵抗力 ， 人们往往要吃一些维生素来滋补强身 ， 在金属材料中同样可以采用这个办法提高金属强度 。现在 ， 冶金工业已有了许多种“维生素” ， 它们使许多金属“添劲强身”、“延年益寿” 。例如 ， 在钢铁和有色金属里 ， 加进万分之几或千分之几的稀土元素 ， 便可大大提高这些金属抵抗“疲劳”的本领 ， 从而延长其使用寿命 。
【科学小链接】
金属疲劳与空难
1954年 ， 英国的一架“慧星式”喷气客机飞临地中海上空 。突然“轰”的一声巨响 ， 机身碎裂 ， 坠入地中海 ， 机上人员全部罹难 。这一年“慧星式”空中爆炸事件在英国接连发生了两起 。1978年5月 ， 美国的一架巨型客机载着270多名乘客和机组人员从芝加哥起飞 。起飞后不到一分钟 ， 由于发动机上的一根螺栓突然断裂而使飞机坠地焚毁 ， 机上人员无一幸免 。这是美国航空史上屈指可数的空中惨案之一 。
【金属疲劳最好的金属 金属疲劳：金属也会累】事后人们查明 ， 这几起空难起因于同一肇事者——金属“疲劳” 。
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