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熱疲勞是指在循環熱負荷過程中因加熱和冷卻不均勻而造成的金屬失效。金屬的快速加熱和冷卻會在整個橫截面上產生較大的熱梯 度，導致不均勻的膨脹和收縮。當某個位置試圖膨脹並受到零件較厚、較冷部分的抵抗時，會產生足夠的應力以使金屬屈服。 |
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| 熱疲勞不同於高溫疲勞，高溫疲勞是由高溫下的循環機械應力引起的。通常，兩者會同時發生，因為許多零件同時經歷溫度偏移和循環負載。 |
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彎曲疲勞： 彎曲疲勞是最常見的疲勞破壞模式。這種失效模式對珠擊處理反應良好，因為最高（拉伸）應力位於表面。 如懸臂梁承受彎曲的負荷，樑的偏轉導致頂面拉伸，使其處於拉伸狀態。沿頂面的任何半徑或幾何形狀的變化都會成為應力集中點。 |
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齒輪為典型的彎曲疲勞元件，齒輪轉動時兩個相互接觸的齒面端各呈現拉伸應力，另一面為壓縮應力如同懸臂樑一樣，當接觸面相互離開時齒面恢復到原來平衡的狀態，依此循環下會產生彎曲疲勞破壞，最終導致輪齒斷裂。 |
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扭轉疲勞 扭轉疲勞的破壞模式是因為最大（拉伸）應力發生在表面。扭轉負荷在縱向和垂直方向上產生應力，使得最大拉伸應力與零件的縱軸成 45°。圖 5-1 描繪了純扭轉負荷下的實心桿，其裂縫描繪了反向扭轉負荷。 |
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軸向疲勞 和其他（疲勞）失效機制相比，軸向疲勞較不常見。具有軸向載荷的光滑試樣在其整個橫截面上具有均勻的應力。在大多數情況下，純軸向負荷很少見，因為它通常伴隨著彎曲。當幾何形狀改變導致應力集中時，軸向負載部件的底切凹槽、工具痕跡、交叉孔和半徑是潛在故障起始點的典型範例。 |
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扭轉載荷 較低強度的材料往往會因垂直於縱軸的剪切平面中的扭轉疲勞而失效，這是因為它們的剪切力比張應力弱。較高強度的材料往往會在與縱軸成45o 時失效，這是因為材料的拉伸強度低於剪切強度所致。 扭力杆和防擺桿是懸吊架和其他相關係統中經常使用的結構構件。這些桿透過抵抗扭轉運動來保持穩定性。當用於承受重複負荷的系統（例如車輛懸吊）時，珠擊處理具有減輕重量和延長使用壽命的優點。 |
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微動疲勞 當兩個高負載構件具有發生摩擦和滑動的公共表面時，就會發生微動磨損。微觀振幅的相對運動會導致表面變色、點蝕和最終疲勞。細小的磨料氧化物的形成進一步有助於表面刮痕。其他失效機制，例如微動腐蝕和微動磨損，通常伴隨著微動失效。 |
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點蝕疲勞 對於那些設計齒輪和其他涉及滾動/滑動接觸的部件的人來說，抗點蝕疲勞是首要考慮的問題。許多齒輪的設計使得接觸故障成為齒輪設計的限制因素。儘管並不理想，但與根部彎曲故障相比，點蝕故障通常發生得更緩慢，且災難性後果更小。 點蝕破壞是由於節線附近的赫茲應力和滑動接觸應力而引發的。當配合表面的凹凸接觸時，負荷是赫茲應力和拉伸應力的複雜組合。如果 繼續操作，可能會出現微裂紋。裂痕將繼續生長，直到粗糙體自行分離，留下「凹坑」。 |
Gear Surface Pitting Failure and Pitting Life Analysis |
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赫茲應力 當任何兩個半徑不同的表面接觸時，都會存在赫茲應力，即使一個表面是平坦的，當兩個不同半徑的表面接觸並施加負載（即使是極小的負載）時，會形成一個小的接觸面積，並且表面會受到非常高的應力。 這些應力被稱為赫茲（或赫蒂齊安）應力。 在滾動元件線性軸承中，赫茲應力發生在球（或圓柱體）和滾道上。
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磨損： 磨損是黏著磨損的一種高級形式，可能發生在沒有或只有邊界潤滑的滑動接觸材料上。在其早期階段，有時稱為磨損。所涉及的黏合力會導致相對粗糙面的塑性變形和冷焊。通常存在金屬顆粒的分離和表面之間碎片的整體轉移。嚴重時可能會出現咬合作用。 當相對運動的兩個表面開始透過分子力相互粘連時，就會發生磨損，最終導致意外的冷焊。在金屬成型、液壓缸、軸承、引擎活塞、螺紋以及金屬表面滑動接觸的其他應用中，這是一個相當常見的問題。當表面之間潤滑不足時，金屬磨損尤其普遍。 這種黏著磨損通常發生在材料承受高負載和低滑動速度時，但也會發生在小負載的高速應用中。如果混合物溫度升高且潤滑不良，磨損效應只會變得更強。
Inconel 718 和 750、Monel K-500 以及不銹鋼、鈦和鋁合金。 |
資料來源： Dohda2021_Article_GallingPhenomenaInMetalForming |
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咬合作用
當金屬表面放置在一起時，它們接觸的面積通常非常小，因此當實際接觸點的局部壓力足夠高時，足以產生金屬的塑性流動。即使在靜態條件下，這些高壓也可能在表面之間產生“冷焊”，並且如此形成的金屬接合可能非常堅固。這些接合處在滑動過程中會被剪切，如果它們比母體金屬更強，則可能會導致嚴重損壞，這不僅限於發生緊密接觸的介面。這種局部損傷的成長和擴展構成咬合現象。
由此可見，那些促進局部焊接的因素通常會增加大規模咬死的機會。同樣，能夠減少局部黏附的表面薄膜將減少卡住的機會。
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資料來源： https://fractory.com/galling-explained/ |
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腐蝕疲勞 與拉伸相關的腐蝕疲勞可以源自靜態或循環拉伸應力，在這兩種類型的故障中，環境影響都會導致故障。鹽水和酸性氣分等環境為冶金帶來了挑戰。在大多數情況下，這些環境隨著溫度的升高而變得更加惡劣。 |