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    大多數(shù)機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)動機曲軸、機床主軸、齒輪、各種滾動軸承等。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，材料可能經(jīng)受無限次應(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)對稱時。對厚壁不銹鋼管來說，如N達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展部分，其特征是因經(jīng)過摩擦而較光滑，有時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)力值雖然遠小于其抗拉強度，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，還可以通過提高零件表面加工光潔度和采取各種表面強化的方法來達到。表面層形成的殘余應(yīng)力對疲勞極限的影響非常大。一般來說，表面層存在壓應(yīng)力可使零件工作時產(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。