خستگی فلز به فرآیندی اطلاق میشود که در آن مواد و اجزاء به تدریج در یک یا چند مکان تحت تنش چرخهای یا کرنش چرخهای آسیب تجمعی محلی ایجاد میکنند و ترکها یا شکستگیهای کامل ناگهانی پس از تعداد معینی از چرخهها رخ میدهند. هنگامی که مصالح و سازه ها تحت بارهای تغییر مکرر قرار می گیرند، اگرچه مقدار تنش هرگز از حد مقاومت ماده تجاوز نمی کند، حتی اگر کمتر از حد الاستیک باشد، ممکن است آسیب ببیند. این پدیده آسیب مصالح و سازه تحت بارهای متناوب مکرر، شکست خستگی فلز نامیده می شود.
به طور کلی، فلزات بر روی سطح فلز تحت بارهای رفت و برگشتی مداوم، ترک های ریز ایجاد می کنند. پس از تجمع و گسترش ترکهای سطح فلز تا حد معینی، شکستگی شکننده سریع و قوی ایجاد میشود. هنگامی که شکستگی شکننده رخ می دهد، فلز اغلب باری را تحمل نمی کند که از مقاومت کششی/فشاری فلز بیشتر باشد. دلیل آن این است که استحکام کششی/فشاری فلز مقداری است که در شرایط استاتیکی به دست میآید و دلیل آن این است که تحت بارهای متناوب، فلز به حد مجاز رسیده و سپس شکست خستگی ایجاد میکند.
دو دلیل اصلی برای شکست خستگی فلزات وجود دارد. از یک طرف پس از انجام یکسری فرآیندها مانند ذوب و ریخته گری، ساختار فلزی داخل محصول نهایی یکنواخت نیست که باعث ایجاد عیوب و تنش های داخلی در داخل فلز خواهد شد. عملیات حرارتی خوب می تواند ساختار فلزی را اصلاح کند و بیشتر استرس را از بین ببرد. افزودن عناصر خاکی کمیاب مختلف به فلز می تواند استحکام خستگی فلز را بهبود بخشد و در نتیجه عمر کاری فلز را افزایش دهد. از سوی دیگر عوامل بیرونی نیز وجود دارد که می توان آنها را در سه جنبه خلاصه کرد. یکی از این موارد، تمایز بر اساس نوع بار است، مانند خستگی ناشی از ضربه ناشی از بار ضربه بر روی سطح، بار تماسی، گودال ها و گودال هایی که روی سطح برای رفع خستگی ایجاد می شود، خستگی ناشی از سایش میکرو حرکت، مانند زمانی که سطوح دو قسمت در داخل قرار دارند. تماس، سطح تماس تحت یک حرکت نسبی رفت و برگشتی کوچک قرار می گیرد. حرکت، و سپس سطح قطعات باعث سایش، اکسیداسیون، لایه برداری خستگی و سایر اشکال خستگی سایش میکرو حرکت و غیره می شود که می تواند به درجه حرارت بالا، دمای پایین، چرخه دمای بالا و پایین، خستگی خوردگی تقسیم شود. و غیره با توجه به دمای محیط. در شرایط دمای بالا (بالاتر از نقطه ذوب فلز یا بالاتر از دمای تبلور مجدد)، پلاستیسیته فلز افزایش مییابد و سختی آن کاهش مییابد که تغییر شکل آن را آسانتر میکند. در شرایط دمای پایین، پلاستیسیته فلز کاهش مییابد، شکنندگی افزایش مییابد و احتمال شکستگی شکننده و سایر مشکلات فلز بیشتر میشود. با توجه به ویژگی های انبساط و انقباض حرارتی، فلز در شرایط چرخه دمای بالا و پایین تنش داخلی ایجاد می کند که باعث آسیب خستگی به فلز می شود. خستگی ناشی از خوردگی به تشکیل اکسیدهایی بر روی سطح فلز تحت اثر بخار آب موجود در هوا گفته می شود که استحکام سطح فلز را از بین می برد و ناحیه خوردگی را مستعد آسیب می کند. با توجه به حالت استرس، می توان آن را به خستگی استرس تکی و خستگی استرس چند جهته تقسیم کرد. تحت عمل چرخه تنش تک، قطعات عمر کمی کمتر از حد استحکام بار استاتیکی خواهند داشت، در حالی که در اثر تنش چند جهته، قطعات به دلیل تغییر شکل بیشتر خسته میشوند.
پس از درک شرایط ایجاد خستگی فلزی، چگونگی کشف خستگی پنهان فلز را بررسی خواهیم کرد. از زمان کشف خستگی فلزی در اوایل قرن نوزدهم، مردم به بررسی علل خستگی پرداختند. در فرآیند کاوش، افراد بر انواع روش های تشخیص عیب تسلط پیدا کرده اند. پنج روش رایج تشخیص عیب وجود دارد: تشخیص اشعه ایکس، تشخیص اولتراسونیک، تشخیص جریان گردابی، تشخیص ذرات مغناطیسی و تشخیص نفوذ. با در نظر گرفتن تشخیص اشعه ایکس به عنوان مثال، فلز توسط اشعه ایکس نفوذ می کند. قطعات معیوب داخل فلز می توانند پرتوهای بیشتری را نفوذ کنند، در حالی که قطعات با چگالی یکنواخت پرتوهای بیشتری را به عقب بازتاب می کنند. بنابراین، هنگام تصویربرداری، عیوب تیره تر، و قطعات با تراکم یکنواخت روشن تر هستند. به این ترتیب توزیع عیوب داخل فلز را به صورت شهودی و سریعتر تعیین میکنیم تا با پرهیز از عیوب به عنوان نواحی کار و تقویت استحکام عیوب، تا حدودی از بروز آسیب خستگی جلوگیری کنیم.
