什么是金属疲劳？

谈到金属疲劳，大家一定觉得很奇怪，难道金属也会疲劳吗？会的。它跟人一样，超过了一定限度，就会疲劳。

我们不妨用铁丝做个实验，如果直着去拉，那是很难折断的，但要是反复弯折，就很容易弄断了。这说明，像钢铁这样的金属，在反复变化的外力作用下，它的强度要比在不变外力作用下小得多。人们便把这种现象叫做金属疲劳。

金属虽然像人一样会发生疲劳，但却同人的疲劳有着本质的区别；人疲劳后，经过一定的休息就可以恢复，而金属疲劳则永远不能恢复，因而造成许多恶性破坏事故，如轮船沉没，飞机坠毁，桥梁倒塌等。据估计，在现代机器设备中，有80%——90%的零部件的损坏，都是由金属疲劳造成的。因为金属部件所受的外力超过一定限度，在材料内部抵抗最弱的地方，会出现人眼察觉不到的裂纹。如果部件所受外力不变，微小的裂纹就不会发展，材料也不易损坏。如果部件所受的是一种方向或大小经常重复变化的外力，那么，金属材料内部的微小裂纹就会时而张开，时而相压，时而互相研磨，使裂纹扩大和发展。当裂纹扩大到一定程度，金属材料被削弱到不再能承担外力时，只要有一点偶然的冲击，零部件就会发生断裂。所以，金属疲劳造成的破坏往往都是突如其来，没有明显的迹象让人察觉。

金属“疲劳”一词，最早是由法国学者J·V．彭赛提出来的。但对金属疲劳进行研究的，则是德国科学家A·沃勒，他在19世纪50年代就发现了表现金属疲劳特性的S——N曲线，并提出了疲劳极限的概念。尽管对金属疲劳的研究已经有100多年了，作为综合性的应用学科，已经从物理学中的固体力学和金属物理学领域中分离出来，但许多问题仍没有得到解决。

现在，人们对金属疲劳问题仍在不懈地探索着。其中人们最为关注的，是如何对现代化工业设备采取预防和保护措施，防患于未然。比如，选择具有较高抗疲劳性能的材料、防止应力集中、合理布局结构、提高构件表面加工质量和采用一些新技术和新工艺等。

再就是从理论上探讨金属疲劳造成破坏的原理是什么。在这方面，科学家们进行了各种各样的分析和研究。在疲劳破坏机理的研究中，就有人提出循环软化、滑移、错位、空洞合并和拉链等说法；在疲劳积累损伤方面，目前已建立了几十种损伤理论，包括线性理论、修正理论经验公式和半经验公式等；在疲劳裂纹扩展方面，已提出了几十个裂纹扩展公式。但这些观点和实验方法，都具有很大的局限性和片面性，还需科学家们付出更大的辛劳和努力。

金属疲劳问题是现代工业面临的大敌，如不及时解决，将会遗患无穷。所以，现在世界各国的科学家都在进行不懈的努力，力图克服这个领域中的种种疑难。相信在不远的将来，这方面的研究会有重大的突破。