金属为什么会疲劳?

反复变化的外力远小于能将金属直接拉断的恒力，也会使它的机械性能逐渐变弱并最终损毁。金属的这种现象和人在长期工作下的疲劳非常像，科学家们便形象地称其为“金属疲劳”。

实践证明，金属疲劳是十分普遍的现象，在人们的日常生活中也常发生，如打水时压水井杆断裂、炒菜时铝铲折断、挖地时铁锨断裂。据研究，80%以上的机械零件损坏是由金属疲劳造成的。历史上也曾发生过多次因金属疲劳而引发的大桥断裂、车祸、飞机失事等重大事故。

 

金属为什么会疲劳?

正所谓“黄金无足色，白璧有微瑕”，我们目前所用的金属并非是完美的，在加工或使用的过程中，金属总会存在一些缺陷，比如内部有杂质或孔洞、表面有划痕。这些缺陷往往只有微米量级，很难通过肉眼观察，如果给金属施加一个不变的拉力，它们并不容易产生裂缝。

但金属的受力并不是完全均匀的，应力传递过程中处于非平衡状态，某些区域还会成为应力集中点。当外力反复变化，一会儿拉力一会儿压力，在承受外力的连续作用下，金属内部的微裂纹会逐渐变大，内部传递应力的部分会逐渐减少。当最终不能再继续传递应力时，金属就很容易在缺陷处发生原子间的化学键断裂，导致结构开裂，从而发生断裂。