1、第第4章章 材料强化材料强化 本章介绍了有关材料力学性能的实验方法，本章介绍了有关材料力学性能的实验方法，影响材料力学性能的因素以及强化材料力影响材料力学性能的因素以及强化材料力学性能的机制。首先，本章介绍了各种有学性能的机制。首先，本章介绍了各种有关材料力学性能的实验方法，解释了引入关材料力学性能的实验方法，解释了引入这些实验方法的原因和目的。然后，详细这些实验方法的原因和目的。然后，详细介绍了一些主要的材料强化手段，对这些介绍了一些主要的材料强化手段，对这些强化手段的特点进行了分析。强化手段的特点进行了分析。 本章提要本章提要第第4章章 材料强化材料强化 4.1概述4.2力学实验与材料性能
2、 4.4固 溶 强 化 4.3加 工 硬 化 4.5弥 散 强 化 4.6固态相变强化 2个学时2个学时2个学时4.14.1概述概述材料的强度是材料性能中最重要的材料的强度是材料性能中最重要的一项一项 人类最早利用的材料性质就是力学性人类最早利用的材料性质就是力学性质。质。 对于结构材料来说，材料的强度更是对于结构材料来说，材料的强度更是决定该材料是否胜任实际要求的关键。决定该材料是否胜任实际要求的关键。 4.14.1概述概述4.14.1概述概述决定材料强度的关键因素决定材料强度的关键因素1. 原子之间的结合力原子之间的结合力2. 位错位错 我们对原子之间的键合类型和结合力难以施加什么我们对原
3、子之间的键合类型和结合力难以施加什么影响，难以去改变键合类型和结合力来强化材料。影响，难以去改变键合类型和结合力来强化材料。在这方面，一般常见的方法就是形成新的相（因为在这方面，一般常见的方法就是形成新的相（因为新相中的原子键合类型和结合力自然不同）。新相中的原子键合类型和结合力自然不同）。 我们有很多方法来影响材料中的位错，通过影响位我们有很多方法来影响材料中的位错，通过影响位错的运动来达到强化材料的目的。所以可以说，近错的运动来达到强化材料的目的。所以可以说，近代金属物理领域中的最大成果就是关于材料中的位代金属物理领域中的最大成果就是关于材料中的位错的研究。错的研究。 强化的方式强化的方式
4、1. 合金化和冷加工合金化和冷加工2. 热处理热处理构件处于高应力的塑性形变状态。构件处于高应力的塑性形变状态。固态下要发生相变固态下要发生相变有序强化有序强化4.14.1概述概述对于那些没有塑性变形的脆性材料，也无法对于那些没有塑性变形的脆性材料，也无法利用冷加工的方法来进一步强化材料。利用冷加工的方法来进一步强化材料。这些强化方式的实现，是需要一定这些强化方式的实现，是需要一定的条件的。的条件的。不能说对于任何一种材料，都可以采用上述不能说对于任何一种材料，都可以采用上述某种强化方法来增加其强度。某种强化方法来增加其强度。如果在该材料的相图中没有共析相变反应，如果在该材料的相图中没有共析相
5、变反应，自然不可能采用共析分解强化。自然不可能采用共析分解强化。4.14.1概述概述4.24.2力学实验与材料性能力学实验与材料性能 选择材料的一个基本原则 力学性能 首先必须分析材料使用的环境，以便判断什么是材料应该具有的最重要的性能。 研究材料的力学性能，可以了解这些缺陷的本质。 表征材料力学性能的最常用的参数是拉伸试验所得到的屈服强度和断裂强度。弯曲试验常用来表示脆性材料的拉伸性能。硬度试验也可在一定程度上表示材料的拉伸强度。但是，即使材料工作的应力低于断裂强度或屈服强度，也并不意味着材料的使用就一定安全。如果材料所受的负载是动态而不是静态的，就要用冲击韧性来表示它的抗断裂性能。4.24
6、.2力学实验与材料性能力学实验与材料性能 由于材料中总是免不了有裂纹产生，此时要用断由于材料中总是免不了有裂纹产生，此时要用断裂韧性来表示这些裂纹在材料中的扩展行为。如裂韧性来表示这些裂纹在材料中的扩展行为。如果材料在高温下使用，即使它所受应力远远低于果材料在高温下使用，即使它所受应力远远低于屈服应力，也可能发生塑性形变。此时要用蠕变屈服应力，也可能发生塑性形变。此时要用蠕变强度来表示材料的性能。还有，如果所受应力为强度来表示材料的性能。还有，如果所受应力为循环状态，那么材料的安全性也会打折扣。此时循环状态，那么材料的安全性也会打折扣。此时要用到疲劳强度的概念。要用到疲劳强度的概念。4.24.
7、2力学实验与材料性能力学实验与材料性能 4.2.1拉伸试验拉伸试验 4.2.2弯曲试验弯曲试验 4.2.3硬度试验硬度试验 4.2.4冲击试验冲击试验 4.2.5断裂韧性断裂韧性 4.2.6蠕变蠕变 4.2.7疲劳疲劳 4.24.2力学实验与材料性能力学实验与材料性能 4.2.1拉伸试验拉伸试验 拉伸试验测定的是材料抵抗静态或缓慢施加拉伸试验测定的是材料抵抗静态或缓慢施加的负载的能力。的负载的能力。 在拉伸试验中，试样的两端固定在夹头上，拉在拉伸试验中，试样的两端固定在夹头上，拉伸机的负载测量仪器安装在试样的一端，应变伸机的负载测量仪器安装在试样的一端，应变测量装置安装在试样的另一端，测量装置
8、安装在试样的另一端， 4.2.1拉伸试验拉伸试验 图图4.1位伸试验方法示意图位伸试验方法示意图 4.2.1拉伸试验拉伸试验 图图4.2常见的应力常见的应力应变曲线应变曲线 (a) 真实应力真实应力应变曲线应变曲线;(b) 工程应力工程应力应变曲线应变曲线 如果计算应力和应变时采用的是试样的原始截面积和原始长度，这个应力应变曲线又称为工程应力应变曲线。 工程应力应变曲线中的应力值并不是材料实际上受到的应力，而是载荷除以材料原始截面积得到的应力值 4.2.1拉伸试验拉伸试验 l1= (dl/l) = ln(l1/l0) = ln(A0/A) l0真实应力真实应力等于负载等于负载P除以在应变的某除
9、以在应变的某一阶段时试样的面积一阶段时试样的面积A。上式中的ln(A0/A)必须是颈缩出现以后才适用。在真实应力应变曲线中，颈缩出现之后应力仍然继续增大。 4.2.1拉伸试验拉伸试验 真实应力应变曲线常常符合公式：真实应力应变曲线常常符合公式： =kn其中，其中，n是加工硬化系数，大约为是加工硬化系数，大约为0.1-0.5，k是强度系数。是强度系数。 4.2.1拉伸试验拉伸试验 当应变的增加不再产生负载的增加时，即当应变的增加不再产生负载的增加时，即dP=0 时，就要出现塑性失稳，或者说产生时，就要出现塑性失稳，或者说产生颈缩。由于颈缩。由于P=A，因此，因此:失稳条件失稳条件dP=Ad+dA
10、=0在很多情况下，人们并不关心真实应力应变曲在很多情况下，人们并不关心真实应力应变曲线。因为超过屈服强度后，材料的形状就发生线。因为超过屈服强度后，材料的形状就发生了变化。如果构件不再能维持它的形状，那么了变化。如果构件不再能维持它的形状，那么它就已经失效了。因此，工程应力应变曲线一它就已经失效了。因此，工程应力应变曲线一般可以满足实际需要。般可以满足实际需要。4.2.1拉伸试验拉伸试验 当应变是拉伸时，称为当应变是拉伸时，称为弹性模量或杨氏弹性模量或杨氏(Yong)模量模量。当应变是切应变时，称为当应变是切应变时，称为刚性应变或切变模量刚性应变或切变模量。当应变是流体静压缩应变时，称为当应变
11、是流体静压缩应变时，称为体积弹性模体积弹性模量量。 应力和应变之间的比例常量称为弹性模量。应力和应变之间的比例常量称为弹性模量。 在应力很低的时候，形变是弹性的可逆的，遵从在应力很低的时候，形变是弹性的可逆的，遵从虎克虎克(Hooke)定律定律,应力与应变成正比的关系。应力与应变成正比的关系。 4.2.1拉伸试验拉伸试验 E:弹性模量或杨氏弹性模量或杨氏(Yong)模量。模量。:刚性应变或切变模量。刚性应变或切变模量。:体积弹性模量。体积弹性模量。 K=E/2(1-2) ; =E/2(1+) ; E=9K/(3K+)三者关系：三者关系：4.2.1拉伸试验拉伸试验 当材料的形变在应力去除之后仍不
12、能完全恢当材料的形变在应力去除之后仍不能完全恢复时，说明材料发生了塑性形变。材料开始复时，说明材料发生了塑性形变。材料开始发生塑性形变时所对应的应力称为屈服强度，发生塑性形变时所对应的应力称为屈服强度，用用s 来表示。来表示。 塑性形变塑性形变对于金属来说，这也是位错开始滑移所需的对于金属来说，这也是位错开始滑移所需的应力。应力。 对于没有明显屈服点的材料，习惯上把应变对于没有明显屈服点的材料，习惯上把应变量为量为0.2%所对应的应力规定为屈服强度，用所对应的应力规定为屈服强度，用0.2来表示。来表示。 4.2.1拉伸试验拉伸试验 图图4.3低碳钢应力低碳钢应力-应变曲线中应变曲线中的上屈服点
13、和下屈服点的上屈服点和下屈服点 4.2.1拉伸试验拉伸试验 材料的材料的抗拉强度抗拉强度对应于应力应变曲线的最对应于应力应变曲线的最大应力。大应力。材料的延性材料的延性为材料截面积的减少为材料截面积的减少量或者伸长的百分率。量或者伸长的百分率。 在从屈服到抗拉强度的这段应力应变曲线在从屈服到抗拉强度的这段应力应变曲线中，应力持续增加，这表明试样形变时发中，应力持续增加，这表明试样形变时发生了硬化现象，这就是生了硬化现象，这就是加工硬化加工硬化 4.2.1拉伸试验拉伸试验 把拉伸试验用于科学研究时，更有意义的是应力把拉伸试验用于科学研究时，更有意义的是应力-应变曲线的准确形状和它的细节，以及屈服
14、应力应变曲线的准确形状和它的细节，以及屈服应力与断裂应力随温度、合金化添加物与晶粒大小而与断裂应力随温度、合金化添加物与晶粒大小而变化的关系。变化的关系。 利用拉伸试验也可以确定断裂的类型。利用拉伸试验也可以确定断裂的类型。 “杯杯-锥锥”型断裂型断裂 解理断裂解理断裂 晶间断裂晶间断裂 4.2.1拉伸试验拉伸试验 4.2.2弯曲试验弯曲试验 图图4.4不同材料的应力不同材料的应力应变曲线应变曲线 4.2.2弯曲试验弯曲试验 许多脆性材料表面存在裂纹，很难进行一许多脆性材料表面存在裂纹，很难进行一般的拉伸试验。有时，刚刚把脆性材料安般的拉伸试验。有时，刚刚把脆性材料安装在拉伸机的夹头上，它就发
15、生了断裂。装在拉伸机的夹头上，它就发生了断裂。 可以采用如图可以采用如图4.5所示的弯曲试验来测定所示的弯曲试验来测定脆性材料的力学性能。脆性材料的力学性能。 断裂模量断裂模量 = 3FL/2wh2 上式中，上式中，F为断裂时的负载，为断裂时的负载，L为两个向上支为两个向上支点之间的距离，点之间的距离，w是试样的宽度，是试样的宽度，h是试样的是试样的厚度。厚度。图图4.5 3点弯曲试验示意图点弯曲试验示意图 4.2.2弯曲试验弯曲试验 图图4.6 弯曲试验曲线弯曲试验曲线 4.2.2弯曲试验弯曲试验 挠曲模量挠曲模量= L3F/4wh3弯曲试验曲线的横弯曲试验曲线的横 轴是材料的弯曲轴是材料的
16、弯曲。弯曲试。弯曲试验得到的材料的弹性模量又称为挠曲模量验得到的材料的弹性模量又称为挠曲模量,可可以从弯曲试验曲线的弹性区域的负载以从弯曲试验曲线的弹性区域的负载F和弯曲和弯曲求出：求出：上式中，上式中，F为断裂时的负载，为断裂时的负载，L为两个向上支为两个向上支点之间的距离，点之间的距离，w是试样的宽度，是试样的宽度，h是试样的是试样的厚度。厚度。4.2.2弯曲试验弯曲试验 因为裂纹在受到压应力时会闭合起来，所以脆因为裂纹在受到压应力时会闭合起来，所以脆性材料的使用状态往往设计为压应力状态，而性材料的使用状态往往设计为压应力状态，而不是拉应力状态。一般来说，脆性材料在压应不是拉应力状态。一般
17、来说，脆性材料在压应力状态下的抗压强度远远大于其抗拉强度。力状态下的抗压强度远远大于其抗拉强度。 材料材料 抗拉强度抗拉强度(MPa) 抗压强度抗压强度(MPa) 弯曲强度弯曲强度(MPa) 50%玻璃纤维聚酯 160220310Al2O3 2002600340SiC 1703800550表表4.1部分材料的抗拉强度、抗压强度和弯曲强度部分材料的抗拉强度、抗压强度和弯曲强度 4.2.2弯曲试验弯曲试验 材料的硬度材料的硬度定义为材料对于贯穿其表面的硬定义为材料对于贯穿其表面的硬物的抵抗能力。材料硬度可以很方便地表示物的抵抗能力。材料硬度可以很方便地表示材料形变的能力。材料形变的能力。 4.2.
18、3硬度试验硬度试验 图图4.7 硬度试验示意图硬度试验示意图 硬度试验方法有十几种，常用的有洛氏硬度试验方法有十几种，常用的有洛氏（RockwellRockwell）硬度试验、布氏（）硬度试验、布氏（BrinellBrinell）硬度）硬度试验、维氏（试验、维氏（VickersVickers）硬度试验等。）硬度试验等。 4.2.3硬度试验硬度试验 布氏硬度值（用布氏硬度值（用HB或或BHN表示）的定义为表示）的定义为P/A，单位是单位是N/m2，其中，其中P是负载，是负载，A是形成压痕的球是形成压痕的球帽表面积。帽表面积。布氏硬度值布氏硬度值=2P/D21-(d/D)21/2 其中，其中，d和
19、和D分别是压痕直径和压球直径。比值分别是压痕直径和压球直径。比值d/D需要保持常数并且很小。需要保持常数并且很小。 在实际工作中常用硬度值来粗略地比较材料的在实际工作中常用硬度值来粗略地比较材料的力学性能。力学性能。 例如硬度与材料的耐磨性能关系密切。例如硬度与材料的耐磨性能关系密切。 4.2.3硬度试验硬度试验 硬度试验简便易行，一般只需几分钟就可以完硬度试验简便易行，一般只需几分钟就可以完成一个硬度试验，对所测试样不需要进行特别成一个硬度试验，对所测试样不需要进行特别的加工处理，试验本身对试样也不会造成什么的加工处理，试验本身对试样也不会造成什么破坏。破坏。 例如金属材料中的布氏硬度值例如
20、金属材料中的布氏硬度值(HB)与抗拉强度与抗拉强度存在如下的经验公式：抗拉强度存在如下的经验公式：抗拉强度=kHB 4.2.4 冲击试验冲击试验 一种材料可能具有很高的抗拉强度，但是在冲一种材料可能具有很高的抗拉强度，但是在冲击负载条件下却可能无法应用。为此，常常采击负载条件下却可能无法应用。为此，常常采用冲击试验来测量材料承受冲击的能力。用冲击试验来测量材料承受冲击的能力。在冲击试验时，一个重物摆从高度在冲击试验时，一个重物摆从高度h0 落下，打击落下，打击并击断试样，然后继续运动到较低的高度并击断试样，然后继续运动到较低的高度hf。从。从摆的起始高度摆的起始高度h0 和最后高度和最后高度h
21、f ，可以计算其势，可以计算其势能差。这个势能差就是试样在断裂时所吸收的能能差。这个势能差就是试样在断裂时所吸收的能量，可以表示为材料的耐冲击能力。这种材料抵量，可以表示为材料的耐冲击能力。这种材料抵抗冲击的能力又称为材料的冲击韧性。抗冲击的能力又称为材料的冲击韧性。 4.2.4冲击试验冲击试验 冲击试验有许多种方法，常用的有艾氏冲击试验有许多种方法，常用的有艾氏(Izod)冲击试验和夏氏冲击试验和夏氏(Charpy)冲击试验。试样可冲击试验。试样可以有切口或没有切口。以有切口或没有切口。具有具有V型切口的试样适合用来测试材料抵抗型切口的试样适合用来测试材料抵抗裂纹扩展的能力。裂纹扩展的能力。
22、图图4.8 不锈钢和碳钢在不同温度下的夏氏不锈钢和碳钢在不同温度下的夏氏冲击试验结果。冲击试验结果。 4.2.4冲击试验冲击试验 4.9材料的韧性、脆性与温度的关系材料的韧性、脆性与温度的关系 韧脆转变温度韧脆转变温度 4.2.4冲击试验冲击试验 材料在机械加工、制造过程中可能会出现切口。材料在机械加工、制造过程中可能会出现切口。这些切口会引起应力集中，降低材料的冲击韧这些切口会引起应力集中，降低材料的冲击韧性。通过比较有切口和无切口的试样的冲击试性。通过比较有切口和无切口的试样的冲击试验结果，可以得到材料的切口敏感性。如果材验结果，可以得到材料的切口敏感性。如果材料具有切口敏感性，那意味着这
23、一材料的有切料具有切口敏感性，那意味着这一材料的有切口试样的吸收能远远低于无切口试样。口试样的吸收能远远低于无切口试样。 切口敏感性切口敏感性4.2.4冲击试验冲击试验 图图4.10真实应力真实应力应变曲线应变曲线 材料的冲击性能与其真材料的冲击性能与其真实应力实应力应变曲线的面应变曲线的面积有关。金属具有较高积有关。金属具有较高的强度和较大的塑性，的强度和较大的塑性，所以它的韧性较好。而所以它的韧性较好。而陶瓷和许多复合材料虽陶瓷和许多复合材料虽然具有很高的强度，但然具有很高的强度，但是其只有很小或没有塑是其只有很小或没有塑性形变，韧性也差。性形变，韧性也差。 4.2.4冲击试验冲击试验 断
24、裂韧性就是表示含有裂纹的材料所能承断裂韧性就是表示含有裂纹的材料所能承受的应力。受的应力。 4.2.5断裂韧性断裂韧性 冲击韧性是材料性能的一个定性指标，而断冲击韧性是材料性能的一个定性指标，而断裂韧性则是材料性能的一个定量指标。裂韧性则是材料性能的一个定量指标。 应力强度因子应力强度因子K可由可由下式计算：下式计算：K = f(a)1/2上式中，上式中，f是试样和是试样和裂纹的几何因子，裂纹的几何因子，是作用应力，是作用应力，a是裂是裂纹尺寸。如果试样具纹尺寸。如果试样具有无限的宽度，则有无限的宽度，则f近似等于近似等于1.0。4.2.5断裂韧性断裂韧性 图图4.11断裂韧性试样断裂韧性试样
25、中的裂纹示意图中的裂纹示意图 利用含有一个已知尺寸的裂纹的试样，可以测利用含有一个已知尺寸的裂纹的试样，可以测得该裂纹开始扩展并导致材料发生断裂时的临得该裂纹开始扩展并导致材料发生断裂时的临界界K值。这个临界应力强度因子定义为材料的值。这个临界应力强度因子定义为材料的断裂韧性断裂韧性Kc。Kc=裂纹扩展所需的裂纹扩展所需的K值断裂韧性值断裂韧性 K = f(a)1/24.2.5断裂韧性断裂韧性 图图4.12断裂韧性与试样厚度的关系断裂韧性与试样厚度的关系 断裂韧性与材料试样的厚度有关断裂韧性与材料试样的厚度有关 4.2.5断裂韧性断裂韧性 （1） 裂纹尺寸裂纹尺寸a越大，许可应力越大，许可应力
26、越低。越低。（2） 材料发生塑性变形的能力非常重要。材料发生塑性变形的能力非常重要。（3） 厚试样的断裂韧性比薄试样的要小。厚试样的断裂韧性比薄试样的要小。（4） 增加负载速率，像冲击试验那样，往往增加负载速率，像冲击试验那样，往往会减小材料的断裂韧性。会减小材料的断裂韧性。（5） 与冲击试验相同，降低温度会减小材料与冲击试验相同，降低温度会减小材料的断裂韧性。的断裂韧性。（6） 减小晶粒尺寸一般可以改善断裂韧性。减小晶粒尺寸一般可以改善断裂韧性。材料抵抗裂纹扩展的能力与许多因素有关：材料抵抗裂纹扩展的能力与许多因素有关：4.2.5断裂韧性断裂韧性 4.2.6蠕变蠕变 如果在高温下给材料施加一
27、个应力，即使这如果在高温下给材料施加一个应力，即使这个应力小于该温度下的材料屈服强度，材料个应力小于该温度下的材料屈服强度，材料也可能发生塑性变形，以至断裂。这种现象也可能发生塑性变形，以至断裂。这种现象就称为蠕变。蠕变的定义是在恒定的压力下就称为蠕变。蠕变的定义是在恒定的压力下材料的塑性流变。材料的塑性流变。引起材料在较低温度下发生塑性变形的主要原因引起材料在较低温度下发生塑性变形的主要原因是位错的滑移，而引起材料在高温下发生蠕变的是位错的滑移，而引起材料在高温下发生蠕变的主要原因则是位错的攀移。主要原因则是位错的攀移。位错攀移，即位错能够在与滑移面垂直而不是平位错攀移，即位错能够在与滑移面
28、垂直而不是平行的平面上移动。行的平面上移动。依靠这种攀移而脱离了杂质等束缚的位错就可以依靠这种攀移而脱离了杂质等束缚的位错就可以在较低的应力下继续滑移，从而使材料在较低应在较低的应力下继续滑移，从而使材料在较低应力状态下发生塑性形变。所以，时间是影响材料力状态下发生塑性形变。所以，时间是影响材料高温形变的又一重要因素，而在室温下，时间对高温形变的又一重要因素，而在室温下，时间对材料的形变几乎没有影响。材料的形变几乎没有影响。4.2.6 蠕变蠕变 图图4.13 材料的蠕变曲线材料的蠕变曲线 4.2.6 蠕变蠕变 蠕变速率=应变的增量/时间的增量 图图4.14各种温度下的蠕变断裂试验数据各种温度下
29、的蠕变断裂试验数据 4.2.6 蠕变蠕变 4.2.7 疲劳疲劳 如果材料所受的应力是重复出现的，那么即如果材料所受的应力是重复出现的，那么即使这个应力低于材料的屈服强度，材料也有使这个应力低于材料的屈服强度，材料也有可能发生破坏。这种现象称为材料的疲劳。可能发生破坏。这种现象称为材料的疲劳。 疲劳破坏的发生一般分为三个阶段。首先，在疲劳破坏的发生一般分为三个阶段。首先，在材料的表面出现一个非常小的裂纹。这个小裂材料的表面出现一个非常小的裂纹。这个小裂纹常常是在加载后不久就出现的。然后，随着纹常常是在加载后不久就出现的。然后，随着载荷周而复始的作用，这个小裂纹将慢慢地扩载荷周而复始的作用，这个小
30、裂纹将慢慢地扩展。最后，当材料所剩余截面积小到不足以承展。最后，当材料所剩余截面积小到不足以承受载荷时，材料将发生断裂。受载荷时，材料将发生断裂。 人们设计出了各种类型的疲劳试验机器。在人们设计出了各种类型的疲劳试验机器。在这些机器中，所加的应力状态不同，比如弯这些机器中，所加的应力状态不同，比如弯曲、扭转、拉伸或者压缩，但是有一点却是曲、扭转、拉伸或者压缩，但是有一点却是相同的，即测量物质所受的应力循环是固定相同的，即测量物质所受的应力循环是固定的。为了表示出应力的特征，通常需要注意的。为了表示出应力的特征，通常需要注意三个问题，即最大应力范围、平均应力、应三个问题，即最大应力范围、平均应力
31、、应力循环周期。力循环周期。 图图4.15应力循环的几种类型应力循环的几种类型(a) 反转；反转；(b) 交替；交替；(c) 涨落；涨落；(d) 重复重复 应力循环的四种不同的类型应力循环的四种不同的类型 旋转悬臂梁试验旋转悬臂梁试验 图图4.16旋转悬臂梁疲劳试验旋转悬臂梁疲劳试验 图图4.17疲劳实验的疲劳实验的S-N曲线曲线 疲劳极限疲劳极限 疲劳寿命指的是材料在某种特定应力下发生疲劳疲劳寿命指的是材料在某种特定应力下发生疲劳断裂所需的应力循环次数。断裂所需的应力循环次数。 疲劳强度指的是在特定应力循环次数时不发生疲疲劳强度指的是在特定应力循环次数时不发生疲劳断裂的前提下，材料所能承受的最大应力。劳断裂的前提下，材料所能承受的最大应力。 有些材料，例如钢铁，其疲劳极限大约等于屈服有些材料，例如钢铁，其疲劳极限大约等于屈服强度的一半。所谓的耐疲劳比可由下式定义：强度的一半。所谓的耐疲劳比可由下式定义：耐疲劳比耐疲劳比=疲劳极限疲劳极限/屈服强度屈服强度0.5可以从屈服强度和耐疲劳比来估算材料的疲劳极可以从屈服强度和耐疲劳比来估算材料的疲劳极限。限。
