快冷材料热疲劳
快冷材料热疲劳寿命计算器基于 Coffin-Manson 低周疲劳公式，结合冷却速率影响系数和材料线膨胀系数，计算快冷工况下材料的热疲劳寿命，为热处理工艺和快…
😴 Thermal Fatigue Life (Coffin-Manson)
From cooling rate, temperature swing amplitude and material constants, computes thermal fatigue life using the Coffin-Manson relation.
📐 计算公式
Coffin–Manson：Δε_p ∝ (2N_f)^c（本工具用等效 ΔT 简化替代）
依据 Coffin–Manson 关系（以塑性应变幅值为自变量），本工具用等效温度幅值 ΔT 作简化替代，快速比较不同快冷方案的热疲劳寿命，仅供相对比较。
💡 Nf = C × (ΔT × k_cr)^β；k_cr 为冷却速率影响系数，快冷加剧热应变导致寿命缩短
⚠️ 注意事项
- 热疲劳主要由温度梯度引起的热应变循环导致
- 冷却速率越快，表面与芯部温差越大，热应力越高
- Coffin-Manson 公式适用于低周疲劳（Nf < 10⁵）
- 标定常数 C 必须由材料热疲劳试验回归（默认 1e5 仅为量级参考），若误填疲劳延性系数 0.2~1 的量级，寿命会差几个数量级
- 本工具纯前端运行，数据不会上传到服务器
🕘 最近计算
暂无计算记录
📚 深度解析：快冷材料热疲劳计算（Coffin-Manson 简化式）
💡 常见使用场景
- 急冷工艺评估：由冷却速率与温差估算热疲劳寿命
- 材料比选：对比碳钢、合金钢、铝合金、铸铁的热应变与热应力
- 冷却方案优化：降速或减小温差后的寿命改善量化
方法
算法：冷却速率系数 kCr = 1+0.3×log10(冷却速率+1)；等效温度幅值 ΔTeq = ΔT×kCr；热应变幅值 = 线膨胀系数×ΔTeq；热疲劳寿命 Nf = C×ΔTeq^β（β<0，C 为由试验回归的标定常数）；热应力 ≈ 线膨胀系数×ΔT×弹性模量（MPa）；安全裕度 = Nf/1e5；Nf<1000 极短、<1e4 较短、<1e5 适中、否则良好。材料库：碳钢 α=12×10⁻⁶/℃、E=206GPa；合金钢 13/210；铝合金 23/70；铸铁 10/120。
算例
例：碳钢、冷却速率 10℃/s、ΔT=300℃、β=−0.6 → kCr 1.3124、ΔTeq 393.73℃、热应变幅值 4.725×10⁻³、热应力 741.6MPa。取标定常数 C=100000 时 Nf=2772.58 循环、安全裕度 0.0277，评估「热疲劳寿命较短，注意监控裂纹」。注意 C 是必须由材料热疲劳试验回归的量级常数（本工具默认 1e5 仅为量级参考）：若误把疲劳延性系数的量级（约 0.2~1）当作 C 代入，Nf 只有 0.02 循环，明显不合理。
❓ 常见问题（FAQ）
- C 与 β 怎么取？
- β 通常在 −0.5~−0.7，金属材料常取 −0.6；C 是与材料、温度区间相关的标定常数，必须由热疲劳试验数据回归得到（本工具默认 1e5 只作量级参考），否则寿命绝对值会差几个数量级。
- 为什么用温度幅值而不是塑性应变幅值？
- 标准 Coffin-Manson 以塑性应变幅值为自变量；本工具用等效温度幅值作简化替代，便于快速比较不同冷却方案，但绝对值必须在标定 C 之后才可靠。
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工具简介
快冷材料热疲劳寿命计算器基于 Coffin-Manson 低周疲劳公式，结合冷却速率影响系数和材料线膨胀系数，计算快冷工况下材料的热疲劳寿命，为热处理工艺和快速冷却设备设计提供寿命参考。
功能特点
- 支持碳钢、合金钢、铝合金、铸铁四种材料
- 冷却速率对数影响系数反映快冷效应
- 自动计算热应变幅值与热应力估算
- Coffin-Manson 低周疲劳寿命预测
使用场景
- 热处理淬火工艺寿命评估
- 压铸模具热疲劳分析
- 换热器快速启停工况设计
- 发动机零件热循环寿命预测