高锰低镍钢热疲劳性能试验研究.doc

高锰低镍钢热疲劳性能试验研究

1.46万字 31页 原创作品，独家提交，已通过查重系统


摘要：由于镍资源较少，价格昂贵，锰可增加奥氏体的稳定性，氮不仅可稳定奥氏体，而且可显著提高钢的强度。温度的变化会使材料产生热疲劳损伤，热疲劳性能是在循环温度下工作的机械设备的一项重要的性能，它关系到了工业生产以及日常交通的安全。本文设计了两种含氮节镍不锈钢，一种是H1，另一种是H2。测试了两种试验钢常温拉伸与冲击性能，研究了在20-500℃与20-700℃下进行热疲劳试验后裂纹的萌生与发展以及组织发生的变化，讨论了试验钢切割口粗糙度对试验钢热疲劳裂纹萌生和扩展的影响。
将试验钢种进行固溶处理后，进行了常温下的拉伸试验以及室温冲击试验的测试，试验结果表明，两种钢的抗拉强度与冲击吸收功分别达到870MPa、840MPa和240J、275.5J，具有良好的常温力学性能。
分别采用线切割以及拉刀处理的方式制得V型缺口的热疲劳试样，对试验钢在500℃与700℃的上限温度下进行热疲劳试验，观测了裂纹萌生与扩展情况，分析了切割口的粗糙度对裂纹萌生的影响。结果表明：由于应力集中，热疲劳裂纹首先会萌生于V型缺口处，晶界也会成为裂纹源；试验钢裂纹的扩展速度基本为先缓慢增长，再是迅速提高，接着平缓增长，随后试验钢的高温性能又会明显下降，裂纹又会急剧扩展；疲劳裂纹主要是沿晶扩展。当热应力无法通过晶界释放时，裂纹会选择穿晶扩展；试验钢的裂纹扩展与表面粗糙度相关，缺口表面粗糙度越大，越容易诱发裂纹产生。
试验钢的组织稳定，在试验温度下未发生组织转变。

关键词：低镍奥氏体不锈钢；热疲劳性能；缺口粗糙度