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应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2低周疲劳性能研究

作　者: 闫永超
导　师: 杨铁成
学　校: 浙江工业大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 022Cr17Ni12Mo2 应变强化 力学性能 低周疲劳 寿命预测模型
分类号: TG115.57
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文在国家科技部“863”计划先进制造技术领域重点项目《极端条件下重大承压设备的设计、制造与维护》(2009AA044800)的支持下,在参阅大量国内外文献及标准的基础上,通过试验研究和理论分析,研究了早期变形量、变形速率对奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2力学性能的影响,从微观角度进一步解释其强化机理;研究了应变强化对材料疲劳性能的影响,同时对其循环应力响应行为及裂纹扩展模式进行描述;对常见低周疲劳寿命预测模型进行了分析。(1)随着强化量的增加,强度指标大幅提高,塑性指标相应下降,强化态材料的力学性能对变形速率不敏感(应变速率在10-4~10-2s-1范围内);参考国内外标准,认为应变强化参数首选变形量4%、8%。(2)对强化态试样微观组织与物相组成的分析,未发现形变马氏体的产生;随着变形量的增加,形变孪晶数目增多。认为应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2强度的提高源于形变孪晶的产生,发生了形变孪晶诱发强度效应(TWIS)。(3)应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2显示了较低的全应变疲劳寿命;应变强化对材料疲劳性能的影响依赖于其自身的性质,拉伸预应变降低了整个应变幅范围内的疲劳寿命;各试样的裂纹扩展模式均为穿晶扩展。(4)除预应变4%试样在应变幅0.25%以及预应变8%试样在应变幅0.25%、0.5%表现了初始的快速软化,所有试样显示了初始循环硬化,随后软化,达到稳定循环及最后断裂的循环应力响应。(5)Manson―Coffin方程能准确地预测4%PSS试样的疲劳寿命,分散带仅为1.5倍;三参数幂函数方法和三参数能量模型可以准确地对应变强化奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2的低周疲劳寿命进行预测。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-26
  1.1 应变强化技术  11-17
    1.1.1 应变强化原理  12
    1.1.2 应变强化技术的优点  12-13
    1.1.3 应变强化技术在低温容器中的应用  13-16
    1.1.4 常用应变强化-Avesta 模式的国内外现状  16-17
  1.2 奥氏体不锈钢低周疲劳性能研究  17-24
    1.2.1 加载频率和应变比对低周疲劳寿命的影响  17-19
    1.2.2 应变强化奥氏体不锈钢低周疲劳性能  19-21
    1.2.3 低周疲劳寿命预测模型分析  21-24
  1.3 目前存在的问题  24
  1.4 本文研究的内容  24-26
第2章 试样制备与试验方法  26-34
  2.1 试验内容和目标  26
  2.2 试验材料  26-27
  2.3 室温拉伸试验方法  27-28
  2.4 金相、维氏硬度（HV10）、X 射线衍射（XRD）测定方法  28-30
  2.5 应变强化奥氏体不锈钢低周疲劳试验  30-34
    2.5.1 试样制备  30-31
    2.5.2 拉-压疲劳试验  31-32
    2.5.3 疲劳断口扫描电镜观察  32-33
    2.5.4 疲劳形变组织的观察  33-34
第3章 室温拉伸试验结果与应变硬化行为分析  34-53
  3.1 室温拉伸力学性能试验结果  34-38
    3.1.1 力学行为  34-36
    3.1.2 物相组成和显微组织  36-38
  3.2 试验结果分析与讨论  38-44
    3.2.1 变形量对常规力学性能参数的影响  38-41
    3.2.2 变形速率对材料力学性能的影响  41-43
    3.2.3 维氏硬度HV10  43-44
  3.3 应变硬化行为研究  44-51
    3.3.1 真应力-应变曲线  44-45
    3.3.2 材料的塑性流变行为  45-51
  3.4 本章小结  51-53
第4章 应变强化奥氏体不锈钢室温低周疲劳性能  53-71
  4.1 室温低周疲劳试验结果  53-57
    4.1.1 疲劳断口形貌、显微组织观察  54-57
  4.2 室温低周疲劳试验结果分析与讨论  57-64
    4.2.1 循环应力响应  57-59
    4.2.2 应变强化对疲劳性能的影响  59-63
    4.2.3 应变比对疲劳性能的影响  63-64
  4.3 ST 与PSS 试样疲劳断裂机理分析  64-66
    4.3.1 疲劳裂纹的萌生机理  64
    4.3.2 疲劳裂纹的扩展机理  64-66
  4.4 疲劳寿命预测模型分析  66-70
    4.4.1 Manson-coffin 方程  66-67
    4.4.2 三参数幂函数法  67-68
    4.4.3 三参数幂函数能量模型  68-70
  4.5 本章小结  70-71
第5章 结论与展望  71-73
  5.1 结论  71-72
  5.2 展望  72-73
参考文献  73-78
致谢  78-79
攻读学位期间参加的科研项目和成果  79

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属学（物理冶金） > 金属的分析试验（金属材料试验） > 机械性能（力学性能）试验 > 疲劳与蠕变试验、断裂韧性试验
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