铸造双相不锈钢的形变与断裂研究

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1、铸造双相不锈钢的形变与断裂研究摘要铸造T+a双相不锈钢因兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点，在核电站的阀体、主冷却剂管道和主泵泵壳等方面得到了广泛应用。与铁素体不锈钢比较，双相不锈钢的韧性高、韧脆转变温度低、耐晶阃腐蚀性能和焊接性能均显著提高，且保留了铁素体不锈钢高热导率和线膨胀系数小等特点；与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的屈服强度显著提高，耐晶间腐蚀，耐应力腐蚀等性能明显改善。本文对铸造双相不锈钢的形变机理及形变强化，裂纹萌芽、生长和扩展，力学性能评价，数字化冲击探讨等方面进行研究，这将为核电站主管道的安全运行提供依据。铸造双相不锈钢中的a相在T基体中呈条带状和花边状分布，且a相的含

2、量约为15％。静力拉伸试验表明，铸造双相不锈钢在整个塑性变形过程中的形变机理是：吕德斯带的形成以及拉伸过程中滑移和孪生变形的交替出现。双相不锈钢的形变强化指数丹在室温和290℃时都呈现了阶段性，室温共分为四个阶段；290℃时，缩颈前分三个阶段，各阶段形变强化指数数值逐渐增加。对形变强化指数栉按不同取样方向和不同取样位置进行t检验分析，结果表明，取样方向和取样位置对双相不锈钢的形变强化指数疗无显著性影响。数字化冲击试验表明铸造双相不锈钢裂纹经历了萌芽、生长和扩展阶段。裂纹生长到临界尺寸之前，生长速率较慢，并有明显的波动，裂纹生长至临界尺寸耗费了总冲击吸收功的76．2％，说明双相不锈钢的韧性

3、较好，抗过载能力较强，使用的安全性较好。对双相不锈钢的静力强塑性评价表明：不同取样位置，管壁纵向内、中、外壁两两之间强度和塑性均出现了显著差异；不同取样方向，强度有显著差异而塑性无显著性差异。对强塑性和标准偏差分立化的综合评价表明，纵向内壁性能值及标准偏差较优，中壁和外壁次之，径向取样性能则较差。对双相不锈钢的动力强韧性评价表明：取样位置对动力强度没有显著性影响，对动力韧度的影响出现在裂纹形成功；取样方向对动力强韧性没有显著性影响。利用数字化冲击曲线得到的力特征值对新国标中提出的韧性断面率进行研究，表明韧性断面率和通过测量得到的纤维断面率之间有很好的一致性，说明利用韧性断面率取代纤维断面

4、率是可行的。利用裂纹扩展功和裂纹形成功随试验温度降低的变化曲线的转折点作I为韧脆转变温度的判据，与以往的FATr等方法相比较，有明显的优点，它将取代其它韧脆转变判据。关键词：双相不锈钢；形变强化；孪生；纤维断面率；韧性断面率；裂纹形成功；裂纹扩展功nDeformationandFractureResearchofCastingDuplexStainlessSteelDiscipline：MaterialProcessingEngineeringStudentSignature：SupervisorSignatureABSTRACTForthecombinedcharacteristico

5、faustcnitcstainleSSsteelandferritestainlesssteel，thecastingT+aduplexstailllesssteeI(DSS)hasbeenwidelyusedinthenuclearpowerstation,suchasvalvesbodies，primarycoolantpipingandmainpumpcoVer．DSSpossesseshighertoughness，lowerductile-brittletransitiontemperature，betterintergranularcorrosionresistanceand

6、weldabilitythanthoseoffertilestainlesssteelandthe锄eadvantagesofhighthermalconductivityandlowlinearexpansibilityasfcm'itestainlesssteel；anditalsohashigheryieldstrength,betterintergranularcorrosionresistanceandSU屯SScorrosionresistancethanthoseofaustensitestainlesssteel．Inthispaperthedeformationmech

7、anism,mechanicalhardening,crackinitiation,growthandpropagationandmechanicalpropertieshavebeenstudiedtothesafeoperationofnuclearpowerstation．IncastingDSS，approximately15％ferritepresentedtheshapesofstripandlacyinanstcnit