奥氏体不锈钢损伤机制的研究现状与展望.pdf

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1、第38卷第1期油化上设备Vo1．38No．12009年1月PETROL’HEMICAIEQUIPMENTJan．2009，””一一卜一、t技术综述i．+．+．+．．+．．+．+，文章编号：1000—7466(2009)0100580～l奥氏体不锈钢损伤机制的研究现状与展望岳丹．刘峰，付婧(辽宁石油化工大学机械：[程学院，辽宁抚顺l13001)摘要：对奥氏体不锈钢在高温疲劳蠕变交互作用下损伤机制的理论分析方法进行了综述。通过对这些理论的实验方法进行介绍和分析，指出了这些不同理论方法的优缺点，并对它们的发展趋势作了展望。关键词：舆氏体不锈钢；疲劳蠕变交互作用；损伤机制；疲劳寿命中图分类号：TG

2、j11．8；TG142．71文献标志码：APresentResearchStatusofAusteniticStainlessSteeI’SDamageMechanismandDevelopmentTrendYUEDan，L1UFeng—FUJing(SchoolofMechanicalEngineering．{iaoningUniversityofPetroleumandChemicalTechology。Fushun113001。China)Abstract：ThetheoriesofausteniticstaiMesssteel’Sdamagemechanismundercreep—

3、fatiguein—teractionconditionweresummarized．Theexperimentalmethodsofthetheorieswereinducedre—spectively．Theadvantageanddisadvantageofdifferenttheoriesandmethodswerepointedout．Thedevelopmenttrendsofthemwereprospected．Keywords：austeniticstainlesssteel；creep—fatigueinteraction；damagemechanism；fatiguel

4、ife奥氏体不锈钢在高温条件下可以作为重要的结1损伤机制介绍构材料应用于核电厂和化工企业中，且构件大部分是在复杂的高温应力加载条件下服役。因此，疲劳1．1表面粗糙度的表面裂纹萌生机制蠕变成为影响高温设备疲劳寿命主要问题之一，理疲劳失效在裂纹萌生和扩展的阶段产生。疲劳解高温疲劳蠕变失效的损伤过程对于选择优化设计寿命用达到裂纹萌生和扩展的循环数来表达。在高构件用以改进设备的稳定性来讲具有很重大的理论周疲劳循环中。表面裂纹在滑移带萌生，随后扩展。意义和实际意义。裂纹扩展分成裂纹萌生、裂纹扩展及断裂3个阶段。笔者在查阅和研究大量文献后发现．影响奥氏几乎所有的疲劳寿命都耗费在裂纹萌生和第一阶段体不锈

5、钢材料疲劳寿命的损伤机制主要可以分成两的扩展上。类，其中一类是具有表面粗糙度的表面裂纹萌生机疲劳寿命和表面粗糙度密切相关，主要原因是制，另一类则是晶界空洞形核及长大的损伤机制。材料表面的一些凹坑可以作为疲劳裂纹萌生的地文中分别对其进行阐述。点。由于应力集中，疲劳裂纹容易在这些地方萌生。收稿日期：2008—07—26作者简介：岳丹(1983一)，女，辽宁抚顺人，在读硕士，从事金属材料高温疲：的研究工作。第l期岳丹，等：奥氏体不锈钢损伤机制的研究现状与展望但是在低周疲劳时，表面裂纹却在晶界处萌生。且此种裂纹的萌生过程相对较长。这是因为在高温条件下．晶界强度比晶内差，相邻晶文献[3]对3种不同的

6、材料进行了低周疲劳循界之间的应变不相容，并存在少量第一阶段裂纹导环实验，用于研究表面粗糙度对疲劳寿命的影响。致的。因此在低周疲劳中，裂纹的萌生和扩展没有具有不同表面粗糙度的1Cr—Mo—V钢、经过固溶处高周疲劳中那样重要。理的304不锈钢和12Cr—Mo—V钢在持续低周疲劳许多学者已经研究了材料在低周疲劳实验中表循环条件下疲劳寿命的实验结果见图1～图3。面粗糙度在评估裂纹萌生方面的作用。Maiya和Bush在866K下测试了304不锈钢，并提出疲劳寿命随表面粗糙度而下降的主要原因是达到裂纹萌生时的循环数减少造成的。Wareing和Vaughan在罂673K下测试了316不锈钢，认为疲劳寿命

7、随表面粗糙度而降低是由于裂纹的不同类型造成的。Lee剥和Nam对12Cr—MoV钢进行了测试，在300K和873K时没有观察到表面粗糙度效应，疲劳寿命没有因表面粗糙度而下降。他们认为可能是低周疲劳循环时的早期裂纹萌生导致的。文献[2]研究了表面粗糙度和晶界尺寸对疲劳寿命的影响，对304不锈钢样本在不同的表面粗糙图1具有不同粗糙度的1Cr-MoV钢度、晶粒尺寸(50m，500m)条件下进行低周疲劳在持续低周疲劳循环下的测试