应变强化奥氏体不锈钢O22Cr17Ni12Mo2低周疲劳性能研究

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。