收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

一种新型奥氏体不锈钢疲劳性能的研究

陈曦  
【摘要】: 本文以24Mn-13Cr-1Ni-0.44N新型奥氏体不锈钢为研究对象,通过旋转弯曲疲劳试验研究了该不锈钢室温条件下的疲劳性能。该材料的力学性能为:σ_(0.2)=430MPa、σ_b=790MPa、δ=40%、(?)=55%,具有较高的强度和优良的塑性。通过在不同载荷水平下加载,得到了各自的疲劳寿命。求出在不同载荷条件下的中值疲劳寿命,先进行疲劳性能曲线拟合相关性分析,通过相关性系数r的检验,证明S与lgN符合线性关系。运用最小二乘法,得到lgN=9.4151-0.008S这一表达式,即为e~(0.01842S)N=10~(9.4151)。对拟合方程进行方差分析,在显著性水平a=5%时,证明曲线拟合是有意义的。按照拟合方程画出S-N曲线。同时确定条件疲劳极限(10~7)为341MPa。疲劳极限符合与静强度之间的关系。 对疲劳试样进行形变组织观察,观察到平面型不同位向交差的位错结构为饱和位错结构。这是由于该材料高的氮含量降低了层错能,导致位错难以进行交滑移而形成的。疲劳变形过程中形变孪晶的形成和位错滑移共同参与了变形。 通过对σ_(max)为404MPa,N_f为1.792×10~6条件下断裂的试样进行XRD检测,与材料固溶处理后的XRD图谱相比较,未发现马氏体组织。证明室温条件下该材料的组织稳定性是好的。 对每个载荷水平下的试样进行SEM断口观察。重点分析了σ_(max)为347MPa、358 MPa、393 MPa时的断口形貌。通过分析,当σ_(max)为347MPa时,在裂纹扩展区部分发现了明显的准解理断裂特征,该特征占断口大部分面积。疲劳条纹只是在接近瞬断区的位置才出现。随着载荷的增大,准解理特征占断口的比例相应减少,疲劳条纹大量出现。当σ_(max)为393MPa时,断口主要是由无特征平面和疲劳条纹构成。 在断口观察的基础上,进行断裂机理的研究。由于该材料的冶金质量不高,导致夹杂物的含量比较多。通过对所选试样的分析,发现疲劳裂纹都是萌生于夹杂物处。如果能改善材质,材料的疲劳性能一定会有所提高。在低载荷条件下,出现了明显的准解理特征,裂纹沿着{111}_γ面扩展并且在小断面上有滑移带相交的痕迹。原因是在循环初期,裂纹沿着最与切应力平行的滑移面以纯剪切方式扩展,小裂纹在向中央扩展的过程中,形成的断裂面转变成为与应力轴垂直。在应力的反复的拉压过程中,形成了大量的位错和孪晶。由于在该高氮钢中氮大大增大了点阵滑移的阻力,同时氮与位错、层错等缺陷有强烈的交互作用,使得位错滑移难以进行,应力集中增大,大量的位错在能量上有利于沿滑移面开裂。一旦裂纹在{111}_γ面上扩展时,进行二次滑移是很困难的,从而增大了裂纹尖端的正应力。当作用在和应力轴适合的{111}_γ面上的正应力超过正断抗力,即正应力大于该原子面的结合强度时,就产生了准解理断裂,形成了所谓的解理小平面。相邻的解理小平面各自扩展,之间的连接部分发生塑性变形变得越来越小。当扩展到一定时候,发生了撕裂的现象,于是就出现了撕裂棱特征。随着裂纹的扩展,试样的有效承载面积不断减少,施加在试样上的真实应力不断增大,导致裂纹尖端的应力强度应子幅度值增大,当增大到一定值的时候,裂纹尖端塑性区内有能力进行多个滑移系的往复滑移时,就出现了疲劳条纹。当σ_(max)为393MPa时,大的载荷使得裂纹两相邻面相互摩擦而使断口成为无特征平面状。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈列;佐辉;任元和;李硕;周志刚;吴玉飞;;1Mn15Cr17Ni2N高氮奥氏体不锈钢的研制[J];特殊钢;2007年01期
2 崔大伟;曲选辉;;粉末注射成形无镍高氮不锈钢工艺[J];材料热处理学报;2010年07期
3 郭永铭;适于高温下应用的一种高氮奥氏体不锈钢DSN9[J];上海钢研;2004年02期
4 陈付时;耐蚀高强度高氮奥氏体不锈钢的开发[J];上海钢研;1996年05期
5 段宗银;王泾文;杨萍;胡慧萍;;冷变形对奥氏体不锈钢表面N离子注入的影响[J];热加工工艺;2010年24期
6 陈文哲,钱匡武;动态应变时效对奥氏体不锈钢纯弯疲劳强度的影响[J];金属学报;1989年02期
7 袁志钟,戴起勋,程晓农,陈康敏,潘励;高氮奥氏体不锈钢动态拉伸的SEM原位观察[J];江苏大学学报(自然科学版);2003年03期
8 张朝生;日本开发高氮无镍奥氏体不锈钢[J];上海金属;2002年04期
9 徐匡迪,高玉来,翟启杰;低镍不锈钢生产中的若干冶金学问题[J];钢铁;2004年07期
10 高康;钟表用高氮铁素体不锈钢[J];兵器材料科学与工程;2004年05期
11 丁剑,张荻,西田新一,服部信佑;应力控制条件下奥氏体不锈钢的低周疲劳性能[J];金属学报;2002年12期
12 晓京;;欧美高氮不锈钢开发和应用现状[J];粉末冶金工业;2010年04期
13 郑华东;“150”制氧机生产单高氮气的操作[J];深冷技术;1989年06期
14 季保德;高氮复混肥生产技术及控制要点[J];磷肥与复肥;2001年02期
15 高振寰;稀土对奥氏体不锈钢热塑性的影响[J];稀土;1993年04期
16 母辉明;孙世军;;如何补焊连续蒸煮喂料螺旋[J];纸和造纸;1993年01期
17 李荣锋;;奥氏体不锈钢焊接构件在浓氯化物溶液中的应力腐蚀开裂[J];钢铁研究;1993年04期
18 梁成浩;;H_2SO_4-NaCl溶液中奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂[J];大连理工大学学报;1994年02期
19 徐金璋;高氮不锈钢的试制[J];上海钢研;2000年01期
20 岑永权;日本试验生产高氮不锈钢[J];上海金属;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李春润;王东坡;;超声冲击法提高T型管节点疲劳性能研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
2 张以忱;郭元元;马胜歌;耿漫;;碳含量对AlSl304奥氏体不锈钢离子碳氮共渗性能的影响(英文)[A];真空技术与表面工程——第九届真空冶金与表面工程学术会议论文集[C];2009年
3 谢翔;包晔峰;杨可;蒋永锋;黎丽;;奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂的研制[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
4 胡万伦;;奥氏体不锈钢焊缝中铁素体形成机理及作用[A];2006全国核材料学术交流会论文集[C];2006年
5 李文利;杨保国;彭竹琴;;0Cr18Ni9奥氏体不锈钢埋弧自动焊工艺[A];中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年
6 ;不锈钢方圆坯连铸工艺开发(讲稿)[A];2008年不锈钢连铸技术交流会论文集[C];2008年
7 李合琴;范文宾;邵林飞;;耐热钢表面SiC薄膜的制备与性能[A];第四届全国反应堆物理与核材料学术研讨会论文集[C];2009年
8 宋谨;;器械检查与保养[A];中华护理学会第5届全国消毒供应中心发展论坛论文汇编[C];2009年
9 高俊章;;奥氏体不锈钢及高耐蚀合金的开发与应用[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
10 丁凤莲;李兰秀;汪华英;;Na吸收光谱实验中不锈钢热管炉选材问题的实验研究[A];北京市高等教育学会技术物资研究会第十届学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李冬升;奥氏体不锈钢的计算设计和核电蒸发器传热管材料的研究开发[D];江苏大学;2011年
2 刘佳;轨道客车用SUS301L奥氏体不锈钢激光叠焊技术研究[D];长春理工大学;2012年
3 李丹;超(超)临界火电机组传热管用不锈钢的研究[D];江苏大学;2010年
4 徐旭东;张力节点的承载力和疲劳性能研究[D];浙江大学;2005年
5 王弘;40Cr、50车轴钢超高周疲劳性能研究及疲劳断裂机理探讨[D];西南交通大学;2004年
6 田耀刚;高强混凝土阻尼功能设计及其性能研究[D];武汉理工大学;2008年
7 郑克仁;矿物掺合料对混凝土疲劳性能的影响及机理[D];东南大学;2005年
8 杨孚标;复合材料修复含中心裂纹铝合金板的静态与疲劳特性研究[D];国防科学技术大学;2006年
9 张金旺;铝镁系合金强韧性能及焊接性能研究[D];太原理工大学;2009年
10 姜勇;WC-Co类硬质合金的疲劳性能及应力分析方法的研究[D];湖南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈曦;一种新型奥氏体不锈钢疲劳性能的研究[D];江苏大学;2007年
2 章坚洋;混合配筋部分预应力砼梁正截面疲劳性能研究[D];大连理工大学;2006年
3 郑小燕;既有连续钢桁梁桥剩余寿命评估[D];长安大学;2005年
4 李长胜;新型奥氏体不锈钢磨损、腐蚀性能研究[D];江苏大学;2007年
5 李闯;不同影响因素下沥青混合料疲劳性能试验研究[D];大连理工大学;2009年
6 邹小波;高速铁路预应力混凝土箱梁的疲劳性能试验研究[D];重庆大学;2010年
7 陶传琦;焊接转向架典型焊接结构疲劳性能与焊接工艺研究[D];中南大学;2010年
8 王付胜;反式-1,4-聚异戊二烯在动态橡胶制品中的应用性研究[D];青岛科技大学;2005年
9 熊云龙;纯净超低碳马氏体不锈钢材料的疲劳性能研究[D];机械科学研究院;2005年
10 鹿建阁;钢管混凝土拱桥吊杆的破损行为分析[D];天津大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 首席记者 崔晓农;太钢高锰高氮不锈钢填补世界空白[N];山西经济日报;2009年
2 常云;高氮型硫酸钾复合肥[N];中华合作时报;2003年
3 肖英龙;氮化物的析出对高氮无镍奥氏体系不锈钢HAZ韧性的影响[N];世界金属导报;2003年
4 通讯员 厉金芹;碳铵尿素失宠 主打高氮复肥[N];农资导报;2009年
5 中化化肥高级顾问、中国农业大学教授 王兴仁;高氮型复合肥的合理施用[N];农资导报;2006年
6 刘凡;如何使用高能有机肥[N];中国特产报;2003年
7 ;如何使用高能有机肥[N];山西科技报;2004年
8 刘若帆李从容;红日阿康推出高氮多彩控释肥[N];农资导报;2007年
9 农博;警惕:高氮复合肥猫腻多[N];山东科技报;2009年
10 坤哥;高氮复合肥行销之忧[N];中华合作时报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978