晶粒尺寸对316LN奥氏体不锈钢疲劳性能影响的研究

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通过对锻造316LN奥氏体不锈钢进行轧制随后进行不同加热温度的热处理,获得具有不同晶粒尺寸的316LN奥氏体不锈钢。研究了细晶316LN奥氏体不锈钢在不同温度下的单轴拉伸力学性能。通过低周疲劳试验,研究了细晶316LN奥氏体不锈钢的低周疲劳性能及失效机理,并对细晶316LN奥氏体不锈钢进行了低周疲劳寿命预测。通过棘轮疲劳试验,研究了不同平均应力下细晶316LN奥氏体不锈钢的棘轮疲劳性能,阐明了平均应力对细晶316LN奥氏体不锈钢棘轮疲劳寿命的影响,并对其进行了棘轮疲劳寿命预测。具体结论如下:(1)在不同试验温度下,与锻造的粗晶316LN奥氏体不锈钢相比,细晶316LN奥氏体不锈钢的拉伸强度有明显提高,延伸率有所降低。316LN奥氏体不锈钢的强度及延伸率随试验温度的升高逐渐降低。(2)在相同的应变幅值加载下,随着晶粒尺寸的降低,细晶316LN奥氏体不锈钢的低周疲劳寿命降低。细晶(4.0μm)材料的延伸率相较粗晶材料降低17%,但是其低周疲劳寿命与粗晶材料相比降低70%。(3)细晶材料(10.1μm)的低周疲劳裂纹萌生区位于三晶交点处,而材料(19.9μm)的疲劳裂纹萌生于晶粒内部。(4)细晶材料的棘轮疲劳寿命随着平均应力的增大先升高后降低且在脉动循环附近寿命最长。(5)随着平均应力的增加,循环10圈后材料中的位错密度逐渐增大,材料的硬化程度明显增加;循环加载到半寿命时细晶316LN奥氏体不锈钢中的位错形态表现为位错胞结构。
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