高纯铁素体不锈钢作为一种造价低、性能优异的新型不锈钢结构材料,经常被用于建筑、汽车制造业。在服役过程中要承受单向、循环等载荷的作用,因此,研究其在单向及循环载荷下的力学行为具有重要的实际意义,但是目前这些方面的系统研究仍未开展。本文选取Cr17高纯铁素体不锈钢作为研究材料,研究其在不同应变速率下的单向拉伸行为、在不同应力幅下的疲劳行为及其尺寸效应,为其在实际工程中的应用提供有益的参考。随着应变速率的增加,Cr17高纯铁素体不锈钢的屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率都随之提高。这主要与高应变速率下Cr17高纯铁素体不锈钢中更多的滑移系开动有关,既增加了位错间的相互作用又改善了材料的均匀塑性变形程度。随着应变速率增加,在靠近断口的表面区域可观察到多系滑移,表面形变程度增强,断口表面的韧窝数量和尺寸增加。当应变速率从10-4s-1升高到10-2s-1,位错结构从松散的缠结转变成位错的胞-墙结构。0.4和0.8 mm厚样品的拉-拉疲劳实验发现,Cr17高纯铁素体不锈钢的疲劳寿命Nf与应力幅Δσ/2满足Basquin线性关系。0.4 mm厚样品近断口表面区发生了沿晶开裂和滑移开裂,在高应力幅下远断口表面区沿晶开裂明显,而0.8 mm厚样品在低应力幅下主要观察到滑移开裂,在高应力幅下的远断口区主要观察到沿晶开裂;0.4 mm厚样品的断口表面只观察到瞬断区,表面的韧窝数量、尺寸随着应力幅增加明显增多、增大,0.8 mm厚样品断口由疲劳源区,裂纹扩展区和瞬时断裂区组成,扩展区表现出明显的脆性解理特征,韧窝尺寸随应力幅增加而增大;相应的位错结构随应力幅提高从位错缠结和松散的胞转变为胞-墙结构。Cr1 7高纯铁素体不锈钢的单向拉伸和疲劳性能都表现出明显的尺寸效应。当样品厚度t从0.80减小到0.55 mm时,均匀延伸率基本不变,t继续减小,均匀延伸率线性下降;当t从0.80减小到0.35 mm时,屈服强度下降,t继续减小,变化不明显;而抗拉强度随t减小,先缓慢下降,当t<0.55 mm以后,快速下降。随着t增加,表面滑移带取向增多,晶界凸起增强,断口上的韧窝数量和尺寸明显增加,相应的位错结构从零散的单根组态向位错缠结和位错胞以及最后的胞-墙结构转变。在相同应力幅的作用下,样品疲劳寿命Nf随t减小而下降,表面形变有所减弱,韧窝数量减少,位错从厚样品的位错胞结构、甚至墙-胞结构向薄样品中的缠结结构演变。在相同应力幅情况下,薄样品内部具有较少位错源,并且位错很容易溢出表面,导致位错运动对塑性变形的协调较差,因此疲劳寿命较低。