純凈超低碳馬氏體不銹鋼材料的疲勞性能研究.pdf

1、水輪機用鑄鋼材料經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，其綜合性能已得到很大幅度的提高，但隨著大型水輪機組的發(fā)展和對設(shè)備輕量化的重視，對材料的強度提出了更高的要求，高屈強比材料就是為了適應(yīng)這種需求發(fā)展起來的。高屈強比低碳馬氏體不銹鋼是水輪機用材料發(fā)展的一個新鋼種，是在普通純凈水輪機用鋼ZG0Cr13Ni4Mo基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它采用特殊的熱處理工藝，獲得了強度和硬度提高，而塑韌性基本不變的力學(xué)性能，另外，其屈服強度和抗拉強度之比大于0.8，高于普通水輪機用

2、鑄鋼材料的0.7的要求，符合設(shè)備輕量化的發(fā)展趨勢。但是，以前使用的水輪機材料在使用過程中的疲勞裂紋的問題始終沒有得到很好的解決，為了了解高屈強比材料的疲勞特性和促進高屈強比材料的發(fā)展和工程化應(yīng)用，因此對高屈強比材料的疲勞性能進行研究也就很有必要。 該文系統(tǒng)地對高屈強比材料的疲勞性能和疲勞機理進行了研究。 主要的內(nèi)容和創(chuàng)新點： 首先，對高屈強比材料的組織結(jié)構(gòu)和相含量進行了分析。測定出材料的組織為單相板條馬氏體組織，

3、在獲得高屈強比性能的熱處理工藝下，回火板條馬氏體的形貌與正火狀態(tài)下獲得的淬火馬氏體基本相同，同樣具有很高的位錯密度。 其次，該文系統(tǒng)地對材料的疲勞性能進行了測試。在試驗過程中分別對材料的疲勞極限、裂紋擴展速率、疲勞裂紋擴展門檻值以及材料的P-S-N壽命曲線進行了分析和處理。在對數(shù)據(jù)處理后發(fā)現(xiàn)，高屈強比材料的疲勞極限高于普通純凈材料，高屈強比材料的門檻值低于普通純凈材料，裂紋擴展速率要高于普通純凈材料。另外在對P-S-N壽命曲線分

4、析時發(fā)現(xiàn)，在平均應(yīng)力為400MPa，應(yīng)力集中系數(shù)等于2.5時，高屈強比材料在規(guī)定壽命下的應(yīng)力幅度值小于普通純凈材料。 再次，對高屈強比材料在不同環(huán)境下的疲勞性能指標(biāo)也進行了分析，發(fā)現(xiàn)在模擬長江水介質(zhì)中的疲勞極限要低于空氣環(huán)境，在空氣中的數(shù)值比在模擬長江水環(huán)境獲得的數(shù)值高出20％以上，而在水下環(huán)境中的門檻值卻高于空氣環(huán)境，裂紋擴展速率受環(huán)境的影響較小，在不同介質(zhì)中的數(shù)值基本相同。 最后，對高屈強比材料的裂紋擴展機理進行了分