高温应变时效对P92钢高温低周疲劳性能的影响

分别在应力与应变控制下对P92钢进行550℃高温低周疲劳试验,研究该钢在不同应变幅(0.2％～1.0％)和应力幅(280～350 MPa)下的疲劳行为;对P92钢进行不同预拉伸应变(0～4％)和温度(250～350℃)下的应变时效处理后,研究该钢的高温拉伸与低周疲劳性能.结果表明:在应变控制下,P92钢的应变与疲劳寿命关系符合Manson-Coffin方程,在低应变幅(低于0.7％)下P92钢出现先循环硬化后循环软化现象;在应力控制下,应变与疲劳寿命关系不遵循Manson-Coffin方程,高应力幅(350 MPa)下P92钢出现先循环硬化后循环软化现象;应变时效处理可提高P92钢的屈服强度,且高温拉伸曲线出现Portevin-Le Chatelier屈服效应;应变时效处理后P92钢在应力控制下的应变与寿命关系不遵循Manson-Coffin方程,且其低周疲劳寿命大幅降低.     

动态应变时效影响下热采井套管用80SH钢的高温低周疲劳行为

在温度为20,120,250,350,450℃和应变幅为0.5%,0.7%,1.0%,1.5%,2.0%条件下对热采井套管用80SH钢进行低周疲劳试验,研究了在动态应变时效(DSA)影响下的低周疲劳行为;基于低周疲劳试验数据,建立DSA影响下低周疲劳寿命与应变幅间的关系模型。结果表明:80SH钢在350℃时具有显著的DSA特性,此时80SH钢在高温低周疲劳过程中出现显著的二次硬化行为,导致晶粒内的位错塞积,阻碍裂纹的扩展,出现循环硬化,从而在疲劳断口中形成解理台阶和大量的二次裂纹;在DSA显著温度区间,疲劳寿命与弹性应变在双对数坐标系中呈双线性关系,而与塑性应变仍呈线性关系;Manson-Coffin线性模型和Basquin双线性模型的叠加能够较好描述DSA影响下80SH钢疲劳寿命与应变的关系。     

P92钢的高温低周疲劳行为及寿命预测

采用RPL50型动蠕变试验机对P92钢进行630℃和不同应变幅下的低周疲劳试验,研究了P92钢的高温低周疲劳行为;基于塑性应变能密度与硬度、应力幅和低周疲劳寿命的关系,采用基于能量的硬度法对其低周疲劳寿命进行预测,并与试验结果进行对比。结果表明:P92钢是一种循环软化材料,其初始归一化应力幅随应变幅的增加而增加,且不同应变幅下的归一化应力幅均随循环周次的增加而降低;随着应变幅的增加,弹性应变幅保持稳定,塑性应变幅近似线性增加,软化率也相应增加,并最终稳定在0.3左右;硬度与应变幅满足良好的线性关系;基于能量的硬度法可以较准确地预测P92钢在630℃时的高温低周疲劳寿命,计算得到的预测寿命均位于试验寿命的±1.5倍标准偏差内。     

P92钢应变速率相关的高温低周疲劳行为研究

随着电站设备向高参数、大型化方向发展,高温低周疲劳问题成为威胁关键设备安全服役的重要因素。针对电站设备广泛应用的P92钢,开展了不同应变速率的625℃高温下的低周疲劳试验,研究对称和非对称应变速率下的循环变形行为。结果表明,P92钢高温低周疲劳响应表现出明显的应变速率敏感性。随着应变速率降低,加载时间变长,蠕变变形增加,从而导致材料循环软化加速,疲劳寿命缩短。通过应力-应变滞回环分析发现,P92钢在反向卸载初始阶段发生蠕变变形。同时,随着应变速率的降低,循环过程中的应变硬化程度也随之降低。此外,非对称应变速率循环(慢-快)工况下疲劳寿命最短,慢拉伸应变速率引起的蠕变损伤加速材料的弱化,蠕变损伤和疲劳损伤的交互作用是高温疲劳破坏的主要原因,尤其在低应变速率下蠕变损伤的贡献更加明显。     

温度对2CrMo转子钢低周疲劳性能的影响

在室温和高温(450,500,566℃)下对2CrMo转子钢进行了应变控制的低周疲劳试验,得到了该钢应变-寿命关系式及循环稳定应力-应变曲线,研究了温度对低周疲劳性能的影响,并观察了疲劳断口形貌。结果表明:在试验温度下,试验钢均出现了循环软化现象;随着温度的升高,试验钢的疲劳循环强度系数及循环应变硬化指数下降,同一应变下的低周疲劳寿命缩短;其疲劳断口中疲劳辉纹的间距随温度的升高而增大,塑性变形增大。     

拉伸保载对2.25Cr1MoV钢高温低周疲劳行为的影响

利用液压疲劳试验机,采用轴向应变控制方法在455℃下对2.25Cr1MoV钢进行高温低周疲劳试验,通过在峰值应变拉伸时保载0,60,600s,研究了拉伸保载时间对该钢低周疲劳行为的影响,并用扫描电镜对断口形貌进行了观察。结果表明:2.25Cr1MoV钢呈明显的循环软化特性,拉伸保载会明显降低循环应力幅,但保载时间对循环应力幅的影响不大;拉伸保载使该钢的疲劳寿命降低,但保载时间超过60s后,疲劳寿命基本不受保载时间的影响;拉伸保载没有改变试验钢的疲劳断裂模式。     

超超临界汽轮机高中压转子钢高温低周疲劳性能研究

采用应变控制对超超临界汽轮机12％Cr转子钢进行高温低周疲劳试验,并对试验结果进行了讨论.拟合了循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,得到该材料的室温低周疲劳特性参数,包括Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数,推测出该材料的转变寿命.对转子不同位置(外缘,芯部)进行取样分析,探讨其低周疲劳性能差异,并对不同应变幅控制下的应力、寿命变化进行了深入研究.     

高温低周疲劳寿命评价准则的探讨

通过对4种不同缺口形式的2.5Cr1Mo钢材料圆柱形试件的高温低周疲劳行为的研究，用当量应变范围准则，当量塑性应变能准则和当量总应变能准则评价多维应力状态下的高温低周疲劳寿命。可见：用当量准则评价高温评价高温低周疲劳寿命是有实验和理论依据的，但仍需做进一步分析探讨。     

多维应力400℃低周疲劳寿命评价准则的探讨

通过对四种不同缺口形式的2．25CrlMo钢圆柱形试样400℃低周疲劳行为的研究，用当量应变范围准则评价了多维应力状态下的高温低周疲劳寿命。研究结果表明，用当量准则评价高温低周疼劳寿命可以替代部分试验，但仍需做进一步的分析探讨。     

汽车用SPHC热轧薄钢板的低周疲劳特性

对2.0 mm厚汽车用SPHC热轧薄钢板进行低周循环应变疲劳试验,获得了应力-应变曲线、应变-寿命曲线、应变滞回环曲线以及相关疲劳常数指标,并对疲劳断口形貌进行观察.结果表明:SPHC钢在试验范围内具有非Masing效应;拟合得到SPHC钢的循环强度系数为284,循环应变硬化指数为0.128;通过Manson-Coffin方程拟合得到SPHC钢的疲劳强度系数为467 MPa,疲劳强度指数为-0.078,疲劳延性系数为0.323,疲劳延性指数为-0.609;疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区、瞬断区组成,裂纹扩展区由大量疲劳辉纹组成,瞬断区存在大量韧窝,SPHC钢具有良好的塑韧性.     

GH4169镍基高温合金的高温低周疲劳性能

对国产GH4169镍基高温合金进行了总应变控制的高温低周疲劳试验,研究了其疲劳性能,分析了断口形貌。结果表明:试验合金具有较好的高温低周疲劳性能,与进口Inconel 718镍基合金的相近,但在较低的总应变范围下比Inconel 718合金的疲劳寿命要低;该合金在不同总应变范围下都表现出明显的循环软化行为;合金试样的疲劳断口呈多裂纹源性,疲劳源数量随总应变范围的降低和疲劳寿命的延长而减少;疲劳裂纹都萌生于表面,穿晶扩展到一定径向深度时,会出现沿晶扩展特征。     

应变比对2.25Cr1MoV钢高温低周疲劳行为的影响

利用MTS 810型疲劳试验机,采用轴向应变控制的方法,研究了应变比对2.25Cr1MoV钢高温(455℃)低周疲劳行为的影响。结果表明:在455℃下,2.25Cr1MoV钢呈现明显的循环软化特性;应变比不改变该钢的循环软化特性,但会产生初始平均应力,平均应力在寿命初期阶段随着循环周次增加急剧降低,并趋为0;应变比不改变疲劳裂纹的萌生方式,且对迟滞环的形状和大小没有影响;对称循环和非对称循环的低周疲劳寿命基本一致。     

N80Q钢的低周疲劳特性及寿命预测

在Instron 8862型疲劳试验机上对油井套管用N80Q钢进行完全对称循环载荷(平均应变为0)和非对称循环载荷(平均应变为0.5％和1.0％)下的低周疲劳试验,研究该钢的低周疲劳特性,并讨论了考虑不同因素的低周疲劳寿命模型的预测精度.结果表明:塑性应变能随应变幅的增大呈线性增长趋势,平均应变对塑性应变能几乎无影响;在对称载荷、不同应变幅(0.5％～2.0％)下以及非对称载荷、应变幅大于1.0％下,N80Q钢均无应力松弛行为,而在非对称载荷、应变幅小于1.0％时出现明显的应力松弛行为,且初始平均应力越大,应力松弛行为越明显;考虑最大应力、应力范围、应变范围以及平均应变影响的经验模型的预测精度较高,预测寿命主要分散在1.2倍分散带内.     

蠕变-疲劳交互作用下P92钢的循环变形行为

在625℃下对P92钢进行了蠕变-疲劳试验,分析了应变幅(0.4%～1.4%)和保载时间(30～300 s)对P92钢循环变形行为的影响,探讨了蠕变-疲劳交互作用下的微观机制,并与低周疲劳试验进行了对比。结果表明：蠕变-疲劳交互作用引起P92钢从非Masing特性向Masing特性转变,且保载时间内的应力松弛导致蠕变-疲劳载荷下的循环软化加速;疲劳过程中P92钢微观结构发生非均匀变化,位错密度降低,最终形成长条状亚晶结构,而蠕变-疲劳过程中P92钢的微观结构变化和位错密度降低程度更加均匀、显著,最终形成等轴状亚晶或位错胞结构,并伴有沉淀物粗化现象。     

P91钢的蠕变-疲劳交互作用研究现状

综述了国内外关于P91钢的蠕变-疲劳试验,以及前人在试验数据基础上开展的蠕变-疲劳交互作用研究和蠕变-疲劳寿命预测模型研究。综述前人的研究成果,得到了以下结论：应变控制的蠕变-疲劳试验,试验过程中保载时间会发生变化;应变控制的蠕变-疲劳试验认为蠕变与疲劳互相促进作用,应力控制的蠕变-疲劳试验认为疲劳抑制了蠕变;修正的延性耗损模型较适用于预测P91钢的蠕变-疲劳寿命;试验条件相同的情况下,对于CF（Creep-fatigue）试验与RF（Re-laxation Fatigue）试验,CF寿命明显小于RF寿命;利用ASME规范预测的寿命偏于保守,利用RCC-MR/DDS规范预测的寿命稍高于试验值。     

高温低周疲劳短裂纹萌生的数值模拟

基于大量的高温低周疲劳试验,编写Matlab程序修正voronoi多边形模拟了20钢表面的显微组织;用有限元软件计算得到了不同试验条件下试样表面的应力、应变状态;以基础能量表征晶界及滑移带抵抗裂纹萌生的能力,改进位错累积理论并计算获得了裂纹的萌生寿命,实现了对低碳钢高温低周疲劳短裂纹萌生的数值模拟。结果表明:在高温下,疲劳短裂纹主要萌生于应力集中处的驻留滑移带及不稳定晶界上,受表面显微组织的影响,既有沿晶萌生又有穿晶萌生;修正的voronoi多边形很好地反映了表面显微组织,数值模拟能够准确再现不同循环次数下疲劳短裂纹的群体萌生行为。     

金属薄板包辛格效应的试验研究

针对薄板包辛格效应力学参数难于测量的问题，在试验中设计并加工了一套夹具来避免材料反向加载时的弯曲变形。通过薄板拉伸压缩循环加载试验，获取了材料在不同预应变下的包辛格效应曲线，计算了包辛格效应的力学参数,分析了试验中出现的反向流变曲线圆化、反向屈服应力减小、永久软化等现象。     

对低周疲劳寿命有重要影响试验参数的确定方法

运用粗糙集理论中的数据推理方法,对2.25Cr-1Mo钢的低周疲劳试验数据进行分析,找出了对疲劳寿命有重要影响的试验参数。首先对数据做对数处理,然后对处理后的数据数列做减法处理,又用确定数据的有效位数等方法建立了数据的决策表;最后从总应变、弹性应变、塑性应变以及应力幅等4个参数中,确定出塑性应变是对疲劳寿命有重要影响的参数;证明了疲劳寿命可以近似表示成塑性应变的函数关系式,同时验证了该方法对确定低周疲劳试验重要影响参数的有效性。     

不同控制模式下316L不锈钢的高温疲劳变形行为及寿命预测

在550℃下对核电用316L不锈钢进行应变控制(应变幅在0.3%～1.2%)、应力控制(应力幅在230～300 MPa)低周疲劳试验和应变控制蠕变疲劳试验(3种波形,拉伸保载60,180,600 s,压缩保载60,180 s,拉压对称保载180 s),通过疲劳寿命、循环响应特征和应力-应变滞回曲线分析了不同控制模式下试验钢的疲劳变形行为;构建疲劳寿命预测模型,评估了Manson-Coffin-Basquin模型、SWT模型和能量法模型对不同控制模式下试验钢疲劳寿命的预测能力。结果表明：在不同控制模式的疲劳循环载荷下,316L不锈钢的循环应力响应均包括循环硬化、循环软化和失效断裂3个阶段;在低周疲劳试验中,疲劳寿命随应变幅或应力幅的增大而缩短;在蠕变疲劳试验中,疲劳寿命随拉伸保载时间的延长而缩短,随压缩保载时间的延长而增大,这与动态应变时效和蠕变对疲劳损伤的综合作用有关;在相同保载时间下,压缩保载下的疲劳寿命比拉伸保载下的短,这与不同加载方向引起的氧化层致裂机制有关。能量法模型对316L不锈钢在不同控制模式下的疲劳寿命预测精度最高,预测精度在1.5倍误差带以内,Manson-Coffin...     

不同应变比下GH3030合金的高温低周疲劳行为

对镍基高温合金GH3030在600℃进行了总应变控制的低周疲劳(LCF)试验,对不同应变比(-1和0.1)下的应力-应变滞后回线、循环应力响应、应变寿命关系及低周疲劳断口形貌进行了研究。结果表明:在高应变水平时,试验合金表现为明显的循环硬化现象,在低应变水平下,则表现先软化后硬化的现象;在不同的应变比下,应力-应变滞后回线的形状比较接近,同一应变水平下疲劳寿命差别不明显,疲劳断口裂纹扩展区均可见轮胎花样特征。