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(jī)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(jī)組的發(fā)展和對(duì)設(shè)備輕量化的重視，對(duì)材料的強(qiáng)度提出了更高的要求，高屈強(qiáng)比材料就是為了適應(yīng)這種需求發(fā)展起來的。高屈強(qiáng)比低碳馬氏體不銹鋼是水輪機(jī)用材料發(fā)展的一個(gè)新鋼種，是在普通純凈水輪機(jī)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(qiáng)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(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度之比大于0.8，高于普通水輪機(jī)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(shì)。但是，以前使用的水輪機(jī)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(qiáng)比材料的疲勞特性和促進(jìn)高屈強(qiáng)比材料的發(fā)展和工程化應(yīng)用，因此對(duì)高屈強(qiáng)比材料的疲勞性能進(jìn)行研究也就很有必要。 該文系統(tǒng)地對(duì)高屈強(qiáng)比材料的疲勞性能和疲勞機(jī)理進(jìn)行了研究。 主要的內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)： 首先，對(duì)高屈強(qiáng)比材料的組織結(jié)構(gòu)和相含量進(jìn)行了分析。測(cè)定出材料的組織為單相板條馬氏體組織，

3、在獲得高屈強(qiáng)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(cuò)密度。 其次，該文系統(tǒng)地對(duì)材料的疲勞性能進(jìn)行了測(cè)試。在試驗(yàn)過程中分別對(duì)材料的疲勞極限、裂紋擴(kuò)展速率、疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值以及材料的P-S-N壽命曲線進(jìn)行了分析和處理。在對(duì)數(shù)據(jù)處理后發(fā)現(xiàn)，高屈強(qiáng)比材料的疲勞極限高于普通純凈材料，高屈強(qiáng)比材料的門檻值低于普通純凈材料，裂紋擴(kuò)展速率要高于普通純凈材料。另外在對(duì)P-S-N壽命曲線分

4、析時(shí)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(shí)，高屈強(qiáng)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(duì)高屈強(qiáng)比材料在不同環(huán)境下的疲勞性能指標(biāo)也進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在模擬長(zhǎng)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(zhǎng)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(kuò)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(duì)高屈強(qiáng)比材料的裂紋擴(kuò)展機(jī)理進(jìn)行了分