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奧氏體不鏽鋼管的循環機械性能的解釋

在金屬鐵中加入一定量的金屬Cr(質量分數不低于11%)可以形成很強的耐腐蝕合金,我們稱之爲不鏽鋼管。当不鏽鋼管中含有一定比例的金属镍时,在室温下可形成稳定的奥氏体结构,称为奥氏体不鏽鋼管。最常用的奥氏体不鏽鋼管是300系列的铁铬镍钢,如304和316型不鏽鋼管,分别含有18%的铬和8%的镍,16-18%的铬和11-14%的镍,以及少量的其他元素,如C、N、Mo、Cu和Ti。由于奥氏体不锈钢具有较强的耐腐蚀性、良好的塑性和一定的强度,已成为化工厂换热器、核电厂循环管等大型工业东方伊甸园机械结构材料的首选。在这些应用中,冷热流体的温度波动和内压波动导致温度场和力场的耦合周期性变化,对奥氏体不鏽鋼管的循环机械可靠性提出了更高的要求。D也引起了工程材料研究者的极大关注。

金属材料循环力学性能的试验研究主要包括应变疲劳和棘轮疲劳两个方面。应变疲劳是指材料在应变控制的循环载荷作用下的疲劳失效;棘轮疲劳是指在应力控制的循环载荷作用下,棘轮应变的累积,其与疲劳的耦合导致材料失效。应变疲劳和棘轮效应的研究可以根据不同的应力状态分为单轴和多轴试验,根据不同的温度场分为恒温和热机耦合试验。这些方法已广泛应用于研究奥氏体不鏽鋼管的循环力学性能。

奥氏体不鏽鋼管的应变循环行为

在循环应变加载下,奥氏体不鏽鋼管的应力响应受应变幅度、加载速率、加载路径和温度场等多种因素的影响。

(1)退火奥氏体不鏽鋼管的循环应力响应在室温下一般可分为两个阶段:初始循环稳定或缓慢循环硬化阶段和显著的二次循环硬化阶段。


就是这样。奥氏体不鏽鋼管在室温淬火或冷加工后的循环应力响应可分为三个阶段:初始快速循环硬化阶段、后期循环软化阶段和最终二次循环硬化阶段。浙江不鏽鋼管循环应力响应特征也与应变幅度有关[6,7]:随着应变幅度的增大,二次循环硬化阶段越来越明显,极限应力幅度逐渐超过初始循环应力幅度的最大值。命令。一般来说,无论是退火、淬火还是冷加工,奥氏体不鏽鋼管在室温大应变幅度下都具有显著的二次循环硬化特性。

(2)随着温度的升高,奥氏体不鏽鋼管的循环应力响应特性变化明显:在一定的温度范围内出现异常的循环硬化特性[8-14]。以AISI316LN奥氏体不鏽鋼管为例,Genet等人[13]在室温至823K温度范围内,进行了塑性应变振幅为0.4%,应变率为4*10-4s-1的对称应变循环,发现在293K温度范围内,循环应力振幅的饱和水平随温度的升高而降低。到548K,但在648-823K范围内下降,823K的循环应力饱和水平高于室温。

(3)加载速率对奥氏体不鏽鋼管循环应力响应的影响与温度有关:室温加载速率越高,应力振幅饱和水平越高,而随着温度的升高,这种正相关逐渐减弱。甚至在一定的温度范围内出现负相关。Armas等人对304H、316H和316L不鏽鋼管分别在300-923K温度范围内进行了对称应变循环试验,温州不鏽鋼管应变幅度为1%,加载速率分别为2x 10-5s-1、2x10-4s-1和2x10-3s-1。结果表明,在523-873K范围内,循环应力振幅的饱和水平与加载速率呈负相关,即加载速率越低则相反。循环应力振幅的饱和水平应较高。与恒温应变循环相比,在热-机械耦合循环加载条件下,可以提高奥氏体不鏽鋼管的循环硬化程度。不鏽鋼管厂家Nagesha等人[17]对573-923K温度范围内的316L奥氏体不鏽鋼管进行了恒温应变循环试验和同相、反相热机械循环试验,结果表明,材料在相同应变幅度下的循环应力幅度在573-923K循环温度范围内,加载速率明显高于所有热机械循环试验。

(5)non proportional multiaxial loading path will lead to additional cycle hardening of austenitic stainless steel tubes[19-21]。Kang等人[21]在室温至873K下对304奥氏体不鏽鋼管进行了单轴和多轴应变循环试验,发现非比例多轴加载路径下等效应力幅的饱和水平远高于单轴加载路径下的饱和水平。阿瑟。


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