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超细晶和粗晶Cr-Ni奥氏体不锈钢的疲劳行为
[ 编辑:admin | 时间:2010-11-01 13:23:41 | 浏览:150次 | 来源: | 作者: ]
已经表明应变感生马氏体的回复退火是一种亚稳奥氏体Cr-Ni合金中细化晶粒的有效方法。在过去的二十年里,Tomimura等人将这种技术

已经表明应变感生马氏体的回复退火是一种亚稳奥氏体Cr-Ni合金中细化晶粒的有效方法。在过去的二十年里,Tomimura等人将这种技术用于特殊合金,并且后来用于大规模生产奥氏体不锈钢, 如:304L、316L、301和301LN等。该简单的方法包括奥氏体的强冷变形产生应变感生马氏体并使其变形,随后使变形的马氏体回复到超细/纳米等 级晶粒的奥氏体。在实验室规模内获得了静态力学强度和延性的极好结合,而且耐腐蚀能力优于冷轧钢材。近年来,推荐纳米级晶粒的316LN用作医学应用中的 生物材料。

很少有 人研究超细晶(UFG)奥氏体不锈钢的疲劳行为。DiSchino等人探讨了1~50μm晶粒细化对304型和高氮Cr-Mn钢的疲劳强度的影响。晶粒细 化对304型钢的疲劳强度产生强烈影响,而因为氮合金化促进滑移带的形成使得晶粒细化对Cr-Mn-N钢的疲劳强度产生小的影响。

有 研究表明强变形技术可改善材料的疲劳强度,尤其是在高周制度下。在超声波表面研磨技术方面,Roland等人研究了316L型钢,并观察到疲劳极限 有~21%的提高。同样地,Uusitalo等人曾报道研磨处理后316L型钢和301LN型钢的抗弯曲疲劳性能显著提高(~43-80%)。于是,强塑 性变形在材料中产生残余应力,并进一步削弱不锈钢的耐腐蚀性能。相反,回复退火可在没有内应力的情况下产生具有均匀的UFG组织的松散材料。

关于晶粒尺寸对301LN钢疲劳行为的影响的初步研究表示疲劳机理对晶粒尺寸敏感。目前的研究是关于具有极好静态力学性能的经回复退火的UFG奥氏体不锈钢的疲劳行为,希望能扩展它潜在的应用领域。

试 验用的材料是大规模生产的退火301LN型Cr-Ni奥氏体不锈钢。化学成分是(wt%):Fe-0.017C-1.29Mn-17.3Cr- 6.5Ni-0.15Mo-0.15N。通过拉伸试验、疲劳试验等研究了经回复退火获得的超细晶301LN型Cr-Ni奥氏体不锈钢高周弯曲疲劳行为,并 与普通的粗晶相似物进行了比较。结果表明:疲劳极限明显从350MPa提高到630MPa,拉伸强度提高了59%,这一行为归因于晶粒细化。疲劳周期变化 导致两种组织的硬度增加不同:在粗晶钢中增加47%,而在超细晶钢中仅为6~10%。观察到超细晶钢中疲劳损失发生在晶界裂纹处,而粗晶的相似物中主要是 滑移带的形成和裂纹沿这些滑移带和晶界而延伸所致。


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