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时效温度对18Ni（250）马氏体时效钢低周疲劳性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-08-24
通过轴向恒应变幅控制的低周疲劳试验，研究了不同时效温度对18Ni（250）马氏体时效钢低周疲劳性能的影响，对其循环应力响应曲线和滞后回线进行了理论分析，并对疲劳断口进行观察分析，以期为该钢在工程应用中的疲劳破坏行为提供参考。
20世纪60年代，国际镍公司（INCO）开发出具有较高应用价值的超高强度18Ni马氏体时效钢，这种钢具有优异的强韧性配比、良好的焊接及冷热加工性能，并且热处理工艺简单，可用于制造重要的承力构件，被广泛应用于航空、航天等尖端领域。对于马氏体钢，其在循环过程中一般表现为循环软化的特征，降低了小应变范围内的疲劳寿命，甚至得不到稳定的疲劳极限。时效温度对马氏体钢的力学性能和微观组织有显著影响，这在一定程度上影响着材料的低周疲劳性能。为此，本项目通过轴向恒应变幅控制的低周疲劳试验，研究了不同时效温度对18Ni（250）马氏体时效钢低周疲劳性能的影响，对其循环应力响应曲线和滞后回线进行了理论分析，并对疲劳断口进行观察分析，以期为该钢在工程应用中的疲劳破坏行为提供参考。
试验用马氏体时效钢采用真空感应+真空自耗重熔的双真空冶炼，主要化学成分（质量分数，%）为17.89Ni、7.8Co、4.96Mo、0.4Ti、0.09Al，余量Fe。钢锭经过1200℃长时均质化处理后锻造成材。拉伸试样尺寸为：标距段直径d=5mm，长度l=5d；光滑低周疲劳试样尺寸为：标距段直径Φ6.35mm，长度110mm。热处理工艺为：820℃固溶1h后空冷，分别在460、480、550℃温度下时效5h后空冷。采用光学金相（OM）、扫描电镜和疲劳寿命测试等方法研究了1700MPa级18Ni（250）马氏体时效钢在不同时效温度下的疲劳性能。结果表明：
（1）经不同时效温度处理后试样的显微组织均为板条马氏体，时效温度升高，马氏体板条发生分解；随时效温度升高，试样的强度先升高后降低，在480℃时效时试样的强度达到最大值。
（2）在小应变幅疲劳加载条件下，试样表现出循环软化特性，时效温度为480℃时，软化程度较小；试样的疲劳滞后回线几乎为直线，疲劳变形行为以弹性变形为主，塑性应变量较小，疲劳过程中损伤较小。
（3）不同温度时效处理的试样，疲劳断口处的疲劳裂纹萌生于试样表面的夹杂物处或机加工刀痕处，在裂纹扩展过程中，疲劳条带与裂纹扩展方向垂直，且疲劳条带形态、瞬断区形貌均随时效温度的变化而不同。
（4）时效温度主要通过影响微观组织而影响试样的低周疲劳性能，在不同时效温度下试样的疲劳性能和强度的变化趋势基本一致，试样在480℃时效可获得最佳的疲劳性能和强度。
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