2.25cr1mo鋼高溫疲勞性能研究

1、 2.25Cr1Mo 鋼高溫 鋼高溫疲勞性能 疲勞性能研究 研究 A study on fatigue properties of 2.25Cr1Mo steel at elevated temperature 學(xué)科專業(yè)：化工過(guò)程機(jī)械 研 究 生： 張俊峰 指導(dǎo)教師： 陳旭 教授 天津大學(xué)化工學(xué)院 2016 年 5 月 中文摘要 中文摘要 2.25Cr1Mo 鋼被廣泛的應(yīng)用于加氫反應(yīng)器的制造，在高溫下具有較好的強(qiáng)度，較好的

2、抗蠕變性能和抗氫腐蝕能力。由于長(zhǎng)期處于高溫高壓的工作狀態(tài)，因此對(duì)材料進(jìn)行高溫循環(huán)力學(xué)性能的研究就顯得尤為必要。本文在 455oC 下對(duì)貝氏體 2.25Cr1Mo 鋼進(jìn)行了單軸拉伸試驗(yàn)， 采用應(yīng)變控制的方式進(jìn)行了低周疲勞試驗(yàn)和蠕變-疲勞交互試驗(yàn)， 采用應(yīng)力控制的方式進(jìn)行了棘輪試驗(yàn)和棘輪-蠕變交互試驗(yàn)， 探究了影響疲勞壽命的主要因素以及不同試驗(yàn)條件下的損傷機(jī)理，并提出了能量法改進(jìn)的壽命預(yù)測(cè)模型。同時(shí)還對(duì)比了 2.25Cr1Mo 鋼和 2.2

3、5Cr1MoV 鋼高溫條件下的性能差異。 試驗(yàn)結(jié)果表明：(1) 2.25Cr1Mo 鋼的彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及延伸率隨著溫度的升高而顯著降低。 (2) 材料的低周疲勞試驗(yàn)的應(yīng)變幅-壽命曲線可以用結(jié)合的 Basquin 和 Coffin-Manson 方程很好的描述。材料是循環(huán)軟化材料。無(wú)論是拉伸保持還是壓縮保持條件下，材料的軟化程度相比低周疲勞進(jìn)一步加強(qiáng)。當(dāng)保持時(shí)間引入后，應(yīng)力松弛量是影響疲勞壽命的一個(gè)關(guān)鍵的因素。針對(duì) 2.25

4、Cr1Mo 鋼，提出了一個(gè)全新的方便在工程中應(yīng)用的能量法改進(jìn)的壽命預(yù)測(cè)模型， 這個(gè)方法可以很好的預(yù)測(cè)單方向保持條件下的疲勞壽命。(3) 在棘輪疲勞試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)提高平均應(yīng)力和應(yīng)力幅值都會(huì)增加材料棘輪應(yīng)變累積速率。經(jīng) SEM 觀察顯示，韌窩的萌生連接長(zhǎng)大是棘輪疲勞條件下試樣失效的主要原因。(4) 在棘輪-蠕變?cè)囼?yàn)中，峰值保持和雙向保持都會(huì)降低材料的疲勞壽命，且保持時(shí)間越長(zhǎng)，材料的疲勞壽命下降越多，且雙向保持對(duì)材料造成的損傷更大。當(dāng)引入相同的

5、保持時(shí)間時(shí)，應(yīng)力水平越高，材料的疲勞壽命下降幅度越大。(5) 無(wú)論常溫或高溫，2.25Cr1MoV 鋼的單軸拉伸性能都要略好于 2.25Cr1Mo 鋼。在應(yīng)變幅值較大的時(shí)候，2.25Cr1Mo 鋼的抗疲勞性能更好一些，而當(dāng)應(yīng)變幅值較小的時(shí)候，2.25Cr1MoV 的抗疲勞性能更好一些。無(wú)論是在小應(yīng)變幅還是大應(yīng)變幅條件下， 2.25Cr1Mo 鋼的軟化程度都要明顯大于 2.25Cr1MoV 鋼。關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：2.25Cr1Mo，低周疲