為了預(yù)測(cè)液壓汽輪機(jī)的剩余壽命，了解作為其主要下降方式的疲勞裂紋延伸行為十分重要。因?yàn)檐涶R氏體不銹鋼具有抗腐蝕性能和抗空穴腐蝕能力，更主要是因?yàn)槠湎鄬?duì)容易澆鑄和焊接，所以目前用來(lái)制造液壓汽輪機(jī)葉輪。在淬火狀態(tài)，13%Cr-4%Ni不銹鋼主要是100%馬氏體。然而，在回火這些合金期間可形成一定量的奧氏體。這種再形成的奧氏體在室溫下是耐熱的，但在應(yīng)力下可轉(zhuǎn)變成馬氏體。這種轉(zhuǎn)變據(jù)悉在沖擊試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生但從未確定是否在疲勞裂紋延伸過(guò)程中發(fā)生。所以了解奧氏體對(duì)這些合金的疲勞裂紋延伸是否有影響以及后果是什么十分必要。
DenisThibault等人研究的目的就是確定用來(lái)制造液壓汽輪機(jī)的13%Cr-4%Ni不銹鋼中疲勞裂紋延伸期間是否發(fā)生再形成的奧氏體→馬氏體轉(zhuǎn)變。為此，檢測(cè)了三種不同來(lái)源的13%Cr-4%Ni不銹鋼的疲勞裂紋延伸：兩種鑄造合金CA6NM（由不同的鑄造車(chē)間提供）和一個(gè)可鍛合金AISI415。對(duì)來(lái)自同一車(chē)間但不同批次的AISI415試樣還進(jìn)行了低周疲勞試驗(yàn)。用發(fā)射光譜法、燃燒法（C和S）和惰性氣體熔融法（N和O）來(lái)測(cè)定它們的化學(xué)成分（見(jiàn)表1）。分別按照ASTMA743和ASTMA480對(duì)CA6NM和AISI415進(jìn)行奧氏體化和回火。試驗(yàn)的結(jié)果可概括為：
對(duì)于三種被檢合金，除SIF臨界值外，裂紋表面沒(méi)有發(fā)現(xiàn)奧氏體。當(dāng)在臨界值時(shí)，假設(shè)在循環(huán)塑性區(qū)所有的奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，因?yàn)閄-射線穿透深度比循環(huán)塑性區(qū)尺度大，所以在衍射光譜上最有可能測(cè)得奧氏體峰值。
（2）疲勞裂紋長(zhǎng)大過(guò)程中，利用低周疲勞來(lái)輔助觀察裂紋尖端上奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，結(jié)果表明在一個(gè)周期后未完全轉(zhuǎn)變，但在100周期后幾乎完全轉(zhuǎn)變。
表1被檢合金的化學(xué)成分
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C |
Cr |
Ni |
Mo |
Mn |
Si |
Cu |
Ti |
V |
N |
P |
S |
O |
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415 FCG |
0.012 |
13.7 |
4.7 |
0.60 |
0.83 |
0.40 |
0.26 |
0.004 |
0.03 |
0.012 |
220ppm |
20ppm |
40ppm |
|
CA6NM-A |
0.013 |
13.1 |
4.3 |
0.51 |
0.61 |
0.65 |
0.22 |
0.003 |
0.008 |
0.006 |
260ppm |
20ppm |
45ppm |
|
CA6NM-B |
0.020 |
13.6 |
4.1 |
0.61 |
0.58 |
0.41 |
0.19 |
0.005 |
＜0.01 |
0.009 |
190ppm |
25ppm |
40ppm |
|
415 LCF |
0.020 |
13.5 |
4.6 |
0.50 |
0.76 |
0.16 |
0.23 |
|
0.03 |
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150ppm |
13ppm |
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（心遠(yuǎn)）
