基于应力松弛实验对服役25Cr35Ni型耐热钢的高温性能评估

发布时间：2019-12-04 04:07

【摘要】：以服役的25Cr35Ni型钢为对象,研究利用应力松弛实验开展高温性能评估的方法以及对持久性能的预测效果。结果表明:由于高温服役后晶界处碳化物出现网链状和奥氏体基体内二次碳化物明显粗化,25Cr35Ni型耐热钢持久性能降低。通过得到的不同温度和应力的松弛蠕变速率曲线及外推关系,结合松弛蠕变速率-断裂时间关系方程,可以实现由松弛实验及少量蠕变持久实验开展持久寿命评估。与基于高温持久实验的预测结果比较,两者吻合较好。
【图文】：

材料工程２０１７年８月２．２应力松弛实验及松弛蠕变曲线的转换应力松弛实验是在恒定应变量下获取应力与时间关系，不同的预应变及温度均对松弛行为产生一定影响。８７１℃和９２７℃时，不同预应变对应力松弛－时间关系的影响如图２所示。可知，同时刻的剩余松弛应力随着预应变的增大而升高，当预应变达到２．０％后，预应变对剩余松弛应力的影响作用较小，松弛曲线近乎一致，应力松弛达到稳定状态。另外，不同温度下应力松弛的稳定状态也用所差异。这种松弛行为与材料属性和温度相关，温度和材料的差异决定材料的松弛图２不同预应变下应力松弛－时间关系曲线（ａ）８７１℃；（ｂ）９２７℃Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｘａｔｉｏｎ－ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｓｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｐｒｅ－ｓｔｒａｉｎｓ（ａ）８７１℃；（ｂ）９２７℃稳定状态的不同［９，２４］。本工作选择２．０％预应变量进行不同温度下松弛行为的对比（图３）。在图３（ａ）中，初始应力随温度升高而降低，剩余应力随着时间延长而降低，约１０００ｓ后，松弛开始进入稳态松弛阶段。不同温度间应力松弛极限存在差异，主要是由于温度越高热激活过程的位错运动动力越大，以至于松弛极限应力越低［２５］。图３不同温度时应力松弛－时间（ａ）及松弛蠕变速率－应力（ｂ）曲线Ｆｉｇ．３Ｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｘａｔｉｏｎ－ｔｉｍｅ（ａ）ａｎｄｒｅｌａｘａｔｉｏｎｓｔｒａｉｎｒａｔｅ－ｓｔｒｅｓｓ（ｂ）ｃｕｒｖｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ应力松弛过程中总应变保持恒定，随时间变化部分弹性应变逐

弛曲线近乎一致，应力松弛达到稳定状态。另外，不同温度下应力松弛的稳定状态也用所差异。这种松弛行为与材料属性和温度相关，，温度和材料的差异决定材料的松弛图２不同预应变下应力松弛－时间关系曲线（ａ）８７１℃；（ｂ）９２７℃Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｘａｔｉｏｎ－ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｓｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｐｒｅ－ｓｔｒａｉｎｓ（ａ）８７１℃；（ｂ）９２７℃稳定状态的不同［９，２４］。本工作选择２．０％预应变量进行不同温度下松弛行为的对比（图３）。在图３（ａ）中，初始应力随温度升高而降低，剩余应力随着时间延长而降低，约１０００ｓ后，松弛开始进入稳态松弛阶段。不同温度间应力松弛极限存在差异，主要是由于温度越高热激活过程的位错运动动力越大，以至于松弛极限应力越低［２５］。图３不同温度时应力松弛－时间（ａ）及松弛蠕变速率－应力（ｂ）曲线Ｆｉｇ．３Ｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｘａｔｉｏｎ－ｔｉｍｅ（ａ）ａｎｄｒｅｌａｘａｔｉｏｎｓｔｒａｉｎｒａｔｅ－ｓｔｒｅｓｓ（ｂ）ｃｕｒｖｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ应力松弛过程中总应变保持恒定，随时间变化部分弹性应变逐渐转变为塑性应变，并引起应力下降，其模型为：εｅ＋εｐ＝ε０＝σＥ＋εｐ＝Ｃ（１）式中：εｅ为弹性应变；εｐ为塑性应变；ε０为总应变；σ为应力；Ｅ为弹性模量；Ｃ为常数。将式（１）对时间微分即可得到松弛蠕变方程，即ε·ｐ＝－σ·Ｅ（２）式中：ε·ｐ为塑性变形速率，即蠕变速率；σ

【参考文献】

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本文编号：2569453