2CrIIMoVNbN钢疲劳裂纹扩展行为的研究.pdfVIP

v01．19 三均卷增刊 Po磊象二葛帖焉Ei；‰ suppll999 2Cr l|MoVNbN钢疲劳裂纹扩展行为研究 王 虹 (东方汽轮机厂618201四川德阳) 【摘要l本文研究了2crIlMoVNbN绸的疲劳裂纹扩展行为，测定了该钢538℃、566℃温度下的条件 裂纹门槛值，定了室温、538℃、566℃温度下的裂纹扩展速率与应力强度因子幅的关系，并对试验 结果进行了讨论。试验结果表明，2crllMoVNb钢566℃门槛值高于538℃，疲劳裂纹扩展速率随温 度的升高而加快，原因是温度升高降低了材料的弹性模量，当疲劳裂纹以条纹机制扩展时．采用△ K／E作为疲劳裂纹扩展控制参量t a，以消除温度的影响。裂纹扩展速率随加载频率的降低而增加， 主要来自于环境的影响。 关键词温度门槛值裂纹扩展速率应力强度因子幅加载频率 1前言 含裂纹的零件，在外力作用_F只有当裂纹尖端的应力强度因子幅超过疲劳裂纹扩展fJ槛 值△K。时，裂纹才开始扩展，材料强度和塑性同时影响其门槛值…。利用疲劳裂纹门槛值可 以确定名义载荷下叶片内部缺陷的临界尺寸，以确定探伤标准，还可以对含缺路零件进行安全 性评估。疲劳裂纹扩展速率d“dN可以表征构件的疲劳裂纹扩展抗力，通常采用应力强度因 子幅作为高温疲劳裂纹扩展速率的控制参量，即用Paris公式表示。降低加载频率对构件疲劳 寿命的影响与温度的升高所产生的影响相似，研究表明口】：每一种钢存在着一个I临界频率，当加 载频率低于这一临界频率后，裂纹的扩展速率将随着加载频率的降低而升高，当加载频率高于 这～临界频率时，频率对裂纹扩展速度的影响将消失。材料的疲劳裂纹门槛值及裂纹扩展速率 jMo、刊bN钢538℃．566℃ 是叶片寿命估算、安全性评价不可缺少的数据，本文测定了2crI 温度下的裂纹门槛值，测定了室温、538℃．566℃温度下的裂纹扩展速率与应力强度因子幅 的关系，及566℃温度不同加载频率的裂纹扩展行为．并对试验结果进行了讨论。 2试验用钢及试样 2．1试验用锯 试验用钢为由长城特殊钢铁厂冶炼的电炉加电渣重熔钢。化学成份见表1。 表1试验用钢化学成份(wt％) C Si Mn P S Cr Mo 要求值 O．15～ O．20～ 0．50～ SO．020≤0．020 10．00～O．70～ 0．20 O．60 0，80 12．0 1．00 实际值 O．16 O．35 0．55 0．018 0．007 i1．02 O75 V Ni W Ti A1 Nb N 要求值 O15～ 0．30～ ≤O25 如05 ≤005 0．25～ O．04～ O30 0．60 O．50 0．08 实际值 0．25 O．34 0．23 0050 O．013 0．35 0．075 试样加工工序为：锻造一退火一调质一性能检验一机加工。锻造温度：1150～900℃：退 火：900～920℃，保温15小时，炉冷：调质：淬火，1080～1loo℃，保温1小时，油冷，回火：650～ 499 670℃，保温5小时．空冷。试样的室温机械性能如表2所示。 衰2机械性能及耍求值 I 性能 ∥ 02 仃b 6 ∥ Akv HB rh口a1