20世紀(jì)60年代,,國(guó)際鎳公司(INCO)開(kāi)發(fā)出具有較高應(yīng)用價(jià)值的超高強(qiáng)度18Ni馬氏體時(shí)效耐磨板,,這種鋼具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性配比、良好的焊接及冷熱加工性能,并且熱處理工藝簡(jiǎn)單,,可用于制造重要的承力構(gòu)件,被廣泛應(yīng)用于航空,、航天等尖端領(lǐng)域,。對(duì)于馬氏體鋼,其在循環(huán)過(guò)程中一般表現(xiàn)為循環(huán)軟化的特征,,降低了小應(yīng)變范圍內(nèi)的疲勞壽命,,甚至得不到穩(wěn)定的疲勞極限。時(shí)效溫度對(duì)馬氏體鋼的力學(xué)性能和微觀組織有顯著影響,,這在一定程度上影響著材料的低周疲勞性能,。為此,本項(xiàng)目通過(guò)軸向恒應(yīng)變幅控制的低周疲勞試驗(yàn),,研究了不同時(shí)效溫度對(duì)18Ni(250)馬氏體時(shí)效耐磨板低周疲勞性能的影響,,對(duì)其循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)曲線和滯后回線進(jìn)行了理論分析,并對(duì)疲勞斷口進(jìn)行觀察分析,,以期為該鋼在工程應(yīng)用中的疲勞破壞行為提供參考,。
試驗(yàn)用馬氏體時(shí)效耐磨板采用真空感應(yīng)+真空自耗重熔的雙真空冶煉,主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為17.89Ni,、7.8Co,、4.96Mo、0.4Ti,、0.09Al,,余量Fe。鋼錠經(jīng)過(guò)1200℃長(zhǎng)時(shí)均質(zhì)化處理后鍛造成材,。拉伸試樣尺寸為:標(biāo)距段直徑d=5mm,,長(zhǎng)度l=5d;光滑低周疲勞試樣尺寸為:標(biāo)距段直徑Φ6.35mm,,長(zhǎng)度110mm,。熱處理工藝為:820℃固溶1h后空冷,分別在460,、480,、550℃溫度下時(shí)效5h后空冷。采用光學(xué)金相(OM),、掃描電鏡和疲勞壽命測(cè)試等方法研究了1700MPa級(jí)18Ni(250)馬氏體時(shí)效耐磨板在不同時(shí)效溫度下的疲勞性能,。結(jié)果表明:
(1)經(jīng)不同時(shí)效溫度處理后試樣的顯微組織均為板條馬氏體,,時(shí)效溫度升高,,馬氏體板條發(fā)生分解;隨時(shí)效溫度升高,,試樣的強(qiáng)度先升高后降低,,在480℃時(shí)效時(shí)試樣的強(qiáng)度達(dá)到最大值。
?。?)在小應(yīng)變幅疲勞加載條件下,,試樣表現(xiàn)出循環(huán)軟化特性,時(shí)效溫度為480℃時(shí),,軟化程度較?。辉嚇拥钠跍蠡鼐€幾乎為直線,,疲勞變形行為以彈性變形為主,,塑性應(yīng)變量較小,疲勞過(guò)程中損傷較小,。
?。?)不同溫度時(shí)效處理的試樣,疲勞斷口處的疲勞裂紋萌生于試樣表面的夾雜物處或機(jī)加工刀痕處,,在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中,,疲勞條帶與裂紋擴(kuò)展方向垂直,,且疲勞條帶形態(tài)、瞬斷區(qū)形貌均隨時(shí)效溫度的變化而不同,。
?。?)時(shí)效溫度主要通過(guò)影響微觀組織而影響試樣的低周疲勞性能,在不同時(shí)效溫度下試樣的疲勞性能和強(qiáng)度的變化趨勢(shì)基本一致,,試樣在480℃時(shí)效可獲得最佳的疲勞性能和強(qiáng)度,。