1Cr15Ni4Mo3N不锈钢表面显微硬度演化与疲劳性能研究

作     者：吕源 易聪 周留成 王凌峰 潘熙祥 王一凡 王岩 董蒙恩 LYU Yuan;YI Cong;ZHOU Liucheng;WANG Lingfeng;PAN Xixiang;WANG Yifan;WANG Yan;DONG Meng'en

作者机构：西安科技大学机械工程学院西安710054 空军工程大学航空动力系统与等离子体技术全国重点实验室西安710038 

出 版 物：《精密成形工程》 (Journal of Netshape Forming Engineering)

年 卷 期：2024年第16卷第12期

页      面：189-197页

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家科技重大专项(J2019-IV-0014-0082) 

主　　题：显微硬度 逐级载荷加载法 疲劳损伤 疲劳极限 断口形貌 不锈钢 

摘      要：目的研究1Cr15Ni4Mo3N高强不锈钢服役过程中表面硬度演化规律及其疲劳极限。方法采用疲劳拉伸试样,在应力比为0.1条件下对不锈钢开展0、2000、10^(4)、10^(5)、10^(6)、5×10^(6)、10^(7)次循环的疲劳试验,使用显微硬度计测试试件表面显微硬度;采用逐级载荷加载法测试不锈钢疲劳极限并用统计学方法验证试验结果的可靠性;使用扫描电镜观察分析疲劳断口形貌特征。结果在0~10^(4)次循环下,硬度由433.39HV1提高至459.43HV1,当循环至10^(7)次时,硬度下降至326.11HV1,试验得到不锈钢疲劳极限为765.7 MPa。断口宏观形貌表明,裂纹源位于试件表面层,断面具备裂纹源区、扩展区、瞬断区3个典型疲劳特征,扩展区表面比较平整,微观下扩展区呈河流状花样向四周放射扩展,伴随有大量二次裂纹发生和少量二相粒子析出,有明显的疲劳辉纹。瞬断区相对粗糙,有大范围等轴韧窝,且韧窝内存在大量二相粒子析出。结论在疲劳加载过程中,低循环周期表现为循环硬化,高循环周期表现为循环软化。疲劳极限统计结果具有可靠性。在不锈钢塑性变形时,第二相粒子周围出现裂纹形成微孔并不断扩大聚集最终导致韧性断裂。