精密成形工程

作者：周超, 黄军, 马东亮, 苏凯龙, 杜晋峰, 赵雷

单位：1.国家能源集团新能源技术研究院有限公司,北京 102211; <br>2.新疆大学 材料科学与工程学院,乌鲁木齐 830046; <br>3.天津大学 材料科学与工程学院,天津 300350

关键词：G115钢,蠕变-疲劳,断裂机制,孔洞和微裂纹,微观组织演化

基金：国家能源投资集团有限责任公司科技项目（GJNY, 22-97）

目的 研究马氏体耐热钢在蠕变-疲劳载荷下的失效行为,为超超临界机组的高温失效行为提供理论指导。方法 系统开展了G115钢在650 ℃高温环境下的蠕变-疲劳行为研究。采用应力控制模式进行试验,应变幅值范围为180~230 MPa,应力比为0。在峰值拉伸应力处设置0~3 600 s的保载时间。在试验过程中,采用90 kN/min的恒定加载速率,并针对G115钢在蠕变-疲劳载荷下的断裂机制以及微观损伤演化开展研究。结果 延长保载时间及增大保载应力均会导致G115钢蠕变-疲劳寿命下降。通过对断后试样进行表征,发现所有试样断口表现出明显的蠕变颈缩特征。断口截面的孔洞形态与数量统计分析结果显示,在较低应力水平下,孔洞主要呈硬币状且易于聚合形成微裂纹;而在较高应力水平下,则以孤立的蠕变孔洞为主。同时,孔洞密度随保载时间的延长而增大。G115钢蠕变-疲劳试验中析出物包括M23C6相、Laves相以及富Cu相。结论 G115钢蠕变-疲劳微观断裂模式表现为马氏体裂纹与马氏体断裂;Laves相的快速粗化削弱了沉淀强化效应,进而促进了孔洞与微裂纹的形核及扩展,这构成了G115钢在该条件下的核心失效机制。

来源：2025年第7期

《精密成形工程》期刊编辑部

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