[发明专利]一种室温预应变后低温循环应变强化奥氏体不锈钢的方法在审

专利信息
申请号: 202010743454.3 申请日: 2020-07-29
公开(公告)号: CN111996347A 公开(公告)日: 2020-11-27
发明(设计)人: 王纵驰;陈旭;靳鑫 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: C21D8/00 分类号: C21D8/00
代理公司: 天津盛理知识产权代理有限公司 12209 代理人: 刘英梅
地址: 300071*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 室温 应变 低温 循环 强化 奥氏体 不锈钢 方法
【说明书】:

发明涉及一种室温预应变后低温循环应变强化奥氏体不锈钢的方法,包括:步骤一、在室温下对试件进行拉伸预应变:将试样夹持于试验机上进行单向拉伸直至达到设定的预应变量后将载荷卸载至0,拉伸过程中的应变加载率为0.0004s‑1;步骤二、在低温环境下对试件进行循环强化处理:将试件夹持于试验机上并放入低温箱中,设置低温箱温度后进行降温操作,待低温箱内达到设定温度并稳定后保温设定时间,随后开始循环强化处理试验,使试件在低温环境中轴向拉伸‑压缩循环一定次数个周期,循环的次数根据低温循环试验的应力响应规律确定,而后将载荷卸载至0,拆卸装置取出试样,完成强化处理。本方法大幅度提高了材料的强度,又有利于提高材料的疲劳寿命。

技术领域

本发明属于金属的应变强化领域,涉及提高奥氏体不锈钢的疲劳性能的方法,具体涉及 一种室温预应变后低温循环应变强化奥氏体不锈钢的方法。

背景技术

疲劳失效是移动式压力容器的一种常见的失效方式。低温罐车内筒容器所采用的材料 S30408,是一种亚稳态奥氏体不锈钢,具有良好的耐腐蚀、耐低温性能,同时具有良好的可 加工性和韧性。然而由于其屈强比较小,导致材料的许用应力较小,进而增加了设计壁厚, 材料的塑性承载潜力没有得到充分利用,不能满足“轻量化”的生产要求。目前主要采用应 变强化技术进行处理来提高材料性能,应变强化技术即对材料进行外力加载,当外力加载超 过屈服极限后,材料会发生无法恢复的塑性变形,而下次的外力加载需要超过之前加载的力 σ1后才会再次发生塑性变形,因此σ1相当于材料的新屈服强度,从而达到强化的作用。

目前,工程上的应变强化处理的方式比较单一,主要是容器制造完毕后,在指定温度下 进行水压加载,使容器在特定的强化压力下产生一定的塑性变形,从而达到提高屈服强度的 目的。材料在应变强化处理后也会产生一定的损伤,导致存在一定的安全隐患,目前针对应 变强化后材料的力学性能和循环疲劳性能的研究主要集中在室温下拉伸预应变和扭转预应变 这两种方式,得出的一般规律是预应变处理使材料的强度有所增加,而疲劳寿命有所下降。 在室温条件下进行拉伸预应变强化处理后会造成材料的各向异性,即提高材料拉伸屈服强度 的同时会降低压缩屈服强度,从而使随后进行的单轴疲劳试验有平均应力存在,应变强化效 果不均匀。另外,室温应变强化之后的材料在后续的疲劳试验中会出现“硬化-软化-二次硬 化”的过程,强化效果不够稳定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,提供一种既能够均匀地、稳定地大幅度提 高材料的强度,又有利于提高材料的疲劳寿命的室温预应变后低温循环应变强化奥氏体不锈 钢的方法。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现:

一种室温预应变后低温循环应变强化奥氏体不锈钢的方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤一、在室温下对试件进行拉伸预应变:将试样夹持于试验机上进行单向拉伸直至达 到设定的预应变量后将载荷卸载至0,拉伸过程中的应变加载率为0.0004s-1

步骤二、在低温环境下对试件进行循环强化处理:将试件夹持于试验机上并放入低温箱 中,设置低温箱温度后进行降温操作,待低温箱内达到设定温度并稳定后保温设定时间,随 后开始循环强化处理试验,使试件在低温环境中轴向拉伸-压缩循环一定次数个周期,循环的 次数根据低温循环试验的应力响应规律确定,而后将载荷卸载至0,拆卸装置取出试样,完 成强化处理。

进一步的:步骤二中采用自行搭建的低温试验平台上进行操作;低温试验平台包括低温 箱、液氮罐和控制系统,液氮罐用于提供制冷源液氮,低温箱与液氮罐连接、并在两者的连 接管路上设置调节阀门;低温箱配备有实现箱内温度分布均匀的风扇及实时监测箱内温度的 温度传感器。

进一步的:步骤二中的保温时间为20分钟。

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