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    合金元素對不銹鋼管室溫強度的影響




      奧氏體不銹鋼管應用領域非常廣泛,但隨著石油、化工、能源、電力等工業技術的發展,對奧氏體不銹鋼管提出了更高的綜合性要求.在高溫條件下,鋼的力學性能及力學行為和溫度及時間密切相關。在很多情況下,奧氏體不銹鋼管可作為熱強鋼,因此奧氏體不銹鋼管的高溫性能也備受大家的關注.要實現材料性能和有關參數的計算模擬預測,關鍵是建立或獲得數值計算的模型.通過分析、整理,在一定的理論基礎上建立數理模型,這是材料計算設計的一個重要的基礎工作,對工程應用具有很好的指導意義。這些數理模型的完成也是對奧氏體不銹鋼管設計系統的補充。

        奧氏體的固溶強化不同于鐵素體的固溶強化規律。溶質原子在晶格中造成球面對稱畸變,并且影響了奧氏體的層錯能,形成鈴木氣團。一般情況下,各合金元素對奧氏體的影響規律是線性的,其中,間隙原子N、C強化作用最大,置換式鐵素體形成元素Mo、V、Si等次之,置換式奧氏體形成元素Mn、Co等最弱。Ni是起固溶軟化作用的。

        關于奧氏體不銹鋼管室溫強度計算公式較多。分析了88種18Cr-8Ni型奧氏體不銹鋼管中合金元素對室溫強度的影響,用統計回歸方法得到的經驗計算式。

        理論上除了合金元素對強度有影響外,還有晶粒大小、孿晶數量、第二相等也有影響。但由于基體是FCC結構,有影響但不是很大。而且,實際很多文獻中試驗結果都缺少晶粒尺寸、孿晶數量等數據。在耐熱奧氏體不銹鋼管的一般國際標準中,其晶粒尺寸一般都在6-9級,差別不是很大。一般情況下,孿晶的作用很小。因此,在建立有關計算公式時,為簡化,可不考慮晶粒尺寸、孿晶數量等因素。

        在計算時注意了鋼的固溶組織在室溫下應為奧氏體。經文獻表達式驗算,所有奧氏體不銹鋼管在高溫固溶時無δ鐵素體,并且馬氏體相變點Ms、Mεs均低于室溫。

        奧氏體鋼的室溫強度主要取決于C、N,其他置換元素影響較小。鋼的室溫強度是合金元素的函數,鋼的強度隨溫度升高而降低,呈指數規律變化。除少數一些數據有較大偏差外,所得表達式可適合于不同成分的奧氏體鋼在不同溫度下的強度計算預測。

        由于各研究者的試驗方法可能存在一些差別,因此在研究數據上會有一定的波動范圍,使回歸得到的計算值產生了較大的誤差。影響材料塑性的因素很多,也很復雜,所以塑性的計算值與試驗值之間的誤差相對強度要大。




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