P91钢高温低周疲劳性能研究

赵钦新１，朱丽慧２，顾海澄１，陆燕荪１　

(1.西安交通大学，陕西 710049；2.上海大学，上海 200072)

摘　要：本文对日产P91(JP91)和国产P91(CP91)钢的低周疲劳特性进行了对比研究，结果表明：P91钢属于循环软化材料，呈显出初始加载快速软化的特性，整个循环过程中，没有看到明显的应力饱和现象；对疲劳试验数据的处理得到了P91钢应变—寿命曲线；TEM微观组织揭示出：位错密度的重新分布引起的位错强化作用减弱和沿原奥氏体晶界、板条界、亚晶界上碳化物粗化引起位错钉扎阻碍作用是引起P91钢循环软化，强度不断降低的原因。 关键词: 高温低周疲劳；应变幅度；疲劳寿命

Ｈｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｌｏｗ　Ｃｙｃｌｅ　Ｆａｔｉｇｕｅ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｐ９１　

Qin-xin ZHAO1,Li-hui ZHU2,Hai-Cheng GU1,Yan-sun LU1

(1.Xi’an Jiaotong University,Shannxi 710049;2.Shanghai University,Shanghai 200072)

Ａｂｓｔｒａｃｔ：High temperature low cycle fatigue properties are investigated contrastively for 9Cr-1MoVNbN Ferritic steel (JP91 made in Japan and CP91 made in China).It shows that the cyclic stress response curves show rapid initial softening followed by gradual softening until macroscopic crack growth occurs. The strain amplitude—fatigue life equations for both materials were also obtained. TEM thin foil microstructural analysis revealed that the cyclic softening is due to a combination of redistribution of dislocation density and carbide coarsening and a loss of solid solution strengthening.

Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：high temperature low cycle fatigue; strain amplitude; fatigue life;cyclic softening

意义［１］。本文对P91钢的低周疲劳特性进行了深入研 究。

9Cr-1MoVNbN铁素体耐热钢是发展大容量超

临界和超超临界压力发电机组的主力用钢，其大口径管P91广泛用于制造主蒸汽管道、蒸汽导管、锅炉高温过热器和再热器的出口集箱，这些高温部件都不同程度地存在由于锅炉的启停、变负荷运行时压力和温度的变化引起的疲劳问题，疲劳失效在电站锅炉高温部件所有失效中所占的比例仅次于蠕变失效，因此，大口径管材的高温低周疲劳性能的研究对电厂安全运行和高温部件的安全寿命评估管理具有重大现实 赵钦新，男，1963年生，山东胶州人，西安交通大学博士、副教授，1986

年获热能工程专业学士学位，1989年获实验力学专业硕士学位，同年留校任教至今，1998年获金属材料及热处理专业博士学位，2002年赴加拿大西安大略大学做访问学者。编著有《动力机械与设备制造工艺学》、《燃油燃气锅炉》等专业著作，目前主要从事锅炉专业教学、科研工作，发表相关专业论文近40余篇。

１　实验材料与方法　

试验选用日本住友金属生产的试验用材P91(JP91)和四川无缝钢管厂试验用材P91(CP91)。JP91规格为φ273×40 mm，为电炉熔炼，炉外二次精炼而成；CP91的规格也为φ273×40 mm，为电炉熔炼，电渣重熔而成；均经１　０４０～１　０６０℃正火，７６０℃回火空冷。试验用钢的化学成分如表１所示。　

恒应变控制下的拉压低周疲劳试验是在英国Mayes 50KN电液伺服试验机上进行的，采用光滑的圆柱形试样，直径为5mm，标距长度为10mm，应变

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