合金元素对不锈钢管室温强度的影响

    奥氏体不锈钢管应用领域非常广泛,但随着石油、化工、能源、电力等工业技术的发展,对奥氏体不锈钢管提出了更高的综合性要求.在高温条件下,钢的力学性能及力学行为和温度及时间密切相关。在很多情况下,奥氏体不锈钢管可作为热强钢,因此奥氏体不锈钢管的高温性能也备受大家的关注.要实现材料性能和有关参数的计算模拟预测,关键是建立或获得数值计算的模型.通过分析、整理,在一定的理论基础上建立数理模型,这是材料计算设计的一个重要的基础工作,对工程应用具有很好的指导意义。这些数理模型的完成也是对奥氏体不锈钢管设计系统的补充。

    奥氏体的固溶强化不同于铁素体的固溶强化规律。溶质原子在晶格中造成球面对称畸变,并且影响了奥氏体的层错能,形成铃木气团。一般情况下,各合金元素对奥氏体的影响规律是线性的,其中,间隙原子N、C强化作用最大,置换式铁素体形成元素Mo、V、Si等次之,置换式奥氏体形成元素Mn、Co等最弱。Ni是起固溶软化作用的。

    关于奥氏体不锈钢管室温强度计算公式较多。分析了88种18Cr-8Ni型奥氏体不锈钢管中合金元素对室温强度的影响,用统计回归方法得到的经验计算式。

    理论上除了合金元素对强度有影响外,还有晶粒大小、孪晶数量、第二相等也有影响。但由于基体是FCC结构,有影响但不是很大。而且,实际很多文献中试验结果都缺少晶粒尺寸、孪晶数量等数据。在耐热奥氏体不锈钢管的一般国际标准中,其晶粒尺寸一般都在6-9级,差别不是很大。一般情况下,孪晶的作用很小。因此,在建立有关计算公式时,为简化,可不考虑晶粒尺寸、孪晶数量等因素。

    在计算时注意了钢的固溶组织在室温下应为奥氏体。经文献表达式验算,所有奥氏体不锈钢管在高温固溶时无δ铁素体,并且马氏体相变点Ms、Mεs均低于室温。

    奥氏体钢的室温强度主要取决于C、N,其他置换元素影响较小。钢的室温强度是合金元素的函数,钢的强度随温度升高而降低,呈指数规律变化。除少数一些数据有较大偏差外,所得表达式可适合于不同成分的奥氏体钢在不同温度下的强度计算预测。

    由于各研究者的试验方法可能存在一些差别,因此在研究数据上会有一定的波动范围,使回归得到的计算值产生了较大的误差。影响材料塑性的因素很多,也很复杂,所以塑性的计算值与试验值之间的误差相对强度要大。

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