强度、塑性和断裂韧性是本质的是可控制厚壁不锈钢管的材料性能

断裂韧性的作用尚不清楚。参考文献中指出:厚壁不锈钢管具有相同塑性和拉伸强度的两种材料,尽管它们的断裂韧性差别很大,但疲劳寿命是相同的。然而,在此项目中,没有一个试验涉及使疲劳断裂以脆性方式出现的那种几何因素和材料因素。同样的材料,不论用尖缺口试样还是用大尺寸试样进行试验,在疲劳寿命方面都会显示出大的差别;用一样的尺寸因素,韧性大的材料很可能比韧性小的材料要耐久。因此,当裂纹成长阶段在有效的寿命中占有重要位置时,厚壁不锈钢管断裂韧性便成为一个重要的材料因素。肯定地,在出现脆性断裂前,裂纹成长的长度取决于断裂韧性;甚至在某些材料中,尽管定量关系尚未圆满地建立起来,裂纹成长速率是可能受到韧性的影响的。

曾经观察到,对于中等硬度的钢来说疲劳极限与硬度成正比。可是,超过某临界硬度,耐久极限就不随硬度的增加而增加;事实上,超过了厚壁不锈钢管这个临界硬度外,耐久极限还会低一些。这种“转折”(breakaway)硬度取决于碳含量,碳含量越高,在耐久极

限损失到来之前材料可处理得越硬。同样,当厚壁不锈钢管材料硬化超过临界值时,这种行为是与断裂韧性的损失有关的。有关断裂韧性影响的报导测量了一种钢的断裂韧性,当超过布氏硬度300左右,则看出断裂韧性下降,这种材料在2010应变范围内,在完全反复载荷作用下的疲劳数据。布氏硬度超过300以上,寿命显著下降。寿命下降的原因无疑地与断裂韧性的下降有关。对于韧性相当高的材料产生约500次循环寿命的大应变范围来说,产生0.001时或更大的裂纹,厚壁不锈钢管循环次数只是总寿命相当小的一部分根据参考文约为10010。裂纹深度,必然随循环次数的增加而加深。当裂纹深度达到按照断裂力学规律导致脆性断裂的l临界值时,试样将产生断裂。因此,当断裂韧性降低时,裂纹深度正好在足以与载荷相互作用产生断裂条件之处,寿命就为之缩短。

从以上半定量的讨论不难看出,强度、塑性和断裂韧性是本质的,而又总是可控制厚壁不锈钢管的材料性能,因此它们相互作用决定了疲劳寿命。高塑性或高拉伸强度是否为所期望的性能,或者断裂韧性是否为决定性的参数,均取决于加载条件并且需要进行分析以便确定哪种性能为主。http://www.gbt14976.com/Info/View.Asp?id=417

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