應變時效對P91馬氏體鋼高溫低周疲勞行為的影響

周紅偉，何宜柱，岑豫皖，蔣建清

（1.東南大學材料科學與工程學院，南京211189；安徽工業大學2.材料科學與工程學院；3.機械工程學院，馬鞍山 243002）

0 引 言

馬氏體鋼P91/T91是超（超）臨界機組鍋爐管道等的常用鋼［1－2］，通常在高溫條件下服役，低周疲勞是其常見的破壞形式［3］。鍋爐及管道在制備成型過程中，存在應變時效現象，應變時效對疲勞性能有重要的影響。應變時效分為靜態應變時效和動態應變時效，目前，對管線鋼的靜態應變時效已進行了大量的研究［4－7］。在鐵素體/馬氏體鋼中，靜態應變時效的產生是由于應變后時效過程中固溶態的間隙原子如碳、氮形成的Cottrell氣團向位錯心區域偏聚并對其有效釘扎造成的［8］。P91鋼在溫度區間220～450℃的拉伸過程中會出現鋸齒形的屈服［9－10］，該現象是材料發生動態應變時效的顯著特征，這種效應的產生是源于間隙原子與可動位錯在拉伸過程中發生釘扎與脫釘的反復作用。研究表明，動態應變時效會降低P91鋼高溫低周疲勞壽命［11－12］。而靜態應變時效及發生的機制其對P91鋼疲勞性能影響的研究較少。為此，作者重點研究靜態應變時效（下文簡稱應變時效）的微觀機制，以及它對P91鋼高溫低周疲勞性能的影響規律，為超（超）臨界機組的選材和抗疲勞設計提供可靠的依據。

1 試樣制備與試驗方法

試驗材料為P91鋼管，其化學成分為見表1，經過1 040℃正火和730℃回火，顯微組織如圖1所示，主要為板條馬氏體，原奧氏體晶粒尺寸約為20μm，沿板條馬氏體的板條束晶界分布著碳化物［13］。……