应变速率对304奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响

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应变强化对S30408奥氏体不锈钢低温冲击性能的影响

ｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｓｔａｉｎ－ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｗｌｌａｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆＶｅｓｓｅｌ，ａｎｄｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙ
ｕｓｅｄｉｎａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｃｙｏｒｇｅｎｉｃｖｅｓｓｅ１．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｒａｉｎ— ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｏｎｉｍｐａｃｔｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆ￥３０４０８ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｘ－ｒａｙｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅａｎｄｐｅｎｄｕｌｕｍｉｍｐａｃｔｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ仅一ａｎｄ８一ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ
收能量下降趋于平缓，呈现出“ 平台” 现象，且应变强化对材料低温冲击性能的影响要大于温度对

304不锈钢应力应变

304不锈钢应力应变引言304不锈钢是一种常见的不锈钢材料，广泛应用于工业、建筑和家居等领域。

在使用过程中，不锈钢会受到外部力的作用，从而产生应力和应变。

了解304不锈钢的应力应变特性对于设计和使用具有重要意义。

本文将详细介绍304不锈钢的应力应变性能，包括其定义、计算方法、影响因素以及应用。

一、定义应力是物体在外力作用下产生的单位面积上的内部力，通常用σ表示，单位为帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m²。

应变是物体在受力作用下发生形变的程度，通常用ε表示，是无量纲的。

在力学中，应力和应变之间的关系可以用应力-应变曲线来表示。

二、计算方法在计算304不锈钢的应力和应变时，可以使用以下公式：1.应力计算公式：σ = F/A其中，σ表示应力，F表示受力，A表示受力面积。

2.应变计算公式：ε = ΔL/L₀其中，ε表示应变，ΔL表示形变量，L₀表示原始长度。

三、影响因素304不锈钢的应力应变特性受到多种因素的影响，包括材料本身的性质、外部力的作用方式以及温度等。

以下是一些常见的影响因素：1.材料性质：304不锈钢具有良好的抗拉强度和耐蚀性，这些性质使其在应力应变过程中表现出较好的性能。

2.外部力作用方式：不同的外部力作用方式会导致304不锈钢产生不同的应力应变行为。

例如，拉伸力会导致材料的长度增加，而压缩力会导致材料的长度减小。

3.温度：温度的变化会对304不锈钢的应力应变性能产生影响。

一般情况下，温度升高会导致材料的热膨胀，从而增加应变。

四、应用304不锈钢的应力应变性能使其在各个领域得到广泛应用。

以下是一些常见的应用场景：1.工业领域：304不锈钢常用于制造容器、管道和机械设备等。

其良好的应力应变特性可以确保设备在工作过程中的稳定性和安全性。

2.建筑领域：304不锈钢常用于建筑结构和装饰材料。

其耐腐蚀性和耐久性使其成为室内外使用的理想材料。

3.家居领域：304不锈钢常用于制造厨房用具、卫生洁具和家具等。

【12】304不锈钢应变诱发_马氏体相变及对力学性能的影响

第24卷第5期2006年9 物理测试 Physics Examination and TestingVol.24,No.5　Sep.2006作者简介:王　健(19762),男,硕士生; E 2m ail :wj1976@ ; 修订日期:2006204210304不锈钢应变诱发α′马氏体相变及对力学性能的影响王　健1,2,　杨卓越1,　陈嘉砚1,　苏　杰1(1.钢铁研究总院结构材料研究所,北京100081;2.云南大学,云南昆明650091)摘　要:借助于X 射线衍射,研究了C 、Mn 、Cr 和Ni 含量对304奥氏体不锈钢拉伸力学性能和应变诱发马氏体相变倾向的影响。

结果表明:C 、Mn 、Cr 和Ni 在允许的成分范围内变化,应变诱发α′马氏体相变倾向差异很大,这导致屈服强度和抗拉强度复杂的变化,尽管应变诱发α′马氏体相变使加工硬化速率提高,相变可以诱发塑性,但相变速率较快,相变倾向较大的钢塑性反而下降,此外,由于室温变形还增大热诱发马氏体相变倾向,从而限制了C 、Mn 、Cr 和Ni 下限钢在高精度和低温环境下构件的应用。

关键词:304不锈钢;应变诱发;马氏体相变;拉伸力学性能中图分类号:T G 115.5 文献标示码:A 文章编号:100120777(2005)0520008204Strain 2induced Martensite T ransform ation and E ffects onMechanical Properties in 304Stainless SteelWAN G Jian 1,2,　YAN G Zhuo 2yue 1,　C H EN Jia 2yang 1,　SU Jie 1(1.Institute of Structure Materials ,Central Iron &Steel Research Institute ,Beijing 100081China ;2.Yunnan University ,Kunmin 650091,Yunnan ,China )Abstract :By means of X 2ray diff raction technique ,the effects of C 、Mn 、Cr and Ni on the tensile properties and the tendency of strain 2induced martensite transformation in AISI 304stainless steel have been investigated.The re 2sults have shown that ,even though the variations of C 、Mn 、Cr and Ni were restricted to the standard specifica 2tion ,there existed significant difference with respect to the stability of austenite ,leading to the complex variation in yield strength and tensile strength.Despite increase in the rate of work hardening due to strain 2induced martens 2ite transformation and transformation 2induced plasticity ,the inferior ductility was caused by high rate of formation martensite in the steel with low C 、Mn 、Cr and Ni contents.Moreiover ,the deformation at room temperature in 2creased the tendency of thermally induced martensite transformation in steel with low C 、Mn 、Cr and Ni contents ,which give rise to low precision of components and brittlement in the steels used in low temperature.K ey w ords :304stainless steel ;strain 2induced ;martensite transformation ;tensile properties 奥氏体不锈钢组织是亚稳定的,在变形过程中发生应变诱发相变,相变产物为ε马氏体(hcp )和α马氏体(bcc ),其中ε马氏体仅在应变较小时形成,随应变的累积ε马氏体逐步消失,与此同时α′马氏体量持续增加,目前已在较宽的化学成分范围内,研究了应变诱发α′马氏体对加工硬化、塑性成形能力等力学行为的影响[1～3],由于这些研究不是针对某一种奥氏体不锈钢进行的,因此研究结果的适用性受到了限制,因此迫切需要针对某一种钢在允许的范围内变化成分时,应变诱发α′马氏体相变倾向、以及对力学行为的影响进行研究,以提高研究结果的实用性。

应变速率控制对金属材料静载拉伸性能的影响

应变速率控制对金属材料静载拉伸性能的影响张有为【摘要】探讨了不同速率控制模式对金属材料拉伸性能的影响,指出了名义速率与实时反馈速率会存在差异.对于连续屈服材料,引伸计反馈的速率?eLe与根据横梁位移速率和试样平行长度估算的应变速率?eLc差异不大;对于不连续屈服材料,弹性段反馈的应变速率?eLe远低于根据试样平行长度估算的应变速率?eLc,出现屈服平台后?eLe高于?eLc,屈服后均匀变形阶段?eLe与?eLc基本相等.不同试验速率及控制模式下,应变速率增大,载荷增加率增大,滑移线贯穿整个晶粒的难度增加,从而使测得的Rp0.2和ReL增加,Rm基本上处于稳定状态,试样断口的韧窝尺寸减小,试样的位错密度增加,断后伸长率降低,塑性应变比无明显变化,应变硬化指数降低.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2019(055)008【总页数】7页(P555-560,587)【关键词】金属材料;应变速率;静载拉伸;控制模式;力学性能【作者】张有为【作者单位】北京首钢冷轧薄板有限公司,北京 101304【正文语种】中文【中图分类】TG115.5+2金属材料静载拉伸试验主要测试两类指标：一种是特征应变条件下的应力，如屈服强度及规定延伸强度等；另一种是特征应力条件下的应变，如相关延伸率及伸长率等[1-3]。

拉伸试验结果的不确定度来自于各种试验参数，包括力值系统、引伸计的参数、试样的形状、夹持装置、试验速率等。

材料的拉伸试验结果不是绝对数值，受上述试验参数的影响，其中试验速率及控制模式是影响拉伸试验测量不确定度的重要分量[4-6]。

实际拉伸试验中有多个指标被用来表征试验速率的快慢，如应力速率、位移速率、应变速率等，都会对试验结果造成一定的影响。

根据贝可芬方程其中σ为塑性流动应力，k为材料的常数，为应变速率，m为敏感性指数)可知，在拉伸试验过程中，流动应力随着应变速率的增加而上升，因此拉伸速率的控制及模式对试验结果具有较大的影响。

304不锈钢箔材在不同应变速率下的拉伸性能研究

304不锈钢箔材在不同应变速率下的拉伸性能研究刘秀; 金霞; 楼航飞; 胡俊聪【期刊名称】《《材料科学与工艺》》【年(卷),期】2019(027)005【总页数】7页(P59-65)【关键词】奥氏体不锈钢; 应变速率; 马氏体转变; 拉伸性能; 尺寸效应【作者】刘秀; 金霞; 楼航飞; 胡俊聪【作者单位】南京航空航天大学机电学院南京210016【正文语种】中文【中图分类】TG3304不锈钢是一种应用广泛，力学性能良好的奥氏体不锈钢.奥氏体不锈钢在应变强化过程中有很多因素影响其硬化性能，其中应变速率的改变会诱发马氏体、位错和层错密度的转变量和转变速率的不同，导致材料呈现不同的力学行为.汪志福等[1]从应变速率敏感指数，应变硬化指数两个方面，研究了室温下8 mm厚的304奥氏体不锈钢的应变速率对变硬行为的影响，得出在准静态拉伸下，应变速率的变化对304奥氏体不锈钢的变硬行为影响甚小.叶丽燕等[2]指出应变速率小于0.005 s-1时，304奥氏体不锈钢会发生马氏体转变，且马氏体转变量随着应变速率的减小而增加，具体表现为抗拉强度变大，屈服强度减小.姜民主等[3]研究了室温下应变速率对0Cr25Ni20奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响，并提出了基于应变速率敏感指数、应变硬化指数的0Cr25Ni20奥氏体不锈钢本构模型.文献[4-5]研究了应变速率对宏观尺寸的奥氏体不锈钢室温下拉伸力学性能的影响.厚度0.1 mm的304不锈钢材料极薄，在该尺寸厚度下，考虑微成形材料的尺寸效应极为重要.就尺寸效应的规律而言，可以分为两类尺寸效应现象：一类是随着尺寸参数的减小，材料的强度会减弱，即所谓的“越小越弱”的现象；另一类是材料的强度随着尺寸参数的减小而增强，即所谓的“越薄越强”现象[6-11].针对304不锈钢的尺寸效应，有关学者进行了大量的研究：孟庆当[6]使用修正后的Nix-Gao硬化模型对D-304不锈钢存在的“越薄越强”的尺寸效应现象做出了解释；张广平等[12]通过研究微米级不锈钢悬臂梁的弯曲变形，发现随着试样厚度的减小，材料屈服强度升高但塑性下降，进一步验证微尺寸304不锈钢表现出的“越小越强”和“越薄越脆”现象.郝智聪等[13]开展了304不锈钢薄板微冲压工艺研究，设计了一体化级进式微冲压成形模具装置，并分析了成形条件对成形质量的影响规律，确定最佳工艺参数，实现了封装板件的高效率低成本批量化制造.Toshihiko等[14]对超精密冲孔工艺进行了研究，以碳化硅陶瓷纤维作为冲头材料，以不锈钢等作为实验材料，在无润滑条件下成功冲出最小直径15 μm 边缘锐利、圆度良好的微孔.以往研究大部分集中在对宏观尺寸的材料应变硬化行为与应变速率的关系，少有针对微观尺寸304不锈钢的实验研究.本文将通过室温拉伸实验，研究不同应变速率对304奥氏体不锈钢室温拉伸力学性能的影响，以期其研究结果用于指导微冲压成形工艺参数的设定.1 实验试件原始材料为未经热处理的SUS304箔材，厚度为0.1 mm，主要化学成分如表1所示.表1 304不锈钢化学成分(质量分数/%)Table 1 Chemical composition ofstainless steel (wt.%)CSiMnCrNiSPFe0.081.02.018.0～20.08.0～10.50.030.035余量1.1 试件制备参考国标GB/T228.1-2010[15]附录B(规范性附录)：厚度0.1 mm～3 mm薄板和薄带使用的试样类型，选择非比例试样中编号为P5的制备方案，取拉伸试样的标距长度(L)为50 mm，宽度(W)为12.5 mm.选取0°轧制方向的拉伸试样，具体尺寸如图1所示.为后续金相观察，原始试样用4%硝酸酒精溶液腐蚀，拉伸后试样采用配比为40 mL水+30 mL硝酸+30 mL盐酸的腐蚀剂，打磨后用JY-1000金相显微镜进行金相组织观察.图1 拉伸试件尺寸图(单位：mm)Fig.1 The geometry of tensile specimen 1.2 实验参数实验设置了7组不同的准静态位移速度：2、5、10、50、100、200、400 mm/min，对应的应变速率分别为0.000 4、 0.001 1、0.002 1、0.010 1、0.020 1、0.041 0、 0.100 0 s-1，对应的实验依次编号为1～7.本次实验每组试样3个，取其平均值作为数据分析.试验选用最大载荷为50 kN的CMT7504型微机控制电子万能试验机.具体拉伸试验方案如表2所示.表2 拉伸试验方案Table 2 Tensile test parameters编号拉伸速率/(mm·min-1)应变速率/s-1试样件数120.00043250.001133100.002134500.010*******.020*******.041037400 0.100032 结果与讨论2.1 应变速率对断后伸长率的影响试件的断后伸长率(1)式中：L0为标距长度，Lk为断裂后试件总长.表3为不同应变速率下试件的断后伸长率，其对应的折线图如图2所示，可以看到，304不锈钢试件的断后伸长率随着应变速率的增加总体呈减小趋势，且前3组数据下降趋势尤为明显，这种现象可以从马氏体转变方面得到解释.当应变速率减小，马氏体转变更加充分，部分作用在奥氏体区的载荷被转移到马氏体区，避免了过早出现不均匀变形，材料延伸率得以提高；而当应变速率高于0.005 s-1，应变速率对马氏体的转变几乎没有影响[2]，因此，试件断后伸长率下降程度趋于平稳.表3 不同应变速率下试样的断后伸长率Table 3 Elongation of specimens at different strain rate编号应变速率/s-1断后伸长率(δk)/%10.000418.5420.001117.6930.002116.8240.010115.0250.020114.696 0.041014.6970.100013.82图2 试样断后伸长率-应变速率关系图Fig.2 Elongation-strain rate diagram of sample after fracture材料微观组织的变化情况也验证了上述分析.图3为304奥氏体不锈钢箔材在不同应变速率下拉伸后的微观组织形貌，可以看到，应变速率为0.001 1 s-1时，试件在白色奥氏体基础上出现了针状组织的马氏体聚集，马氏体多且密；应变速率为0.041 0 s-1时，马氏体组织明显相对减少.利用JY-1000金相显微镜“多相含量分析”软件进行马氏体含量分析，结果显示：针对不同的应变速率马氏体含量(质量分数)分别为29.8%、27.7%、26.5%、17.7%、15.6%、8.3,%、6.5%，对应的实验试样编号依次为1～7，如图4所示.由图2知，前3组试样的断后延伸率的下降趋势相对后4组更为明显，结合上述分析，表明低应变速率下马氏体转变理论仍可作为0.1 mm厚度304奥氏体不锈钢箔材的相变理论.此外，通常304不锈钢的断后伸长率可达40%，而0.1 mm厚的304奥氏体不锈钢箔材断后伸长率平均仅在14.55%，证明了0.1 mm尺寸厚度304不锈钢箔材存在“越薄越脆”的尺寸效应现象.图3 不同应变速率下拉伸试样的微观组织Fig.3 Microstructure of tensile specimen at different strain rate图4 试样表面马氏体含量随应变速率的变化Fig.4 Martensite content on the surface of the sample at different strain rate2.2 应变速率对断面收缩率的影响试件断面收缩率Ψ由式(2)计算得到.(2)式中：A0为材料原始截面积；A为材料断后截面积.试件的断面收缩率结果见表4，其对应的折线图如图5所示.表4 不同应变速率下试件的断面收缩率Table 4 Reduction of area of test specimens at different strain rate编号应变速率/s-1断面收缩率/%10.00045.8920.00114.8830.00214.0040.01013.7350.02013.4460.04102.88 70.10002.16图5 试样断面收缩率-应变速率关系图Fig.5 Reduction of area-strain rate diagram of sample after fracture图5显示断面收缩率随应变速率的增大而减小，其变化趋势与断后伸长率基本类似.在材料发生断裂前的颈缩阶段，颈缩段变形伸长，拉伸时间越长，伸长率越大，颈缩过程也越充分.随着颈缩段长度的增加，截面积相应减小，使得收缩率增加.而在高应变速率下，变形材料颈缩困难，未充分塑性变形就已断裂[9]，因此造成高应变速率下断面收缩率减小的现象.针对前3组实验收缩率下降程度远大于后3组的现象，也可用上述马氏体转变理论作解释.低应变速率下，奥氏体不锈钢发生马氏体转变.在低应变速率区，随应变速率的增大，马氏体转变量减小，形成不均匀变形，出现收缩率迅速下降现象.而高应变速率下，试件断后收缩率的下降是由塑性应变过程不充分引起的，且应变速率越高，塑性变形越不充分.2.3 应变速率对屈服强度及抗拉强度的影响由拉伸实验得到材料的工程应力-应变曲线如图6所示.表5为不同应变速率下材料的屈服强度和抗拉强度，其对应的折线图如图7所示.抗拉强度和屈服强度分别为：(3)(4)图6 不同应变速率下材料室温拉伸工程应力-应变曲线Fig.6 True stress VS true strain for SUS304 at room temperature表5 不同应变速率下试件的屈服强度及抗拉强度Table 5 Yield strength and tensile strength of specimens at different strain rate编号应变速率/s-1屈服强度/MPa抗拉强度/MPa10.00041202.8111263.80220.00111211.6371260.29730.00211231.037 1260.29740.01011220.4471248.13650.02011222.6301244.39860.04101206. 4601250.04170.10001207.3301240.204图7 不同应变速率下材料的屈服强度及抗拉强度Fig.7 Yield strength and tensile strength of specimens at different strain rate在进行屈服强度计算时，观察到304奥氏体不锈钢的应力应变曲线存在明显的屈服现象.因此，对数据进行处理时将应力应变曲线屈服阶段的应力最小值取作屈服应力Fs，由式(3)计算得出材料的屈服强度.0.1 mm 304奥氏体不锈钢箔材抗拉强度在1 250 MPa左右，屈服强度约为1 200 MPa，实验得到的数值与文献[1,2,4,16]中304不锈钢的强度相差较大，尤其屈服强度是上述文献中的3倍以上，其主要原因是该厚度尺寸下304不锈钢“越小越强”的尺寸效应.由于304不锈钢箔材尺寸效应的研究并不是本文的研究重点，且对于0.1 mm厚度的304不锈钢的强度指标，本文的实验结果与孟庆当等[8]得出的结论一致.因此，本文仅对0.1 mm 304奥氏体不锈钢箔材的强度随应变速率改变产生的变化趋势进行了分析.根据表5，低应变速率下，随着应变速率的提高屈服强度增加，这种现象可以采用位错理论获得解释：提高应变速率时，会导致位错运动困难；而且304不锈钢是一种低层错能金属，变形速率的提高容易引起形变孪晶的形成，从而产生加工硬化现象[2,17]，使屈服强度提高.低应变速率下抗拉强度的提高可以从马氏体转变方面得到解释：应变速率的减小将导致马氏体转变更加充分，部分作用在奥氏体上的载荷转移到马氏体上，避免过早出现不均匀变形，因此，抗拉强度和延伸率有所提高.而通常马氏体的抗拉强度高于奥氏体，故低应变速率下304奥氏体不锈钢的抗拉强度较高，并随应变速率的增大而降低.这一结论也与叶丽燕[2]、林高用等[16]在宏观尺寸下304不锈钢拉伸试验得出的结论相符.而后4组实验工况下，马氏体未进行转变，表现为不同应变速率对强度影响甚微.由此也可得出，马氏体转变的相关理论同样适用于0.1 mm厚度304不锈钢箔材强度指标随应变速率变化的情况.2.4 应变速率对硬化指数的影响图8是拉伸速率为100 mm/min情况下304不锈钢的真实应力-应变曲线.对于0.1 mm厚度的304奥氏体不锈钢，低应变区仅为一小段，因此，仅对产生明显塑性变形高应变区试件的硬化行为进行分析.高应变区的塑性变形可用Hollomon方程进行描述[1]，σ1=K×ε2n[18].(5)式中：σ1为应力;ε2为真实应变.图8 100 mm/min拉伸速率下试件真实应力应变曲线Fig.8 True stress-strain curves of specimen under tensile rate of 100 mm/min对试件高应变段塑性变形进行拟合并对硬化指数n求取平均值后，得出各组试件硬化指数如表6和图9所示.表6 不同应变速率下试件的硬化指数Table 6 Hardening index of test specimens at different strain rate编号应变速率/s-1硬化指数(n)10.00040.077720.00110.086530.00210.090040.01010.063150.02010.0692 60.04100.063670.10000.0587图9 试件应变速率-硬化指数关系图Fig.9 Strain rate-hardening index of test specimens前3组实验中，应变速率属于准静态拉伸0.000 25～0.002 5 s-1范畴，硬化指数表现出整体上升的趋势，其主要原因是准静态拉伸阶段，随着应变速率的提高，易引起孪晶的形成和马氏体转变，产生了加工硬化现象，表现为硬化指数随应变速率增加而增大.而曲线后端，即从0.01的应变速率开始，曲线整体呈上下波动趋势，表明此阶段硬化指数变化与应变速率变化相关性较小.3 结论1)0.1 mm厚度的304奥氏体不锈钢箔材随应变速率的增加，材料的断后伸长率与断面收缩率均下降，且在低应变速率情况下，不锈钢发生马氏体转变，随着应变速率的增加，两者降低幅度更加显著.2)马氏体转变理论同样适用于解释0.1 mm厚度304奥氏体不锈钢箔材室温下的拉伸力学性能随应变速率的变化.应变速率小于0.005 s-1时， 304奥氏体不锈钢箔材发生马氏体转变，随着应变速率增大，表现为抗拉强度减小，屈服强度增大；应变速率大于0.005 s-1时，强度指标由材料本身决定，应变速率对304不锈钢材料强度变化影响甚小.3)准静态下，304不锈钢硬化指数随应变速率增加而增大；准静态拉伸状态外，应变速率增加对硬化指数的变化影响不大.参考文献：【相关文献】[1] 汪志福, 孔韦海. 应变速率对 304 奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响[J]. 压力容器, 2013, 30(7): 6-11.WANG Zhifu, KONG Weihai. Effect of strain rate on strain hardening behavior of 304 austenitic stainless steel[J]. Pressure Container, 2013, 30(7): 6-11.DOI:10. 3969/j.issn.1001-4837. 2013.07.002[2] 叶丽燕, 李细锋, 陈军. 不同拉伸速率对SUS304不锈钢室温拉伸力学性能的影响[J]. 塑性工程学报, 2013, 20(2):89-93.YE Liyan, LI Xifeng, CHEN Jun. Effect of different tensile rates on mechanical properties of SUS304 stainless steel at room temperature[J]. Journal of Plasticity Engineering, 2013,20(2):89-93.DOI:10.3969 /j.issn.1007-2012.2013.02.017[3] 姜民主, 龚红英, 宋春雨,等. 应变速率对0Cr25Ni20奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响[J]. 热加工工艺, 2017(7):87-90.JIANG Minzhu, GONG Hongying, SONG Chunyu, et al. Effect of strain rate on the strain hardening behavior of 0Cr25Ni20 austenitic stainless steel[J]. Hot Working Technology, 2017(7): 87-90.DOI：10.14158/ki.1001-3814.2017.07.023[4] LICHTENFELD J A, TYNE C J V, MATAYA M C. Effect of strain rate on stress-strain behavior of alloy 309 and 304L austenitic stainless steel[J]. 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应变强化用奥氏体不锈钢力学性能影响因素

应变强化用奥氏体不锈钢力学性能影响因素郑津洋;李雅娴;徐平;马利;缪存坚【摘要】Mechanical property of materials is an important foundation to determine the strain strengthening parameters. The chemical composition, plant thickness, strain rate and other factors' influence on strength, plastic and other mechanical properties of the austenitic stainless steel were studied. The research shows that the chemical composition should be designed for the strain strengthening austenitic stainless steel according to its effect on the austenite stabilization, and the content of the austenite stabilized composition should be ensured. Due to the difference between the hot and the cold rolling process, the deformation of the plates varies with thickness. Therefore the volume increment of the inner container of the cryogenic vessels is of large difference under the same strengthening stress. The design and manufacture of the strain strengthening austenitic stainless steel cryogenic vessels should take full account of the differences in thickness of the sheets. The lower the tensile strain rate, the greater the deformation under strengthening stress. The influence of strain rate on the mechanical properties of the austenitic stainless steel weakens gradually with the increase of deformation.%为合理确定应变强化工艺参数,试验研究了材料化学成分、板材厚度及应变速率等因素对奥氏体不锈钢的强度、塑性等力学性能的影响规律.研究发现,对于应变强化用奥氏体不锈钢,应确保Ni、Mn等奥氏体稳定化元素的含量.应变强化奥氏体不锈钢低温容器的设计制造应充分考虑冷热轧制工艺导致的不同厚度板材力学性能差异.拉伸应变速率越低,强化压力下的形变量越大,应变速率对奥氏体不锈钢力学性能的影响随形变量的增加而逐渐减弱.【期刊名称】《解放军理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(012)005【总页数】8页(P512-519)【关键词】奥氏体不锈钢;应变强化;力学性能;化学成分;应变速率【作者】郑津洋;李雅娴;徐平;马利;缪存坚【作者单位】浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027;浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027;浙江大学力学系,浙江杭州310027;浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027;浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TH140.1奥氏体不锈钢由于具有优良的塑性、韧性及低温性能，广泛应用于低温容器尤其是深冷容器的制造。

应变速率对低合金高强钢力学性能的影响

应变速率对低合金高强钢力学性能的影响
1概述
低合金高强钢是一种具有较高强度以及良好的韧性、塑性和韧性的材料，可以用于制造各种机械零件和结构件。

因此，研究不同应变速率下低合金高强钢的力学性能就显得尤为重要。

2应变速率对力学性能的影响
应变速率对低合金高强钢力学性能具有重要影响，要深入了解这种影响，需要进行大量室内试验。

实验结果表明，当应变速率增加时：1）断裂出现的温度会降低，其最大抗拉强度也会降低；2）断裂韧性（断口带宽比）和延性（塑性应变率）也会降低。

此外，研究表明，不同应变速率下低合金高强钢的断裂表面和韧度有所不同。

该研究还发现，应变速率也会影响材料的抗滑移和裂纹扩展方式。

3应变速率对硬度和强度的影响
研究表明，随着应变速率的增加，低合金高强钢的硬度也会增加。

这是由于应变速率的增加会加剧冷作硬化作用，从而提高低合金高强钢的硬度。

研究还发现，应变速率与断裂温度和抗拉强度之间存在一定的关系，其中应变速率是断裂温度和抗拉强度的重要因素。

4结论
应变速率对低合金高强钢力学性能具有重要影响，例如硬度，韧性，塑性，抗拉强度等。

实验结果表明，随着应变速率的增加，低合
金高强钢的硬度和抗拉强度会增加，但其断裂韧性和延性会降低。

通过深入了解应变速率对低合金高强钢力学性能的影响，将有助于针对不同应用场合制定有效的材料使用技术。

不锈钢紧固件进行应变硬化的原因

一、不锈钢紧固件的应变硬化现象不锈钢紧固件是一种应用广泛的机械零件，其具有耐腐蚀、抗氧化等特性，因此在各种领域得到了广泛的应用。

然而，不锈钢紧固件在使用时会出现应变硬化的现象，这一现象对其使用性能产生了一定的影响。

有必要对不锈钢紧固件进行应变硬化的原因进行深入的研究和探讨。

二、应变硬化的基本原理应变硬化是指金属材料在受到应变（例如拉伸、压缩等）作用后，其晶粒受到变形，导致晶格的错位增多，从而形成位错。

这些位错互相阻碍，使得材料的形变停止，从而引起材料的硬度和强度增加的现象。

在不锈钢紧固件中，应变硬化是导致其材料强度和硬度提高的根本原因。

三、应变硬化的原因1.材料结构：不锈钢紧固件通常采用奥氏体、铁素体和马氏体等不同的金属结构，这些不同的结构对应变硬化产生了不同的影响。

奥氏体具有高的延展性，因此在受到应变作用后，容易发生位错的产生和堆积，导致应变硬化现象的出现。

而马氏体则具有较高的强度和硬度，在应变作用后也容易产生应变硬化现象。

不同的金属结构是导致不锈钢紧固件应变硬化的重要原因之一。

2.应力状况：在不锈钢紧固件使用过程中，受到的力的大小和方向对其应变硬化起着重要的影响。

一般情况下，应变硬化主要发生在拉伸力作用下，而在压缩力作用下，应变硬化的程度较小。

在复杂的力的作用下，不锈钢紧固件的应变硬化现象也会更加显著。

3.工艺条件：不锈钢紧固件的制造和加工过程中也会对其应变硬化产生影响。

在锻造、冷加工、热处理等过程中，金属晶粒受到应变作用，从而产生位错，导致应变硬化的发生。

四、应变硬化的影响1.影响材料的延展性：应变硬化会使得不锈钢紧固件的延展性降低，从而在使用过程中容易发生断裂和损坏。

2.影响材料的加工性：应变硬化会使得不锈钢紧固件的加工性变差，增加了制造和加工的难度。

3.提高了材料的硬度和强度：虽然应变硬化会影响不锈钢紧固件的延展性和加工性，但同时也提高了材料的硬度和强度，使得其在某些领域具有更好的耐磨耐腐蚀性能。

应变强化用奥氏体不锈钢力学性能影响因素

关键词：氏体不锈钢；变强化；奥应力学性能；学成分；变速率化应中图分类号：ＴＨ１０１４．文献标识码：Ａ文章编号：０９３４（０１０－５２０１０－４３２１）５０１－８
Ｉｆｕｃａｔｒｆｍｅｃａｉａｌｏｐｔｏｔａｉｎｌｅｎｅｆｃｏｓｏｈｎｃｐｒｅｒｙｆｒｓｒｎ
第１２卷第５期解放军理工大学学报（自然科学版）Ｖｏ．２ＮＯ５１１．Ｏｃ．１ｔ２０１２１０１年１ＪｕｎｌｆＬｎｅｉｆｃｎｅｎｅｈｏｇＮｔａＳｉｃＥｉｎ０月ｏｒａｏＰＡＵｉｒｔｏＳｉｃａｄＴｃｎｌｙ（ａｕｌｃｎｅｄｉ）ｖｓｙｅｏｒｅｔｏ
体稳定化元素的含量。应变强化奥氏体不锈钢低温容器的设计制造应充分考虑冷热轧制工艺导致的不同厚
度板材力学性能差异。拉伸应变速率越低，强化压力下的形变量越大，变速率对奥氏体不锈钢力学性能的应
影响随形变量的增加而逐渐减弱。
ｓｒｇｔｅｎｎｕｔｉｉｔｎｅｓｔｅｌｔｅｎｈｉｇａｓｅｎｔｃｓａｉｌｓｓｅ
ＺＨＥＮＧｉ — ａｇＬｆＹ — ｉｎＸＵｎ，ＭＡ，ＭＩＪｎｙｎ，ａｘａ，Ｐｉｇ。ＬｉＡＯｎｊａＣｕ — ｉｎ
（．ｎｔｔｔｆＰｏｅｓＥｑｉｍｅｔｈｊａｇＵｎｖｒｉｙ１Ｉｓｉｕｅｏｒｃｓｕｐｎ，Ｚｅｉｎｉｅｓｔ，Ｈａｇｈｕ３０２，Ｃｈｎ；ｎｚｏ１０７ｉａ２ＤｅａｔｎｆＭｅｈｎｃ，ＺｈｊａｇＵｎｖｒｉ．ｐｒｍｅｔｃａｉｓｏｅｉｎｉｅｓｔｙ，Ｈａｇｈｕ３０２ｎｚｏ１０７，Ｃｈｎ）ｉａ

应变速率对奥氏体不锈钢应变诱发α'-马氏体转变和力学行为的影响

金属学报第４５卷０．Ｏ０．１０．２Ｏ．３０．４０．５ＴⅢｅｓｔ阳ｊｎＦ圉４冷轧态和退火态试样的应变速率敏感性Ｆｉｇ．４Ｃｕｒｖｅｓｏｆｓｔｒａｉｎｒａｔｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ＂８ｔｒｕｅｓｔｒａｉｎｆｂｒ８ａｍｐｌｅ１ａｎｄ８ａｍｐｌｅ２ｃｏｌｄ—ｒｏＵｅｄａｒｌｄａｎｎｅａｌｅｄ和应变量增加的正比关系．试样１冷轧态的“—卢”值在应变大于Ｏ．１以后快速线性上升，应变大于０．３５后开始下降；退火态“—ｐ”值随应变增加小幅上升，无下降过程．试样２的Ｌｐ”值随应变增加变化不大，冷轧态和退火态的差别也不大，说明冷轧预变形对其应变速率敏感性的影响也相对较小．２．２应变诱发Ｑ７一马氏体转变用ＴＥＭ和ＳＥＭ分析退火态试样１慢速拉伸过程的组织演变，结果分别示于图５和６．由于试样１的Ｎｉ含量较低、层错能低，变形组织中层错很多，而且层错与层错之间、层错与平面位错之间相互交结、连接，构成大尺寸剪切带，剪切带中存有大量缺陷．Ｑ，－马氏体在变形缺陷密度较大的剪切带交点形核，沿剪切带长大，不同剪切带中的ａ，一马氏体通过连接，生长成不规则的条带状组织，如图５所示．图６是退火态试样１近断口处的ＳＥＭ形貌．在剪切带交点形核、生长的口，＿马氏体相互连接，构成大网格框架和不规则条带，与奥氏体相间分布，，ｙ和Ｑ７双相组织沿拉伸方向协同变形，塑性变形和ｏ，－马氏体转变在各晶粒中的分布并不均匀．用Ｘ射线衍射仪测试拉伸试样与轧制面平行的近断口部位的相组成，ＸＲＤ谱如图７所示．可见，慢速拉伸冷轧态试样１中的Ｑ，＿马氏体转变量比快拉的多．慢速拉伸试样１退火态的乜，＿马氏体转变量低于２种速率拉伸的冷轧态，冷轧态试样２的ａ’一马氏体转变量最少．利用ＧＢ８３６２—８７计算残余奥氏体量的方法，定最计算图７中各试样中的ｏ，－马氏体相对体积分数，用磁饱和仪测定其余４个拉伸试样相同部位的Ｑ７一马氏体体积分数，各试样的Ｑ，＿马氏体转变量列于表３．可见，慢速拉伸试样中的Ｑ，．马氏体转变量都高于快速拉伸的相同试样，２种钢冷轧态试样Ｑ，－马氏体转变量都高于相同速率拉伸的退火态试样，而且试样ｌ的冷轧态与退火态的马氏体转变量相差较试样２大得多，说明冷轧预变形对试样１应变诱发马氏体转变的影响更大．图５退火态试样１在７％应变时的ＴＥＭ像Ｆｉｇ．５ＴＥＭｉｍａｇｅ８ｏｆａｎｎｅ“ｅｄｓａｍｐｌｅ１ａＲｅｒ７％ｔｒｕｅｓｔｒａｉｎ（ａ）ｔａｎｇｌｅｄｓｔａｃｋｉｎｇｆａｕｌｔ８ａｎｄｐｌａｎａｒｄｉ８ｌｏｃａｔｉｏ鹏（ｂ）ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｏｆＱ７一ｍａｎｅｎ８ｉｔｅ（ｂｒｉｇｈｔｌａｔｈ）ａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏ瑚ｏｆ８ｈｅａｒｂａｎｄｓｗｉｔｈｍｏｒｅｄｅｆｏｒｍｅｄｄｅｆ色ｃｔｓ图６退火态试样１近断Ｌ】处的ＳＥＭ像Ｆｉｇ．６ＳＥＭｉｍａｇｅｎｅａｒｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｏｆ衄ｎｅａｌｅｄｓａｍｐｌｅ１，ｎｅｔｌｉｋｅｎ７一ｍａｒｔｅＩｌｓｉｔｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｗｉｔｈｂａｎｄ—ｌｉｋｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ第３期刘伟等：应变速率对奥氏体不锈钢应变诱发ａＬ马氏体转变和力学行为的影响２８９图７拉伸试样近断口处轧制平面的ｘＲＤ谱Ｆｉｇ．７ＸＲＤｐａｔｔｅｒ鹏ｏｆｒｏｌｌｉｎｇｐｌａｎｅ８ｎｅａｒｆｔａｃｔｕｒｅｓｕｒ‰ｅｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄｓｔｅｅｌ８表３拉伸试样的Ｑ７一马氏体转变量’ＩＨｂｌｅ３Ｔｈｅｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎ８ｏｆａ７－ｍａ】＾ｅ璐ｉｔｅｉｎｔｈｅｔｅｎ８ｉｌｅ＿ｔｅｓｔｅｄｓｔｅｅｌ８ａ上ｔｗｏｓｔｒａｉｎｒａｔｅ８（ｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎ，％）３讨论３．１应变速率对奥氏体不锈钢力学行为的影响奥氏体不锈钢为低层错能合金，常温的塑性变形组织通常为平面排列位错和层错，但是，随应变速率加快和应变量增大，仍然会形成位错缠结的胞状组织，而且位错胞尺寸随应变速率加快和应变量增大而减小、胞壁变厚【１ＵＪ；预应变的作用相当于增加应变量，相同应变的位错胞更小，并成为非等轴状，位错密度也更大【１１ｊ．应力进一步升高，还出现网格状机械孪晶【１０，１２Ｊ．金属的流变应力与位错密度的平方根成正比，当金属以较快应变速率拉伸时，应变阻力大，屈服强度高．对于奥氏体稳定性较低的试样１，应力低于６５０ＭＰａ阶段ａ，－马氏体转变量较少，强化效果不明显，快速拉伸的流变应力较高；在应力大于６５０ＭＰａ的大应变阶段，快速拉伸的变形热导致试样温度升高，增加了奥氏体的稳定性，Ｑ７一马氏体的转变速度和转变量低于慢速拉伸试样，流变应力上升速度减慢，抗拉强度也大幅降低．奥氏体不锈钢的应变硬化率随应变增加而升高是发生应变诱发ａ，＿马氏体转变的结果，硬化率上升的速度和幅度与ＱＬ马氏体的转变速度和转变量成正比１１３】．因此，应变硬化率与应变的关系主要反映应变速率对应变诱发Ｑ７一马氏体转变的增强与增塑效果的影响．试样１冷轧态慢速拉伸的应变硬化率最大值比相同速率拉伸的退火态和快速拉伸的冷轧态硬化率最大值高１０００ＭＰａ以上，这是因为冷轧预变形储存在组织中的剪切带和弹性应变能加速了慢速拉伸初期５００＿一１０００ＭＰａ阶段的马氏体转变，而快速拉伸明显抑制了这一加速效应，使ＱＬ马氏体的转变速度和转变量大大降低、增强效应减小．由于试样２的奥氏体稳定性较高，马氏体转变主要发生在应变大于０．３以后，而且转变速度慢、饱和度低，因此，其硬化率没有上升过程，慢速拉伸后期的口，＿马氏体转变只推迟了硬化率曲线的下降和与应力曲线相交，增加了均匀延伸率，但增强效果不明显．奥氏体不锈钢在常温拉伸变形不能导致１００％的ａ７一马氏体转变，组织中总有部分奥氏体残留，当ＱＬ马氏体转变很慢或停止时，也就意味着即将在奥氏体中发生塑性失稳，快速拉伸的变形组织和热效应都不利于ＱＬ马氏体转变【１４Ｊ，必然导致过早发生塑性失稳．冷轧态试样１与刘伟等１９ｊ研究的ＳＵＳ３０１Ｌ－ＤＩＪＴ和ＣＮ３０１Ｌ＿Ｄ加Ｐ是同一硬化等级的３０１Ｌ冷轧板，而且，拉伸过程的应变诱发口，＿马氏体转变饱和值也非常接近．但是，由于试样１的Ｎｉ含量低，奥氏体的稳定性和层错能低，低速拉伸的硬化率曲线与前文中的２种冷轧板非常不同，它在塑性变形开始不久就迅速上升、下降，并很快与应力曲线相交、发生塑性失稳，导致其均匀延伸率大大低于ＳＵＳ３０１Ｌ—Ｄ【』Ｔ和ＣＮ３０１Ｌ－ＤＬＴ同类板材．快速拉伸使２种冷轧态钢均匀变形阶段的ＱＬ马氏体转变量分别比慢速拉伸减少了０．１８和０．２，但抗拉强度却分别降低了１１０和１０ＭＰａ．可见，影响流变应力的因素不只是马氏体的转变量，应变在７和ＱＬ马氏体两相中如何分配才是决定ａＬ马氏体的强化机制和强化效果的关键因素．对于由ｆｃｃ和ｂｃｃ组成的双相合金，两相的晶粒尺寸和分布是影响变形行为的重要因素．变形初始，外加应变在两相中的分配并不均衡，应变的分配由两相固有的流变行为和应变硬化特性决定，通常是ｂｃｃ硬相的应变小于ｆｃｃ软相；随变形增大，相界逐渐成为影响变形机制和塑性的主导因素，通过应变及塞积位错在相界区域的分配，滑移从ｆｃｃ相转移到ｂｃｃ相，相界的作用可近似看作单相合金的晶界【１３，１５Ｊ．奥氏体不锈钢的变形行为比ｆｃｃ和ｂｃｃ双相合金更复杂，变形过程中ＱＬ马氏体的相对量和分布在不断变化，７相中的应变远远大于ＱＬ马氏体相，两相中的应变也都处于变化之中【１６ｊ．假设在应变足够大时，各相中应力均等，Ｑ，＿马氏体体积分数就成为决定应变在７和Ｑ７一马氏体相中如何分配的主要因素．当ａ，－马氏体转变量低于０．３时，ａ，＿马氏体相的作用与机械孪晶相似，奥氏体被ａ，－马氏体分割，有效晶粒尺寸减小，奥氏体的位错密度增加，Ｑ７一马氏体的作用只是间接强化、效果较小ｆ２Ｊ．由于Ｑ，－马氏体量在大于０．３时连接成网，奥氏体变形困难，增强效应也由此增大，流变应力随ａ，＿马氏体量增多迅速增大．因此，对于ＱＬ马氏体饱和值很高的试样１，快速拉伸减少ａＬ马氏体转变量的。

304奥氏体不锈钢冷加工硬化的研究

３０４奥氏体不锈钢冷加工硬化的研究王斯琦（工程技术大学材料科学与工程学院１２３０００）摘要：室温条件下采用简单拉伸实验研究了３０４奥氏体不锈钢薄板的加工硬化规律与机理，组织分析结果表明：在室温条件下冷加工，形变过程中发生的组织结构变化产生的强化效应引起加工硬化，在观察到的形变组织结构中，应变诱发α－马氏体、∑－马氏体和形变孪晶对流变应力有明显的影响，是３０４奥氏体不锈钢这种低层错能面心立方结构合金具有较强的加工硬化能力的根本原因。

关键词：冷加工工艺，加工硬化，３０４奥氏体不锈钢，马氏体０前言３０４奥氏体不锈钢薄板是常用的冲压材料，该材料在冷加工过程中或冷加工完成以后，因显著的加工硬化和很高的残余应力，冲压制品极易开裂，成为实际生产中普遍存在的技术难题。

从微观角度看，该合金变形时，滑移面及晶界上产生大量位错，致使点阵产生畸变。

脆性的碳化物等被破碎，并沿流变方向分布。

形变量越大时，位错密度越高，应力及点阵畸变越严重，使金属变形抗力和硬度随变形而增加，塑性指标降低，产生明显的加工硬化现象。

当加工硬化达一定程度时，如继续形变，便有开裂或脆断的危险，其残余应力极易引起冲压制品自爆破裂，在环境气氛中，放置一段时间后，合金还会自动产生晶界开裂（通常称为“季裂”）。

加工硬化是研究金属力学性能的重要课题之一。

通过研究３０４奥氏体不锈钢薄板在外应力作用下的形变过程及机理，了解各种外因素对形变的影响，不仅对制定塑性加工工艺、分析和控制加工件的质量是十分必要的，而且对了解该材料的力学性能、合理使用该材料、提高其性能、挖掘其应用潜力等都具有重要意义。

在实际生产中，不管是消除残余应力还是使材料软化，对于不锈钢多工序冲压必须进行工序间的软化退火（即中间退火），以消除应力、降低硬度、恢复塑工。

因此，研究３０４奥氏体不锈钢薄板的加工硬化性，方能进行下一道加]21[及退火软化不仅具有明显的实际意义，而且具有十分重要的理论意义。

１３０４奥氏体不锈钢材料奥氏体不锈钢根据奥氏体的稳定性可分为两类，即稳态和亚稳态奥氏体不锈钢。

应变速率对304奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响

应变速率对304奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响汪志福;孔韦海【摘要】304 stainless steel is non -steady -state austenitic stainless.In the process of strain hardening , strain temperature,strain rate,strain amount,etc.can change the amount of strain -induced martensite transformation and conversion rate .Also,the internal organization of the slip lines ,deformation twins,dis-locations and stacking fault density can change in volume and in the rate ,which shows a different strain hardening behavior.For 304 austenitic stainless steel,we mainly study its strain hardening behavior on normal atmospheric temperature from the strain rate sensitivity index ,strain hardening exponent two as-pects.% 304不锈钢属于非稳态奥氏体不锈钢，在应变强化过程中，应变温度、应变速率、应变量等均可改变应变诱发马氏体的转变量和转变速率及内部组织滑移线、形变孪晶、位错和层错密度的转变量和转变速率，从而表现出不同的应变硬化行为。

针对304奥氏体不锈钢，主要从应变速率敏感指数、应变硬化指数两方面，研究了应变速率对其室温应变硬化行为的影响。

应力控制和应变控制模式下304奥氏体不锈钢的应变强化

应力控制和应变控制模式下304奥氏体不锈钢的应变强化惠志全【摘要】通过应力控制模式和应变控制模式研究了304奥氏体不锈钢应变强化前后的力学性能.结果表明:应力控制可以准确地控制材料应变强化后的屈服强度;应变控制模式下应变强化后材料力学性能差别较大,在使用应变控制模式强化304奥氏体不锈钢时,其应变数值不能超过10％.在实际应用中,可以将应力作为应变强化的控制值,将应变作为应变强化的限制值.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2018(054)007【总页数】4页(P496-498,518)【关键词】奥氏体不锈钢;应变强化;应力控制;应变控制;力学性能【作者】惠志全【作者单位】广州特种承压设备检测研究院,广州510663【正文语种】中文【中图分类】TG142.25奥氏体不锈钢凭借其优异的力学性能，尤其是良好的低温特性，使其得到了越来越广泛的应用。

同时，奥氏体不锈钢屈服强度低，而抗拉强度高，具有较大的塑性裕量，可牺牲奥氏体不锈钢的部分塑性来提高其屈服强度，进而降低奥氏体不锈钢压力容器的设计壁厚,已成为节约制造成本及运输成本、提高经济效益的重要手段[1-3]。

这一过程通常被称为奥氏体不锈钢的应变强化。

目前，美国机械工程师学会压力容器标准ASME VIII-1-2013、欧洲标准ISO 21009-1:2008及澳大利亚国家标准AS 1210:2010均提及了该技术。

中国锅炉压力容器技术委员会于2015年4月30日发布《固定式真空绝热深冷压力容器第7部分:内容器应变强化技术规定》征求意见函，2016年9月30日发布其报批稿。

采用应变强化技术来降低产品的成本成为产品竞争的一大优势，各个标准都对运用该技术在材料的选择上进行了规定，对国外材料进行了限制。

同时，采用应力控制还是采用应变控制进行应变强化对材料的安全裕度及控制指标都会有不同的影响[4-5]。

笔者采用国产304奥氏体不锈钢，分别研究了应力控制及应变控制模式下304奥氏体不锈钢应变强化前后的力学性能，为应变强化技术的应用提供参考。

奥氏体不锈钢应变强化工艺及性能研究（ＰＤＦ）

第48卷第2期2012年1月机械工程学报JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGVol.48 No.2Jan. 2012DOI：10.3901/JME.2012.02.087奥氏体不锈钢应变强化工艺及性能研究*韩豫1, 2陈学东1, 2刘全坤1张起侨3陈从升1(1. 合肥工业大学材料科学与工程学院合肥 230009；2. 国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥 230031；3. 浙江工业大学化工机械研究所杭州 310032)摘要：针对奥氏体不锈钢延性好但屈服强度低的问题，提出采用应变强化工艺来提高材料屈服强度。

分析应变强化工艺中两个关键工艺参数——应变速度和应变量对材料力学行为的影响，指出应变速度不宜过慢，否则会出现锯齿形屈服行为，对材料性能造成不利影响。

经应变强化后的奥氏体不锈钢在显著提高强度的同时，仍能保持较好的韧性。

通过金相组织分析、马氏体体积分数测定等结果表明，将应变量控制在10%以下，强化后奥氏体组织仅发生少量的α′马氏体相变，对材料的力学性能影响不大，且材料的微观组织也没有明显变化。

研究结果表明，采用应变强化技术在大幅提高奥氏体不锈钢屈服强度的同时，对材料的其他力学性能均不造成大的影响，从而为压力容器的安全运行提供有力保证，可实现压力容器的轻型化设计，经济和社会效益显著，应用前景广阔。

关键词：应变强化奥氏体不锈钢强度韧性锯齿形屈服形变马氏体中图分类号：TH49 TG142Study on Technique and Properties of Cold Stretching for AusteniticStainless SteelsHAN Yu1, 2 CHEN Xuedong1, 2 LIU Quankun1 ZHANG Qiqiao3 CHEN Congsheng1(1. School of Material Science and Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009;2. National Technology Research Center on Pressure Vessel and Pipeline Safety Engineering, Hefei 230031;3. Institute of Process Equipment and Control Engineering,Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032)Abstract：Cold stretching technique is proposed in order to overcome the shortcomings of low yield strength of austenitic stainless steels. The key parameters for cold stretching are strain rate and strain level, their influence on material properties is analyzed. It is pointed out that excessively small strain rate will lead to occurrence of serrated yielding and plastic instability will be caused, thus the appropriate strain rate is very important for cold stretching. The strength of stretched steels can be improved significantly while its toughness still maintains a high level. Metallographic structure analysis and content of α′ martensite test show that when select reasonable strain level, only a little α′ martensite can be transformed but has no detrimental effect on material properties, and microstructure of pre and post cold stretched steels do not change obviously as well. The results show that the yield stress of austenitic stainless steels can be greatly increased when using cold stretching technique and other mechanical properties are not obviously influenced to guarantee safe running for pressure equipment. With this technique the weight of vessel can be lighten, which can bring remarkable economic benefit and with wide prospect of application.Key words：Cold stretching Austenitic stainless steels Strength Toughness Serrated yielding Deformation martensite∗国家高技术研究发展计划(863计划，2009AA044802)、浙江省自然科学基金(Y1111068)和安徽省教育厅自然科学(KJ2011B045)资助项目。

304不锈钢失效应变

304不锈钢失效应变304不锈钢是一种常见的不锈钢材料，具有优异的耐腐蚀性和机械性能，被广泛应用于制造行业。

然而，即使是这种高品质的材料，在使用过程中也会出现失效应变的情况。

失效应变是指材料在作用力下产生变形或破坏的现象。

对于304不锈钢而言，常见的失效应变有塑性变形和疲劳破坏。

塑性变形是指材料在超过其屈服强度时发生的可逆变形。

当304不锈钢受到大的外力作用时，晶界会发生滑移，导致材料的形状发生改变。

这种塑性变形可以在一定程度上恢复，但会使材料的性能下降。

疲劳破坏是指材料在长时间内重复加载下产生的不可逆破坏。

304不锈钢在长期使用过程中，受到循环应力的作用，晶界会发生微小的裂纹，并逐渐扩展，最终导致材料的破坏。

失效应变对于304不锈钢的性能和寿命都有重要影响。

为了减少失效应变的发生，可以采取以下措施：1. 合理设计和选择材料。

在使用304不锈钢时，应根据具体的工作环境和要求选择合适的规格和型号，并进行合理的设计，以减少应力集中和外力作用。

2. 控制加载条件。

在使用304不锈钢时，应尽量避免过大的外力作用和频繁的循环加载，以减少材料的塑性变形和疲劳破坏的发生。

3. 定期维护和检查。

对于使用304不锈钢制造的设备和构件，应定期进行维护和检查，及时发现和修复潜在的问题，以延长材料的使用寿命。

4. 提高制造工艺。

在制造304不锈钢制品时，应采用先进的工艺和设备，控制好加工温度和速度，避免过度加工和过热，以减少材料的失效应变。

304不锈钢失效应变是一种常见的现象，但可以通过合理的设计和使用措施来减少其发生。

只有正确选择和使用材料，加强维护和检查，提高制造工艺，才能确保304不锈钢的性能和寿命。

应变强化奥氏体不锈钢力学行为研究及应用

应变强化奥氏体不锈钢力学行为研究及应用韩豫;陈学东;刘全坤;钱凌云;陈从升【摘要】针对奥氏体不锈钢塑性和韧性优良但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高奥氏体不锈钢的屈服强度。

研究了应变强化工艺中的两个关键工艺参数——应变量和应变速率对材料力学行为的影响。

对应变量的研究结果表明,将奥氏体不锈钢的应变强化量控制在10%左右,材料的屈服强度可以得到显著提高。

由此可大幅减薄压力容器的设计壁厚,实现压力容器的轻型化设计。

与此同时,在10%左右的形变量下,因形变诱发的马氏体量很少,材料仍保持了较好的塑性和韧性,为压力容器的安全设计提供了保证。

对应变速率的研究结果表明,在准静态条件下,奥氏体不锈钢材料力学性能指标对应变速率不敏感,但过小的应变速率会导致材料出现锯齿形屈服,产生Portevin-Le Chatelier（PLC）效应。

%Cold stretching technique was proposed in order to overcome the disadvantages of low yield strength for austenitic stainless steel（ASS）.The key parameters for cold stretching were strain level and stain rate,and their influences on the material properties were investigated.Based on the control of different strain levels,the material parameters of strength,ductility and volume fraction of deformation-induced martensite were obtained.The results show that ASS＇s yield strength can be improved significantly by cold stretching technique and thus the wall thickness of pressure vessel can be substantially reduced.Meanwhile,ASS＇s ductility and toughness only to be minor affected,which will guarantee safe operation for pressure vessels.The test results also show that in the quasi-static conditions,the mechanicalparameters of ASS are not sensitive to strain rate.However,too small strain rate will lead to occurrence of serrated yielding,which is called PLC effect.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2011(022)021【总页数】5页(P2633-2637)【关键词】应变强化;奥氏体不锈钢;屈服强度;轻型化;锯齿形屈服;Portevin-Le;Chatelier（PLC）效应【作者】韩豫;陈学东;刘全坤;钱凌云;陈从升【作者单位】合肥工业大学,合肥230009;合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心,合肥230031;合肥工业大学,合肥230009;合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心,合肥230031;合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TH490;TG142.250 引言奥氏体不锈钢因其具有良好的塑性、出色的高低温韧性、优异的抗腐蚀性而在压力容器和管道等承压设备领域应用广泛［1］。

Cu对304奥氏体不锈钢应变诱发马氏体相变的影响

Cu对304奥氏体不锈钢应变诱发马氏体相变的影响
杨卓越;王建;苏杰;熊建新
【期刊名称】《特殊钢》
【年(卷),期】2007(028)001
【摘要】借助X-射线衍射分析法研究了0.45%～1.44%Cu对(%):0.068～0.072C、18.72～19.06Cr、9.40～9.46Ni的304不锈钢-196 ℃低温拉伸应变诱发马氏体
相变的影响.结果表明,Cu对304不锈钢-196 ℃应变诱发ε马氏体相变有明显的抑制作用;当Cu含量增至1.44%时,在经低温变形的钢中未检测到ε马氏体相变.随钢中Cu含量增加,-196 ℃应变诱发α'马氏体相变倾向降低,致使应变累积到一定程度后,流变应力低于低Cu钢.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】杨卓越;王建;苏杰;熊建新
【作者单位】钢铁研究总院,北京,100081;钢铁研究总院,北京,100081;钢铁研究总院,北京,100081;中国石油化工股份有限公司,北京,100029
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.奥氏体304不锈钢形变诱发马氏体相变与磁记忆效应 [J], 胡钢;许淳淳;袁俊刚
2.应变速率对304奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响 [J], 汪志福;孔韦海
3.S31608奥氏体不锈钢应变强化诱发马氏体相变实验 [J], 陈海云;盛水平
4.304奥氏体不锈钢热诱发马氏体相变研究 [J], 杨卓越;王建;陈嘉砚
5.304不锈钢棘轮变形过程中应变诱发马氏体相变行为研究 [J], 程晓娟;王弘;康国政;董亚伟;刘宇杰
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预应变对奥氏体不锈钢力学行为的影响及本构模型的构建

预应变对奥氏体不锈钢力学行为的影响及本构模型的构建李凯尚;彭剑;彭健【摘要】以不同预应变量的316L奥氏体不锈钢为对象,研究材料在温度为293～573K和应变速率为0.0005～0.01s-1下的力学性能以及预应变对力学行为的影响.结果表明:随着预应变量的增加,316L不锈钢的屈服强度显著增大,伸长率明显降低,抗拉强度基本保持不变;并且其应变速率敏感性、温度敏感性和应变硬化均会受到预应变的抑制.预应变对力学性能的影响与在预应变过程中产生的位错塞积、机械孪晶有关.根据材料力学行为在不同预应变量下的变化规律,构建了考虑预应变的Modified Johnson Cook (MJC)和Modified Zerilli-Armstrong(MZA)本构模型,由实验对比发现,两种改进的本构模型预测结果和实验数据相吻合.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2018(046)011【总页数】7页(P148-154)【关键词】316L奥氏体不锈钢;预应变;拉伸行为;本构模型【作者】李凯尚;彭剑;彭健【作者单位】常州大学机械工程学院,江苏常州213164;常州大学机械工程学院,江苏常州213164;常州大学江苏省绿色过程装备重点实验室,江苏常州213164;常州大学机械工程学院,江苏常州213164【正文语种】中文【中图分类】TG115奥氏体不锈钢凭借其良好的力学性能与耐蚀性能，在化工装备、航空航天、机械等领域广泛应用[1]，但由于其屈强比低，塑性裕度大，研究人员发现可通过应变强化提高其强度[2]。

应变强化的实质是消耗材料的塑性参量提高其强度参数，应变强化同时还会对其他力学性能产生影响，因此对应变强化后的奥氏体不锈钢力学性能开展研究具有重要意义。

研究人员针对预应变对材料强度参量、塑性参数和微观组织演变的影响进行了研究[3-7]。

毛博文等[3]研究预应变和应变率对HC3400LA 合金钢力学性能的影响时发现，应力随着预应变的提高而增加，并且不同预应变量的合金钢延塑性随着应变率的增加而增大；韩豫等[4]研究发现，预应变可提高奥氏体不锈钢的屈服强度，从而减小承压设备壁厚，实现承压装备轻量化；李慧中等[5]研究预变形对Al-Cu-Mn-Mg-Ag合金的组织与力学性能的影响时发现，预应变可以减弱合金时效过程中双阶段时效硬化的现象，同时也会影响合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率；Lee等[6]研究发现304L经预应变处理后微观组织发生了明显变化，预应变过程中位错密度、孪晶密度以及马氏体体积分数的增加对压缩流变应力产生影响；吴珞菲等[7]研究预变形对304L焊接组织的影响时发现，304L预应变后焊接获得了更为均匀的接头组织。

应变速率对奥氏体不锈钢应变诱发α′-马氏体转变和力学行为的影响

应变速率对奥氏体不锈钢应变诱发α′-马氏体转变和力学行为的影响刘伟;李志斌;王翔;邹骅;王立新【期刊名称】《金属学报》【年(卷),期】2009(45)3【摘要】以5×10^(-4)s^(-1)(慢速拉伸)和2×10^(-2)s^(-1)(快速拉伸)2种应变速率对EN1.4318(AISI301L)和EN1.4301 (AISI304)冷轧和退火态奥氏体不锈钢板试样(厚度为2mm)进行了拉伸实验,用TEM,SEM以及XRD分析应变诱发α′-马氏体转变机制和转变量.结果表明,相同应变速率拉伸时,EN1.4318钢的α′-马氏体转变量远远高于EN1.4301钢;快速拉伸可明显抑制冷轧EN1.4318钢中α′-马氏体的转变速率,降低硬化率.在均匀变形阶段,2种钢中α′-马氏体的转变速率和转变量比慢速拉伸时有不同程度地下降,而且冷轧比退火态更显著.奥氏体稳定性较高的EN1.4301钢,常温拉伸α′-马氏体转变饱和值低于0.3(体积分数),增强效果小,快速拉伸导致较快发生塑性失稳和均匀延伸率大幅降低;而对于层错能低、α′-马氏体饱和值很高的EN1.4318钢,快速拉伸则使抗拉强度大幅降低,而且下降的幅度随α′-马氏体饱和值增加而增大;EN1.4318钢的应变速率敏感性远大于EN1.4301钢.【总页数】7页(P285-291)【关键词】奥氏体不锈钢;应变速率;马氏体相变;力学行为;塑性失稳【作者】刘伟;李志斌;王翔;邹骅;王立新【作者单位】北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044;太原钢铁(集团)有限公司,太原030003;Department of Materials Science and Engineering,McMaster University,Hamilton,ON.,L8S 4L7,Canada【正文语种】中文【中图分类】TG113【相关文献】1.Cu对304奥氏体不锈钢应变诱发马氏体相变的影响 [J], 杨卓越;王建;苏杰;熊建新2.奥氏体不锈钢中应变诱发的马氏体转变第二部分：内应力对力学响应的影响 [J], 陈超（编译）3.奥氏体不锈钢中应变诱发的马氏体转变第一部分：温度和应变历程的影响 [J], 陈超（编译）4.应变速率对304奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响 [J], 汪志福;孔韦海5.应变速率对309和304L奥氏体不锈钢的应力-应变行为的影响 [J], 陈永红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

应变强化对奥氏体不锈钢高温疲劳行为的影响

应变强化对奥氏体不锈钢高温疲劳行为的影响应变强化技术是提高材料屈服强度的一种科学有效的方法。

该方法的基本思想如下：在室温下将材料加载至发生一定量的塑性变形后卸载，当再次加载时，材料的屈服强度将得到提高。

对于在承压设备领域中应用广泛的奥氏体不锈钢来说，由于其屈服强度与抗拉强度间具有较大的塑性延伸区域，塑性储备能力较好，经过应变强化后材料的屈服强度可以得到显著提高，相应地，材料的设计许用应力也能大幅度提升，从而在相同的设计参数下可以减薄容器壁厚，同时材料仍能保留较高的塑性储备。

因此，采用应变强化技术制造奥氏体不锈钢制压力容器可以实现压力容器的轻型化。

由于应变强化技术充分利用了奥氏体不锈钢材料优良的塑性，设计理念超前，目前世界上仅有欧洲、澳洲和美洲等少数几个国家采用此技术制造应变强化容器，而这其中仅有瑞典和澳大利亚允许将这类容器应用于高温环境。

与国外相比，我国在奥氏体不锈钢制压力容器应变强化技术方面的研究起步较晚，考虑到原材料和设计制造工艺上存在差异性，国外的这些技术和措施不能在中国直接应用，国产材料应变强化后的适用性评价、应变强化后对材料和设备寿命与可靠性的影响是目前需要尽快解决的问题。

为研究应变强化过程中容器的风险增量，对固溶态和应变强化预处理态的S 31603奥氏体不锈钢在550℃、应力控制模式下的疲劳行为开展系统研究。

S316 03奥氏体不锈钢的化学成分见表1。

研究结果表明：1）经室温应变强化预处理后，S31603不锈钢在550℃下的屈服强度值仍高于固溶态材料，没有出现强度恢复现象，强化效果保持良好。

2）相同试验条件下，应变强化预处理前后材料均表现出持续的循环硬化响应，但经应变强化预处理后材料的循环应变幅和平均应变均小于固溶态材料。

3）在550℃、应力控制模式下的疲劳试验中，动态应变时效宏观表现为平均应变阶跃现象。

4）室温下不超过10%的应变强化预处理可以有效提高S31603不锈钢的高温疲劳寿命，从而可以为应变强化奥氏体不锈钢容器在高温环境下的安全运行提供保障。

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关键词：应变速率；奥氏体不锈钢；应变硬化
中图分类号：ＴＨ４９；ＴＧ１４２；ＴＱＯＳＯ．４文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ４８３７（２０１３）ｏ７— ０００６— ０６
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ４８３７．２０１３．０７．００２
摘要：３０４不锈钢属于非稳态奥氏体不锈钢，在应变强化过程中，应变温度、应变速率、应变量等均
可改变应变诱发马氏体的转变量和转变速率及内部组织滑移线、形变孪晶、位错和层错密度的转变量和转变速率，从而表现出不同的应变硬化行为。针对３４奥氏体不锈钢，０主要从应变速率敏感指数、应变硬化指数两方面，研究了应变速率对其室温应变硬化行为的影响。
ｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｎＰｒｅｓｐｅｌｉｎｅＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＨｅｆｅｉＧｅｎｅｒｌａＭａｃｈｉｎｅｒｙＲｅ — ｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｆｅｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｉａｒｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：３０４ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｉｓｎｏｎ—ｓｔｅａｄｙ—ｓｔａｔｅａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓ．Ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｔｒａｉｎｈａｒｄｅｎｉｎｇ，ｓｔｒａｉｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｒａｉｎｒａｔｅ，ｓｔｒａｉｎａｍｏｕｎｔ，ｅｔｃ．ｃａｎｃｈａｎｇｅｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｓｔｒａｉｎ—ｉｎｄｕｃｅｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｅ．Ａｌｓｏ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｌｉｐｌｉｎｅｓ，ｄｅｆｏｍａｒｔｉｏｎｔｗｉｎｓ，ｄｉｓ－
Ｅｆｆｅｃｔ０ｆＳｔｒａｉｎＲａｔｅｏｎ３０４ＡｕｓｔｅｎｉｔｉｃＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌＳｔｒｉｎａＨａｒｄｅｎｉｎｇＢｅｈａｖｉｏｒ
ＷＡＮＧＺｈｉ —ｆｕ．ＫＯＮＧＷｅｉ —ｈａｉ ’
（１．ＸｉｎｊｉａｎｇＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｋａｒａｍａｙ８３４０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈ－
应变速率对３０４奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响
汪志福。孔韦海
（１．新疆石油勘察设计研究院，新疆克拉玛依管道安全工程技术研究中心，安徽合肥
肥２３０００９）
８３４０００；２．合肥通用机械研究院国家压力容器与
２３００３１；３．合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合
ｌｏｃａｔｉｏｎｓａｎｄｓｔａｃｋｉｎｇｆａｕｌｔｄｅｎｓｉｔｙｃａｌｌｃｈａｎｇｅｉｎｖｏｌｕｍｅｎｄａｉｎｔｈｅｒａｔｅ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓａｄｉｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｉｎｈｒｄａｅｎｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒ．Ｆｏｒ３４０ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ，ｗｅｍａｉｎｌｙｓｔｕｄｙｉｔｓｓｔｒａｉｎｈａｒｄｅｎｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｏｎ