无镍高氮不锈钢弯曲疲劳裂纹萌生与扩展行为

不锈钢具有优异的耐腐蚀性、良好的综合力学性能等特点，常用作压力容器、管道系统、护环钢等。氮作为强奥氏体稳定元素，引入奥氏体不锈钢中实现部分或全部的替代镍元素，同时氮作为间隙原子固溶存在于不锈钢基体中，其固溶强化作用可以显著提高奥氏体钢的强度，而对奥氏体钢的塑性与韧性的影响并不明显，同时固溶的氮原子还可以提高奥氏体钢的耐蚀性能。

燕山大学的学者采用四点弯曲疲劳试验研究了不同应力水平下无镍高氮不锈钢的疲劳行为，并对材料疲劳裂纹的微观形貌、萌生位置及扩展路径进行了分析。结果表明，试验钢疲劳为多裂纹起裂，随着应力水平的升高，裂纹总长度逐渐增加，当应力水平接近材料屈服极限时，裂纹长度趋于稳定；裂纹大多数在滑移带处萌生，裂纹在扩展过程中产生了扭曲、偏移和分叉现象；裂纹在晶内主要沿单滑移带或多滑移带交替扩展，穿过晶界或孪晶界时大多发生了偏转。