基于参数Zc预测25Cr35Ni耐热钢的蠕变行为与持久寿命

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(1.大连理工大学材料科学与工程学院，大连 116085；2.中国汽车技术研究中心，天津 300300)

0 引 言

高温材料在很多领域得到了应用，其发展受到了研究人员的广泛关注，其强度、使用寿命等性能的评估成为工程和学术研究领域关注的主要问题。

传统高温材料的使用寿命主要借助高温蠕变试验[1]来进行评估。常见的预测高温蠕变持久寿命的方法包括TTP参数法、θ法、Wilshire法等[2-5]，这些方法已成功应用在很多工程领域[6-7]。然而，这些预测方法大多使用蠕变断裂时的时间数据进行预测，耗时较长，且忽略了大量蠕变信息；虽然θ法结合了高温蠕变信息并在一些材料中得到了较好的应用，但在处理某些高温材料的蠕变曲线时，会出现预测精度不高的问题[5, 8]，且无法实现性能的可靠性评估。

为此，作者以25Cr35Ni耐热钢为研究对象，在不同温度和不同应力下进行了蠕变试验，在对不同蠕变应变下的温度和时间进行归一化处理的基础上，引入参数Zc分析了数据的分散程度并使用蠕变应变为5.0%下的试验数据对持久寿命进行了预测。

1 试样制备与试验方法

试验材料为离心铸造的25Cr35Ni耐热钢管，规格为φ68 mm×10 mm，长3 000 m，采用XRF-1800型荧光光谱仪测得其化学成分如表1所示。在试验钢管上取样，打磨抛光后，用质量分数为10%的草酸水溶液中进行电解腐蚀，电压为5 V，使用MEF-3型光学显微镜观察横截面的显微组织。由图1可见，25Cr35Ni耐热钢的显微组织由奥氏体基体和骨架状共晶碳化物组成。

按照GB/T 2039-1997，在25Cr35Ni耐热钢管上沿轴向加工出标准蠕变试样，标距为(25±0.2) mm，直径为(5±0.2) mm，在RSW-500型蠕变持久试验机上进行蠕变试验，试验温度为900～1 100 ℃，误差在±1 ℃，应力为25～80 MPa。……