309S和3l0S型不銹鋼是309型和310型不銹鋼的低碳形式。它們與304型不銹鋼相比，具有較高的含鉻量和合鎳量，因此具有較好的耐蝕性和較穩(wěn)定的奧氏體。被廣泛地應(yīng)用在
不銹鋼工程中，湯普森(Thompson)曾發(fā)表了緊湊型試件在室溫下作試驗(yàn)時(shí)的疲勞裂紋增長率數(shù)據(jù)，試件取自L-T位向的309s型不銹鋼板，經(jīng)熱處理后一組中的晶粒度為45um，而另一組中的晶粒度為480um。晶粒度較小的試件與晶粒度較大的試件相比，前者具有高得多的屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度。疲勞裂紋增長率是在拉伸-拉伸載荷、10～30Hz的頻率和R＝0.05的載荷比下測得的。這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明，晶粒度的巨大變化和連帶的強(qiáng)度水平的變化，并不影響疲勞裂紋增長率的試驗(yàn)結(jié)果，至少在2區(qū)裂紋增長范圍內(nèi)不影響。
由于310S型不銹鋼的含鎳量高，因此它在任何低溫和任何冷加工程度下都完全穩(wěn)定。所以，一般認(rèn)為在低溫應(yīng)用中當(dāng)溫度和應(yīng)變發(fā)生循環(huán)變化時(shí)需要有高度的奧氏體穩(wěn)定性。托布勒(Tobler)和里德所測得的退火310S型不銹鋼制試件在室溫到-269℃的溫度范圍內(nèi)的疲勞裂紋增長率數(shù)據(jù)與304L型不銹鋼試件的相應(yīng)數(shù)據(jù)非常接近。這些試驗(yàn)結(jié)果是對緊湊型試件在20～28Hz的頻率和R＝0.1的載荷比下測得的。低溫下的疲勞裂紋增長率低于室溫下的疲勞裂紋增長率。
韋爾斯(We11s)、洛格斯登(Logsdon)和科索斯基(Kossowsky)所發(fā)表的退火3l0S型不銹鋼在低溫下的疲勞裂紋增長率補(bǔ)充數(shù)據(jù)也表明，低溫下的疲勞裂紋增長率低于室溫下的疲勞裂紋增長率。實(shí)驗(yàn)還示出了310S型不銹鋼制焊接試件(在焊縫金屬中開切口的試件)的疲勞裂紋增長率試驗(yàn)結(jié)果。焊縫是用有保護(hù)金屬電弧焊(SMAW)法以310S型不銹鋼焊條焊成的。試驗(yàn)是對焊接狀態(tài)的試件在10Hz的頻率下進(jìn)行的。
因此,在
不銹鋼工程選用材料中, 在室溫下應(yīng)選用309S型不銹鋼 ,要是需要低溫和冷加工環(huán)境的鋼材,則應(yīng)選用310S型不銹鋼材料。
當(dāng)然，這里的低溫也是相對了，不是無限制低的。韋爾斯(Wells)等人還用J綜合法測得了3l0S母金屬和焊縫金屬制緊湊型試件在-269℃下的斷裂韌度數(shù)據(jù)。在液態(tài)氦溫度下，母金屬的估計(jì)斷裂韌度值為262MPa.m
1/2，而焊縫金屬的相應(yīng)值為118MPa.m
1/2。在這些試驗(yàn)中，焊縫的斷裂韌度要比母金屬的斷裂韌度低得多。因此，這樣的焊縫是310S型不銹鋼焊件在低溫下的危險(xiǎn)斷裂區(qū)。
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