热作模具钢的高温热机械疲劳寿命预测

摘要

研究热作模具钢在应力控制下的等温疲劳和同相热机械疲劳寿命 ,发现在相同的应力幅下 ,同相 (最高温度5 5 0℃ ,最低温度 2 5 0℃ )热机械疲劳寿命低于上限温度的等温 (温度 5 5 0℃ )疲劳寿命。这表明在相同的应力幅下 ,热机械疲劳比等温疲劳产生更严重的损伤 ,用最高温度下的等温疲劳寿命代替热机械疲劳寿命并不一定得到可靠的结果。在等温疲劳条件下 ,疲劳裂纹主要为穿晶萌生与扩展 ,而在热机械疲劳条件下 ,疲劳裂纹主要沿晶萌生与扩展。文中还以Chaboche高温疲劳损伤模型为基础 ,考虑损伤系数是最高温度和温度范围的函数来评价载荷控制下材料的热机械疲劳寿命。在热机械疲劳试验中 ,考虑温度变化产生的附加内应力 ,因此每一循环的损伤不仅是最大应力和平均应力的函数 ,而且与最高温度和温度循环范围有关。根据累计损伤的等效温度法 ,取最大温度为等效温度。热作模具钢在热机械疲劳过程中 ,由热循环产生的附加损伤通过损伤指数系数表示。结果表明 。