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本论文由华能国际电力股份有限公司科技项目“620℃高效超超临界机组材料的运行跟踪及选材优化研究”资助,主要对620℃超超临界机组汽轮机转子钢FB2的常规力学性能、低周疲劳及断裂特性进行了试验研究,旨在为620℃机组转子的寿命评估、安全性评定提供技术依据。本论文研究了FB2转子钢的常规力学性能,包括室温和620℃下的拉伸性能、冲击性能、韧脆转变温度、硬度、微观组织,时效对常规力学性能的影响规律,重点研究了FB2转子钢子在室温、550℃和620℃下的低周疲劳特性与断裂特性。本文获得了如下结论:FB2转子锻件室温Rp0.2≥700MPa,不同部位拉伸性能均匀。随着温度的升高,FB2的强度降低,但在620℃仍保留较高强度;FB2转子钢的室温冲击吸收能量KV2为20J,620℃下KV2为100J,断口形貌转变温度FATT50为70℃,表明FB2转子钢的室温脆性较大;FB2转子钢拉伸性能、冲击性能和硬度时效至10000h性能劣化幅度小,表明FB2具有良好的时效稳定性;在低周疲劳条件下,FB2转子钢表现为循环软化,室温、550℃和620℃应变-寿命关系均满足Manson-Coffin模型,温度一定时,FB2的稳定阶段的塑性应变能ΔWp与循环周次Nf呈幂函数关系;FB2转子钢的室温和620℃下的断裂韧度KIC为分别80.4MPa·m1/2、123.6MPa·m1/2;FB2转子钢的微观组织为完全回火马氏体组织,高密度位错和大量弥散析出相是FB2强化的重要原因,由于B元素的添加,FB2中大尺寸BN析出。本论文获取了FB2转子钢室温、550℃和620℃的低周疲劳应变-寿命曲线,该曲线可用于FB2转子钢疲劳寿命的估算;获取了FB2转子钢的室温、550℃和620℃的断裂韧度KIC,可为FB2转子缺陷的安全评定提供依据;获取了FB2转子钢室温、高温塑性应变能与循环周次之间的定量关系,该关系可用于校核FB2转子钢的疲劳寿命。