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发电机护环一般采用Mn18Cr18N奥氏体不锈钢制成,为使其满足更高强度要求,需经过冷变形强化。然而在单向拉伸强化过程中,Mn18Cr18N奥氏体不锈钢的屈强比已逐渐趋近于1,极大地限制了单向拉伸冷变形强化的强化能力。所以,Mn18Cr18N奥氏体不锈钢在复杂加载条件下冷变形的力学行为与微观机理的研究具有重要的现实意义。本文内容如下:首先,针对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢进行单向加载试验,得到了其单向加载拉伸和压缩时的应力应变曲线,分析其强化机理和规律。其次,研究了Mn18Cr18N奥氏体不锈钢小应变幅循环加载时的包申格效应。分析了预应变方式、预应变量和循环周次对包申格效应的影响。试验结果表明:Mn18Cr18N钢在正反向加载过程中存在包申格效应。包申格效应在预应变0.005到0.08范围内,总体上随着应变幅的增大而减小。预应变方式对Mn18Cr18N钢的包申格效应影响不大。Mn18Cr18N钢的包申格应力参数βσ在第一周到第二周增幅最快,之后增幅变缓并趋于稳定。然后,对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢大应变下的复杂加载力学行为进行了研究。采用压缩拉伸连续加载变形试验方法,即第一阶段压缩变形量0%-40%,第二阶段拉伸至断裂,研究了Mn18Cr18N奥氏体不锈钢的室温压拉变形行为。结果表明,随着压缩量的增大,后续拉伸阶段的屈服应力和均匀塑性变形最大拉伸应力、断面收缩率和延伸率均呈先增大后减小的变化规律。临界压缩量25%处,拉伸屈服应力和最大拉伸应力达到最大值,分别约为1039.97和1439.20 MPa;试样的断面收缩率和延伸率也达到最大值,分别为68.99%和73.80%。OM和SEM微观组织和断口形貌表明,当压缩量小于临界值时,拉伸试样断口宏观形貌呈典型的杯锥状,微观形貌呈韧窝状的韧性断裂,微观组织为变形拉长的晶粒组织特征;当压缩量超过临界值时,拉伸试样断口宏观形貌比较平齐,微观形貌为无韧窝状的结晶状特征,微观组织为包含大量孪晶的等轴晶粒组织。TEM分析表明,压缩量较小时,位错通过滑移形成不同密度的位错组态;反向加载拉断后,仍能观察到位错的堆积。压缩量较大时,形成两个方向交割的孪晶;反向加载拉断后,孪晶呈平行排列,且伴有高密度位错缠结。最后,对Mn18Cr18N钢循环变形时的强化和软化特征进行了研究。发现循环应力高于单向加载时的应力,说明材料可以循环加载得到强化。不同初始应变量下单次应变交替时,补偿强化应变区随初始应变量的增大而增大。一味地增加循环周次对Mn18Cr18N钢的强度提升帮助不大。在制定循环加载强化工艺时,最好选用缩径-胀形工艺。并得到了护环反复加载强化工艺三维参考图。