晶界结构对奥氏体不锈钢低周疲劳性能的影响(4)
（1） 反复再结晶：先后进行20%至30%的形变和再结晶退火，并多次重复该过程的处理工艺。再结晶退火时间一般不超过20分钟。
（2） 单步再结晶：对材料进行50%至70%的中等变形后，在较高温度下进行1至2分短时回火。
（3） 反复应变退火：对材料进行2%至6%的较小变形后，在较高温度进行几分钟的短时退火并多次重复该过程；或对材料进行较小变形后，在低温下进行1至20h较长时间的退火处理。由于变形量小，在退火过程中不足以提供再结晶所需动力，材料不会发生再结晶，因而该工艺实质上是一种回复过程。
（4） 单步应变退火：进行6%至8%的小变形或仅利用材料中的残余应变作为退火过程中的驱动力，在较低温度下进行数十小时退火。采用这些工艺都能够提高晶界移动性，促使特殊CSL晶界的形成，并最终达到提高材料性能的目的。可见，不同变形量的形变和随后的不同热处理工艺的复合运用就是晶界工程的实现途径。表2总结了部分文献中报道的晶界工程形变热处理工艺[12]。
表2 晶界工程实现的途径
途径 形变量/% 热处理温度/℃ 时间 重复处理次数
反复再结晶 20-30 0.5-0.8Tm 10-15min 3-7
单步再结晶 50-70 1000 10-15min 1
反复应
变退火 3
6 925 7min
275℃-14h+375℃-7h 4
单步应变退火 6-10 900-927 2-96h 1
1.4 材料的低周疲劳
1.4.1 材料疲劳概述
在工程应用中，很多构件是在交变载荷下工作的，比如常见的曲轴、齿轮、连杆、弹簧以及风塔构件、桥梁等，在交变载荷下材料会逐步的累积损伤、产生裂纹及裂纹逐渐扩展，直到最终产生构件的破坏，这就是材料的疲劳破坏行为。据统计，80%的机械构件的破坏都是由疲劳损伤引起的，且疲劳破坏很容易造成巨大的经济损失和人身伤害，危害非常大。因此工程技术领域对材料的疲劳行为非常重视，并从力学、材料学等方面开展疲劳研究，力图减少疲劳所带来的损害。在几百年的研究进程中，疲劳研究有了很大的进展，也逐渐成为材料强度领域中重要的组成部分。
与常见的静载荷或一次性冲击断裂相比，疲劳断裂有其自身的特点，第一，疲劳是一种低应力循环延迟断裂，所谓延迟断裂即是具有寿命的断裂，其断裂应力水平往往低于材料抗拉强度，甚至低于材料的屈服强度。断裂寿命随应力大小不同而变化，在应力较大时寿命短，反之寿命长。第二，材料的疲劳断裂一般是脆性断裂，在疲劳过程中，材料所受的载荷不会很大，所以在疲劳断裂前不会发生明显的塑性变形，它是在长时间的疲劳累积损伤过程中，经过裂纹萌生与扩展突然发生的，是一种潜在的危险性脆性断裂。第三，材料的疲劳性能对缺陷非常敏感，因为疲劳破坏从局部开始，所以其对缺陷高度敏感。缺口等容易引起应力集中，易增加材料的损伤程度，而组织缺陷也易降低材料的局部强度，这些都极大的影响了材料的抗疲劳性能。
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