16MND5钢单轴棘轮疲劳行为试验研究

来源：核动力工程杂志2025年第1期北京时间：

作者：莫旭阳, 朱明亮, 张尚林, 杨立才, 陈尧, 轩福贞

单位：1.华东理工大学机械与动力工程学院，上海，200237；2.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，成都， 610213；

摘要：本文旨在分析材料在不同循环载荷作用下的棘轮演化规律，以指导核电站关键部件的寿命预测及结构完整性评价。针对国产反应堆压力容器用16MND5锻造贝氏体钢，在350℃下开展一系列对称和非对称应力控制试验，研究了应力幅和平均应力对棘轮行为的影响。结果表明：该合金在对称与非对称应力循环载荷下均表现出棘轮效应。应力幅值和平均应力的增加降低了疲劳寿命。循环演化表现出初始循环硬化，然后循环软化，最后加速软化。相同应力幅下，平均应力的引入促进了软化。棘轮应变不随拉伸平均应力的增加而单调增加，存在一个最不利的平均应力导致棘轮-疲劳交互最为明显。断口形貌分析表明，根据应力水平的大小，试样可分为疲劳失效和发生较大塑性应变的棘轮失效。

关键词：16MND5钢, 应力循环, 棘轮效应, 棘轮-疲劳交互, 断口形貌

基金资助：国家自然科学基金（52205173）；四川省自然科学基金（2023NSFSC0912）