15-5PH是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼

含碳(C)0.07,

15-5PH不銹鋼

硅(Si)1.00,錳(Mn)1.00,

磷(P)0.040,

硫(S)0.030,

鎳(Ni)3.50-5.50,

鉻(Cr)14.00-15.50,

銅(Cu)2.50-4.50,

鈮(Nb)0.15-0.45,

其他-.

機(jī)械性能

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抗拉強(qiáng)度σb(MN/m2) >=550

屈服強(qiáng)度σs(MN/m2) >=200

伸長率δ5（%）〉=40

收縮率ψ（%）〉=55

硬度 ：≤187HB;≤90HRB;≤200HV

如果用于700℃的高溫，15-5PH 應(yīng)該是可以勝任的，因為它既是奧氏體不銹鋼，又是應(yīng)用很廣泛的奧氏體熱強(qiáng)鋼，不過最好不要超過750℃，其熱處理為固溶處理，即加熱至1000℃以上，保溫一定時間 后水淬，再采用高于使用溫度60~100℃做時效等。

15-5PH不銹鋼(1)

。由于其擁有良好的可加工性和高強(qiáng)度，在大氣環(huán)境下具有良好的耐腐蝕性，廣泛應(yīng)用于航空、航天的發(fā)動機(jī)零部件上。航空發(fā)動機(jī)安裝系統(tǒng)具有承受發(fā)動機(jī)重量、傳遞發(fā)動機(jī)的推力到吊架以及承受側(cè)向載荷等作用，運(yùn)行時受到各種形式的載荷，發(fā)動機(jī)的軸向載荷通過機(jī)匣和轉(zhuǎn)子軸承結(jié)構(gòu)傳遞至發(fā)動機(jī)前部，再通過安裝系統(tǒng)的推力拉桿傳遞至主安裝節(jié)支座上，以確保發(fā)動機(jī)及飛機(jī)正常運(yùn)行。該材料用于安裝系統(tǒng)的推力拉桿，推力拉桿通過電子束焊接的方式將力傳遞至主安裝節(jié)支座，推力拉桿受軸向往復(fù)拉壓應(yīng)力作用，易發(fā)生疲勞斷裂。采用焊接結(jié)構(gòu)替代螺栓連接可以減輕發(fā)動機(jī)的重量，同時還可以提高轉(zhuǎn)子組件的剛性與強(qiáng)度。對于該類焊接零件，影響其疲勞性能的因素比較多，除了15-5PH材料本身的特性外，焊接方式、焊接接頭結(jié)構(gòu)、焊縫余高等也會對結(jié)構(gòu)的疲勞性能帶來影響，通過疲勞試驗確定材料的疲勞壽命和斷裂行為，為結(jié)構(gòu)件使用壽命提供依據(jù)，指導(dǎo)材料加工工藝改進(jìn)，對于15-5PH不銹鋼焊接件進(jìn)行疲勞考核具有十分重要的意義。

15-5PH是馬氏體、析出硬化、鉻鎳銅不銹鋼，具有很好的表面光滑性和尺寸穩(wěn)定性。加工工藝性好，力學(xué)性能優(yōu)良，耐一般腐蝕環(huán)境。早在九十年代中期開始推廣該鋼鐘。

為達(dá)到上述目的，結(jié)合工況，選取推力拉桿用15-5PH不銹鋼電子束焊接件作為疲勞性能研究對象，獲得所需的疲勞性能參數(shù)和疲勞破壞模式，用于支撐后續(xù)分析。

1試驗材料與方法

1.1試驗材料和尺寸

試驗用15-5PH馬氏體沉淀硬化不銹鋼化學(xué)成分如表1所示。試驗件為弧形板狀結(jié)構(gòu)，采用電子束焊接方式焊接而成，其尺寸結(jié)構(gòu)如圖1所示，試樣厚度為3 mm，焊縫寬度為5 mm。熱處理狀態(tài)為H1025，在常溫下的拉伸性能為：屈服強(qiáng)度≤1130 MPa，抗拉強(qiáng)度≤1276 MPa，彈性模量為197 GPa。

1.2試驗設(shè)備

試驗采用100 kN Sicotec高頻疲勞試驗機(jī)，試驗機(jī)動態(tài)載荷為±50 kN，靜態(tài)載荷為±100 kN，通過共振方式加載。由于試驗件為弧形板狀結(jié)構(gòu)，開發(fā)試驗件夾具如圖2所示。試驗件兩端均配有上下墊片。該夾具的主要作用是使試驗器載荷通過試驗件軸心，保持同心，且不在夾持端產(chǎn)生過大應(yīng)力集中。