Creep-Fatigue Interactions in an Austenitic Stainless Steel

Abstract

A phenomenological model of the interaction between creep and fatigue in Type 304 stainless steel at elevated temperatures is presented. The model is based on a crack-growth equation and an equation governing cavity growth, expressed in terms of current plastic strain and plastic strain rate. Failure is assumed to occur when a proposed interaction equation is satisfied. Various parameters of the equations can be obtained by correlation with continuously cycling fatigue and monotonic creep-rupture test data, without the use of any hold-time fatigue tests. Effects of various wave shapes such as tensile, compressive, and symmetrical hold on the low-cycle fatigue life can be computed by integrating the damage-rate equations along the appropriate loading path. Microstructural evidence in support of the proposed model is also discussed.

Résumé

On présente un modèle phénomènoligique de l'interaction de la crique avec la fatigue à haute température, pour l'acier de nuance 304. Le modèle consiste en une première équation décrivant la propagation des fissures et en une deuxième équation décrivant la croissance des cavités, en fonction de la déformation plastique et du taux de déformation plastique du spécimen. On suppose qu'il y a fracture lorsque l'une des deux équations est satisfaite. On peut obtenir les différents paramètres de ces équations à partir des résultats d'essais continus de fatigue (en contrainte cyclique) et d'essais de rupture par propagation des fissures, sans avoir à effectuer des essais de résistance à la fatigue de longue durée. On peut ca1culer l'effet de différents types de contraintes à basse fréquence (en tension, compression, etc.) sur la résistance à la fatigue en intégrant les équations décrivant le dommage fait au specimen en fonction de la contrainte le long de la courbe décrivant celle-ci. On présente également certains faits de nature microstructurale qui supportent le modèle proposé.