相比于传统的奥氏体不锈钢,铁素体不锈钢兼具耐高温、耐应力腐蚀和抗热疲劳性能优异的特点,且由于不含镍或含少量镍,具有相对低的经济成本,因此已经在汽车排气系统得到了广泛的应用。由于长期在高温环境中频繁的启动-运行-停止,汽车排气系统在使用中必然遭受到静态载荷和循环载荷的共同作用,循环蠕变破坏直接影响元件的使用寿命。目前国内外针对不锈钢循环蠕变的研究,大多集中在奥氏体不锈钢上,有关体心立方晶体的铁素体不锈钢的循环蠕变行为研究鲜有报道,尤其是对其微观机理的研究还很匮乏。本课题针对两种汽车排气系统中广泛使用的B409及B429Mo超纯铁素体不锈钢的静态蠕变和循环蠕变行为进行研究,利用扫描电子显微镜（SEM）对断裂后的断口形貌进行观察,揭示静态蠕变及循环蠕变的断裂模式,利用透射电子显微镜（TEM）对断裂后的微观组织结构进行观察,揭示静态蠕变及循环蠕变的变形机制,以期为铁素体不锈钢的合理开发和安全使用提供可靠的理论依据。静态蠕变实验结果表明,B409及B429Mo铁素体不锈钢的静态蠕变行为受外加应力的影响,随外加应力的增大,最小蠕变速率增大,蠕变断裂寿命缩短;相同条件下,B429Mo不锈钢的最小蠕变速率低,蠕变断裂寿命长,B429Mo不锈钢具有比B409不锈钢更高的蠕变抗力;B409和B429Mo不锈钢的最小蠕变速率与外加应力之间的关系符合Dorn定律,蠕变应力指数分别为2.34和4.22;两种不锈钢的蠕变断裂寿命和最小蠕变速率之间的关系符合Monkman-Grant关系;静态蠕变的断口形貌的扫描电子显微分析表明,B409不锈钢静态蠕变断裂后蠕变区存在沿晶断裂特征以及大量的蠕变孔洞,断裂模式表现为沿晶和穿晶混合断裂,B429Mo不锈钢静态蠕变断裂后蠕变区存在大量蠕变孔洞,断裂模式为穿晶断裂。循环蠕变实验结果表明,B409和B429Mo铁素体不锈钢均发生了循环蠕变减速现象。最大外加应力和保持时间对两种不锈钢的循环蠕变行为有显著的影响:保持时间相同时,最小蠕变速率随最大外加应力的增大而增大;最大外加应力相同时,最小蠕变速率随保持时间延长而增大。相同条件下,B429Mo不锈钢具有明显高于B409不锈钢的循环蠕变抗力。两种不锈钢均表现出高于各自静态蠕变应力指数的循环蠕变名义应力指数。两种铁素体不锈钢的循环蠕变断裂寿命与最小蠕变速率之间的关系均可用Monkman-Grant关系描述。循环蠕变的断口形貌的扫描电子显微分析表明,B409和B429Mo不锈钢的循环蠕变断裂模式均属于穿晶断裂,且在循环蠕变裂纹扩展区均可以观察到台阶和蠕变孔洞,说明两种不锈钢的循环蠕变断裂是疲劳损伤和蠕变损伤交互作用的结果;随着保持时间的延长,两种不锈钢循环蠕变断口表面上的蠕变孔洞数量增多,蠕变损伤的作用越来越强。利用透射电子显微镜观察可知,B409和B429Mo铁素体不锈钢的静态蠕变断裂后均以位错网络及亚晶为主。B409不锈钢的亚晶内为位错网络,晶界处可见位错塞积,引起晶界处应力集中,晶界处有较少第二相粒子析出,晶界强度较弱,其静态蠕变变形机制主要是晶界滑移。B429Mo不锈钢的静态蠕变后亚晶内为滑移带,晶界处析出大量的第二相粒子,阻碍晶界滑移,其静态蠕变变形机制主要是位错攀移。B409铁素体不锈钢在650?C及不同保持时间的循环蠕变后,其微观组织结构以位错网络和亚晶为主,循环蠕变的变形机制主要是位错的滑移与交滑移,随着保持时间的延长,晶界析出第二相粒子减少,亚晶内逐渐呈现出位错网络。B429Mo铁素体不锈钢在650?C及不同保持时间的循环蠕变后,其微观组织结构以位错网络和亚晶为主,循环蠕变的变形机制主要为位错的滑移和交滑移,随着保持时间的延长,亚晶内呈现出一系列的滑移带。在最大外加应力处的保持时间是影响循环蠕变变形的主要因素,保持时间越长,循环蠕变变形中蠕变分量的作用越突出。