護環(huán)是通過熱套安裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，對轉(zhuǎn)子端部繞組起著固定、保護、防止變形、位移和偏心作用。以往汽輪發(fā)動機組護環(huán)采用的材料為50Mn18Cr4、50Mn18Cr4WN、50Mn18Cr5等，但是這些材料對潮濕空氣非常敏感，常常發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。而現(xiàn)在普遍采用1Mn18Cr18N奧氏體不銹鋼，這種材料由于低碳和高鉻的成分特點使其具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，同時由于氮元素的加入擴大了室溫下奧氏體相區(qū)，使其不出現(xiàn)鐵磁性。為了解熱套溫度對護環(huán)鋼1Mn18Cr18N組織和性能的影響，在不同的熱處理制度下進行護環(huán)鋼的高溫（100℃）拉伸試驗和室溫沖擊試驗，并借助掃描電鏡和金相顯微鏡對斷口和顯微組織進行分析，以研究護環(huán)鋼裂紋萌生及擴展斷裂機理。
試驗所用1Mn18Cr18N奧氏體不銹鋼取自某公司生產(chǎn)的護環(huán)切向部位，利用紅外碳硫儀（CS800）、等離子光譜儀（ICAP6300）和直讀光譜儀（Metal75-80）測得其主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為C0.079，Si0.21，Mn18.54，P0.017，S0.005，Cr18.82，Ni0.14，N0.62，余量Fe。
分別將試樣隨爐（SGH28-92A箱式電阻爐）加熱到100、200、300、400、500、550和600℃，并保溫1h，空冷。采用OLYMPUS-PMG3金相顯微鏡及S-3700高分辨掃描電鏡觀察試樣的顯微組織。試樣經(jīng)砂紙打磨（200、400、600目）、機械拋光（顆粒度為2.5μm的金剛石噴霧劑）后，用10%過飽和草酸溶液進行電解腐蝕。采用SHIMADZUAG-1型萬能電子拉伸試驗機進行100℃的高溫拉伸試驗，拉伸試樣取自護環(huán)中環(huán)切向部位，為直徑Φ5mm，標(biāo)距25mm的M10螺紋拉伸試樣。沖擊試驗在JB300D沖擊試驗機上進行，沖擊試樣取自護環(huán)內(nèi)切向部位，為標(biāo)準(zhǔn)夏比沖擊V型缺口沖擊試樣，尺寸為10mm×10mm×55mm。
結(jié)果表明：隨加熱溫度的提高，晶粒內(nèi)部滑移線變少，在500℃至600℃晶界及滑移線析出相由點狀或鏈狀向半網(wǎng)狀或全網(wǎng)狀析出；析出物的產(chǎn)生對1Mn18Cr18N鋼的力學(xué)性能影響顯著，當(dāng)加熱溫度提高到500℃（550℃），析出相彌散分布對沖擊（拉伸）性能起到一定的強化作用，當(dāng)加熱溫度提高到600℃，全網(wǎng)狀析出相使晶界弱化造成1Mn18Cr18N鋼的拉伸及沖擊性能急劇下降。斷口分析表明，隨加熱溫度的提高，1Mn18Cr18N鋼斷裂形式由韌性斷裂向準(zhǔn)解理斷裂和脆性斷裂形式轉(zhuǎn)變。