Published July 1974 | Version v1
Journal article

Study of the fatigue crack growth in low carbon austenitic stainless steels 304L and 316L

  • 1. CEA Centre d'Etudes Nucleaires de Saclay, 91 - Gif-sur-Yvette (France). Service de Recherches Metallurgiques Appliquees

Description

The propagation of fatigue cracks in austenitic steels of type Z2CN1810 (304L) and Z2CND1712 (316L) was studied at room temperature. The main results are as follows: — The crack propagation rates generally follow Paris' law. — Under the same loading conditions, 304L steel exhibits a lower resistance to fatigue crack propagation than 316L steel. — The influence of the mean stress is complex. It appears that the crack length plays a more significant role than predicted by Paris' law. A formulation of this type seems more appropriate. — In comparison to results presented by various authors regarding normal carbon steels (304), a higher propagation rate is noted in the low carbon steels studied here (304L). The variation of the stress intensity factor (ΔK0) leading to a propagation rate of 10^-5 cm cycle^-1 is approximately 23 MPa √m for 304L and 27-28 for 304. — A threshold for non-propagation (after 5 x 10^6 cycles) due to fatigue (ΔKs) is observed for both materials. This threshold is generally low (5 to 10 MPa √m). It decreases linearly with R and is higher for 316L steel than for 304L steel. — The cracking is generally transgranular. However, intergranular fracture zones are encountered, corresponding to very low propagation rates, that is, close to the stopping zones determining ΔK s.

Abstract (French)

On a étudié à la température ambiante la propagation de fissures par fatigue dans les aciers austénitiques du type Z2CN1810 (304L) et Z2CND1712 (316L). Les principaux résultats sont les suivants : — Les vitesses de propagation des fissures par fatigue suivent globalement la loi de Paris — Dans les mêmes conditions de sollicitations, l'acier 304L présente une plus faible résistance à la propagation de fissure par fatigue que l'acier 316L. — L'influence de la contrainte moyenne est complexe. Il semble que la longueur de fissure intervienne d'une manière plus importante que ne le prédit la loi de Paris. Une formulation du type semblerait mieux adaptée. — Par comparaison aux résultats présentés par divers auteurs concernant les aciers à carbone normal (304) on note une vitesse de propagation plus élevée dans les aciers à bas carbone étudiés ici (304L). La variation du facteur d'intensité de contrainte (ΔK0) conduisant à une vitesse de propagation de 10-5 cm cycle -1 est voisine de 23 MPa √m pour le 304 L et 27-28 pour le 304. — On observe pour les 2 matériaux un seuil de non-propagation (après 5 x 106 cycles) par fatigue (ΔKs). Ce seuil est généralement bas (5 à 10 MPa √m). Il dépend d'une manière linéaire-ment décroissante de R et est plus élevé pour l'acier 316L que pour l'acier 304L. — La fissuration est généralement transcristalline. On rencontre cependant des zones de rupture intergranulaire qui correspondent à de très faibles vitesses de propagation c'est-à-dire proches des zones d'arrêt déterminant le ΔK s.

Additional details

Additional titles

Original title (French)
Etude de la propagation de fissures par fatigue dans des aciers inoxydables austenitiques a bas carbone du type 304L et 316L

Publishing Information

Journal Title
Revue de Physique Appliquée
Journal Volume
9
Journal Issue
4
Series
Rev. Phys. Appl.
Journal Page Range
683-690
ISSN
0035-1687

Conference

Title
Conference on applications of fracture mechanics.
Dates
28 Nov 1973.
Place
Cadarache, France.

INIS

Country of Publication
France
Country of Input or Organization
France
INIS RN
6192063
Subject category
S36: MATERIALS SCIENCE;
Resource subtype / Literary indicator
Conference
Descriptors DEI
CRACKS; FRACTURE PROPERTIES; STAINLESS STEEL-304L; STAINLESS STEEL-316L
Descriptors DEC
ALLOYS; CARBON ADDITIONS; CHROMIUM ALLOYS; CHROMIUM STEELS; CHROMIUM-NICKEL STEELS; CORROSION RESISTANT ALLOYS; HEAT RESISTING ALLOYS; IRON ALLOYS; IRON BASE ALLOYS; MECHANICAL PROPERTIES; NICKEL ALLOYS; STAINLESS STEELS; STEELS

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