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影響大口徑厚壁鋼管機械性能最有效方法之一，是借助于適當的熱處理。另一個方法是借助材料的機械處理或在外部載荷下使之變形。更有效的還是機械處理和熱處理的適當的結合。通常稱為熱機械處理。疲勞就是對這個過程影響最敏感的性能之一。

機械處理改善304大口徑厚壁鋼管疲勞性能的一個重要途徑就是利用晶粒流變的擇優(yōu)取向。不僅晶粒沿著范性流變的方向延伸，而且304大口徑鋼管的缺陷如夾雜、偏析和孔洞等也沿流變方向延伸。雖然沿縱向能減少它們的有效應力集中，但卻相應地沿橫向增加。如把機械處理的不銹鋼用于疲勞，則重要的是，流線須沿對于主應力方向的適當方向而取向。流線方向對兩種厚壁鋼管的疲勞強度的重要意義。厚壁鋼管是由普通棒材加工的，其流線是縱向的，可是伴隨厚壁管的應力集中引起的主應力卻橫過這些流線，使疲勞壽命降低。如果304大口徑厚壁鋼管由鐓鍛制成，則流線有利于外加應力的方向，于是獲得了較高的疲勞壽命。在軸承環(huán)中，適當的晶粒流變方向也是重要的。結構的流線取向相對于所加應力來說是不適當的；晶粒流變和應力方向之間的關系則是有利的，改善了疲勞抗力，因為主正切應力是與流線平行的。

大多數情況下，在已加工厚壁鋼管的材料中，流線方向是固有的，有時是與機件本身的細節(jié)相一致。用標準棒材磨削成的以及用機床滾壓的螺紋流線方向。在滾壓過程中能引起范性流變而發(fā)展成正切于根部半徑的表面流線。由于在根部的主應力也是正切的，所以在滾壓的大口徑厚壁鋼管中得到了有利的配合，并獲得了改進的疲勞壽命。滾壓已成為改善緊固304大口徑厚壁鋼管疲勞強度最有效的方法之一。這種效果，部分地也是由于存在有利的殘余應力，這將在后面加以討論。

在影響304大口徑厚壁鋼管疲勞性能的熱機械處理中，一個重要途徑就是提供一種有利的彌散體。在一些金屬系中，時效中機械處理為非常細小的質點的沉淀提供形核的位置。這些質點可能有一個強化又韌化的效應。二者對于良好的疲勞性能都是有利的。對每種304大口徑厚壁鋼管的冶金需要分別加以研究，并且這門科學才剛剛開始取得有益的結果。在參考文獻中談到可把熱機械處理應用到一種厚壁鋼管上。經不同程度冷軋并隨后時效的材料與經時效而無預先冷軋的材料相比，顯著地增加了合金的拉伸強度和塑性。在這種情況下，冷軋30%隨后在1600°F時效200小時的材料獲得最大的強度。延伸率同時從6.5070增加到9%。