This paper focuses on the low cycle fatigue (LCF) behaviour of reduced activation ferritic/martensitic steels irradiated to a displacement damage dose of up to 70 dpa at 330–337 °C in the BOR 60 reactor within the ARBOR 2 irradiation programme. The influence of neutron irradiation on the fatigue behaviour was determined for the as-received EUROFER97, pre-irradiation heat-treated EUROFER97 HT and F82H-mod steels. Strain-controlled push–pull loading was performed using miniaturized cylindrical specimens at a constant temperature of 330 °C with total strain ranges between 0.8% and 1.1%. Comparison of the LCF behaviour of irradiated and reference unirradiated specimens was performed for both the adequate total and inelastic strains. Neutron irradiation-induced hardening may have various effects on the fatigue behaviour of the steels. The reduction of inelastic strain in the irradiated state compared with the reference unirradiated state at common total strain amplitudes may increase fatigue lifetime. The increase in the stress at the adequate inelastic strain, by contrast, may accelerate fatigue damage accumulation. Depending on which of the two effects mentioned dominates, neutron irradiation may either extend or reduce the fatigue lifetime compared with the reference unirradiated state. The results obtained for EUROFER97 and EUROFER97 HT confirm these considerations. Most of the irradiated specimens show fatigue lifetimes comparable to those of the reference unirradiated state at adequate inelastic strains. Some irradiated specimens, however, show lifetime reduction or increase in comparison with the reference state at adequate inelastic strains.
本論文は、ARBOR 2照射プログラムの一環としてBOR 60原子炉内で330～337°Cにおいて最大70 dpaの変位損傷線量まで照射された低放射化フェライト/マルテンサイト鋼の低サイクル疲労(LCF)挙動に焦点を当てたものである。中性子照射が疲労挙動に及ぼす影響は、未照射のままのEUROFER97、照射前に熱処理を施したEUROFER97 HT、およびF82H-mod鋼について評価された。小型化試験片を用いたひずみ制御の引張-圧縮負荷試験を、全ひずみ範囲0.8%～1.1%で一定温度330°Cにて実施した。照射材と未照射の参照材のLCF挙動の比較は、適切な全ひずみおよび非弾性ひずみの両方について行われた。中性子照射による硬化は、鋼の疲労挙動に様々な影響を及ぼし得る。共通の全ひずみ振幅において、照射状態では未照射の参照状態と比較して非弾性ひずみが減少するため、疲労寿命が増加する可能性がある。一方、適切な非弾性ひずみにおける応力の増加は、疲労損傷の蓄積を加速させる可能性がある。前述の2つの効果のどちらが支配的であるかに応じて、中性子照射は未照射の参照状態と比較して疲労寿命を延長または短縮し得る。EUROFER97およびEUROFER97 HTについて得られた結果は、これらの考察を裏付けるものである。適切な非弾性ひずみにおいて、ほとんどの照射試験片は未照射の参照状態と同等の疲労寿命を示した。しかしながら、一部の照射試験片では、適切な非弾性ひずみにおいて参照状態と比較して寿命の減少または増加が観察された。