近年来,随着现代工业的高速发展,工业设备开始逐渐向超大型化或者小型化、轻量化两条路线发展,这对于设备的结构及材料的强度提出了巨大的挑战。TP347H钢一直以来由于其优秀的抗晶间腐蚀能力以及较高的许用应力和蠕变断裂强度,被用于制作耐高温的机械设备部件,在炼油行业得到广泛应用。因此,研究TP347H的疲劳循环特性,探究疲劳裂纹萌生及扩展规律,对于提高TP347H疲劳寿命,延长机械设备使用年限,降低疲劳失效事故发生频率意义重大。首先对TP347H标准疲劳试件进行常温疲劳试验,设置应变幅为0.16%、0.18%、0.20%、0.22%、0.24%,研究应变幅值对于疲劳寿命的影响。同时跟踪并记录各组疲劳试验过程中应变与应力数据,探究材料的疲劳循环特性。通过试验研究发现:随着加载应变幅的增加,试件的疲劳总寿命呈递减趋势,且应变幅越大,试件的疲劳总寿命下降越缓慢,直至保持恒定。对各组疲劳试验应力应变数据分析可得:随着加载应变幅值的减小,半寿命周期的迟滞回线变窄,面积减小,疲劳寿命对应增加。在疲劳试验过程中,试件所受循环应力随循环周期的增加首先迅速下降,之后在较长时间内保持稳定趋势,TP347H材料表现出良好的循环软化特性。将标准疲劳试件缺口处进行打磨抛光处理,并使用10%草酸溶液电解浸蚀出奥氏体组织。对处理好的试件进行0.2%应变幅下的低周疲劳试验,采用中断试验法在金相显微镜下跟踪疲劳裂纹的萌生及扩展情况,并观测显微组织对裂纹生长过程的影响。对试验数据整理研究发现:疲劳裂纹一般萌生于材料内部微观组织结构不连续区域,如孔洞、晶界等。初始疲劳裂纹扩展方向与载荷轴方向夹角约为45°,之后裂纹开始沿垂直于载荷轴方向扩展。在疲劳裂纹扩展过程中发现两种不同类型的裂纹合体行为,同时相邻裂纹彼此间还会产生干涉作用,导致只有部分裂纹逐步扩展成主裂纹。疲劳裂纹在晶粒中总是沿着有利的滑移面进行扩展,当疲劳裂纹扩展到晶界时,裂纹会在晶界处转动一定角度后进入相邻晶粒,转动角度由相邻晶粒中有利滑移面夹角决定。最后采用ANSYS Workbench有限元软件对TP347H材料进行有限元数值模拟,对多维应力状态下试件进行静力学分析及疲劳分析。由分析结果可得:试件缺口处应力与应变变化最为复杂,也最为集中,同时缺口处的疲劳循环寿命最低,最易发生疲劳失效,与疲劳试验结果相符。