焊接接头组织对疲劳裂纹扩展路径的影响研究

摘要

对窄间隙焊接接头各个区域的疲劳裂纹扩展路径进行了系统研究,探究了各个区域微观组织对裂纹扩展路径的影响.疲劳裂纹扩展试验结果表明,在相同的疲劳载荷条件下,焊缝区的疲劳裂纹扩展速率最慢,门槛值最高,抗疲劳裂纹扩展性能最好.结合微观组织分析,发现疲劳裂纹在焊缝区扩展时穿过了以粒状贝氏体组织为主的等轴晶区和柱状晶区,韧性较好的等轴晶和一定角度的柱状晶晶界的阻碍作用延缓了裂纹扩展的速率.以马氏体为主的热影响区组织中,疲劳裂纹路径较为曲折:当裂纹尖端停留在组织较为均匀的细晶区时,裂纹受到的阻碍作用相对较小,其路径也相对平直;当裂纹扩至粗晶区时,粗大的马氏体板条对裂纹扩展有较强烈的阻碍作用,在板条垂直于裂纹扩展方向时,裂纹在扩展过程中出现分叉的现象;当裂纹呈现出向焊缝区扩展的趋势时,焊缝区所具有的相对较高的抗疲劳裂纹性能,使得裂纹再次偏折回热影响区内进行扩展.研究成果可为深入理解微观组织对疲劳性能的影响提供参考.