采用成組法和升降法,對(duì)板厚0.8 mm的SUS301L-DLT與板厚2 mm的EN1.4318+2G軌道車輛用不銹鋼激光搭接焊接頭分別在室溫空氣環(huán)境、-40℃低溫空氣環(huán)境和3.5%NaCl水溶液環(huán)境中進(jìn)行剪切拉伸疲勞試驗(yàn),繪制S-N曲線并進(jìn)行斷口形貌分析。試驗(yàn)結(jié)果表明:在循環(huán)壽命為1×10⁷條件下,與空氣環(huán)境相比,-40℃低溫環(huán)境下不銹鋼激光搭接焊接頭的剪切拉伸疲勞強(qiáng)度提高57.8%,而在3.5%NaCl水溶液中接頭疲勞強(qiáng)度降低25.5%。激光焊接頭的疲勞裂紋均起始于搭接下板內(nèi)側(cè)靠近焊縫應(yīng)力集中處,沿下板厚度方向擴(kuò)展直至斷裂,其中在瞬時(shí)斷裂區(qū)存在大量韌窩,呈韌性斷裂特征。 

【文章來源】：熱加工工藝. 2020,49(21)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

焊接接頭升降法試驗(yàn)結(jié)果

并結(jié)合升降法疲勞試驗(yàn)計(jì)算得到的中值疲勞極限結(jié)果，繪制S-N曲線如圖3所示。由圖3可以看出，在S-N曲線中可將疲勞強(qiáng)度σ和壽命N表示的區(qū)域分為兩部分，位于S-N曲線上部為疲勞斷裂區(qū)域，下部則為不發(fā)生疲勞失效區(qū)域。疲勞S-N曲線可為焊接接頭疲勞評(píng)定和設(shè)計(jì)提供可靠的試驗(yàn)依據(jù)。2.4 疲勞斷口

不銹鋼激光搭接焊接頭在-40℃低溫環(huán)境和3.5%Na Cl水溶液中的剪切拉伸疲勞斷裂位置及斷口形貌特征分別如圖4所示。有關(guān)文獻(xiàn)研究表明，不銹鋼激光搭接焊接頭下板內(nèi)側(cè)靠近焊縫處有較嚴(yán)重的應(yīng)力集中[11]，而疲勞裂紋一般起始于應(yīng)力較高的位置。由圖3可以看出，在軸向剪切拉伸疲勞載荷作用下，不銹鋼激光搭接焊接接頭在-40℃低溫環(huán)境下和3.5%Na Cl腐蝕環(huán)境下的疲勞裂紋都起始于搭接下板內(nèi)側(cè)靠近焊縫應(yīng)力集中處，并沿下板厚度方向擴(kuò)展直至斷裂。在瞬時(shí)斷裂區(qū)，均存在大量的韌窩形態(tài)，呈韌性斷裂特征。對(duì)于不銹鋼在低溫下的疲勞性能研究表明，低溫環(huán)境降低了金屬組織的層錯(cuò)能，同時(shí)使得位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的熱激活效應(yīng)下降，阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致材料疲勞強(qiáng)度提高[12]。另外，低溫環(huán)境降低了材料的堆垛層錯(cuò)能，使得奧氏體組織的穩(wěn)定性下降，促進(jìn)了馬氏體相變的產(chǎn)生。裂紋萌生后大量馬氏體圍繞裂紋尖端形成且吸收了裂紋尖端的應(yīng)變能，并通過產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力抑制了裂紋的擴(kuò)展，局部的硬化材料和減少裂紋張開位移，尤其在較高循環(huán)應(yīng)變幅時(shí)，低溫下位錯(cuò)趨于形成胞狀結(jié)構(gòu)，加大了位錯(cuò)間的摩擦阻力，從而使疲勞壽命和強(qiáng)度都有所提高[13]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬材料低溫疲勞研究進(jìn)展與展望[J]. 付裕.  中國科技信息. 2018(07)
[2]激光參數(shù)對(duì)高強(qiáng)度不銹鋼搭接焊接結(jié)構(gòu)和斷裂行為的影響[J]. 劉偉,王松,宋慧娟,林基安,夏海濤,劉亞嬌.  北京交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
[3]核級(jí)不銹鋼高溫水腐蝕疲勞機(jī)制及環(huán)境疲勞設(shè)計(jì)模型[J]. 吳欣強(qiáng),徐松,韓恩厚,柯偉.  金屬學(xué)報(bào). 2011(07)
[4]18%Cr-12%Mn-0.55%N高氮奧氏體不銹鋼低溫性能與組織穩(wěn)定性[J]. 徐明舟,王立軍,王建軍,劉春明.  東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(01)
[5]奧氏體不銹鋼絲激光焊接頭的組織與力學(xué)性能[J]. 李洪梅,孫大千,王文權(quán),宣兆志.  焊接學(xué)報(bào). 2009(06)
[6]不銹鋼車體的焊接工藝及發(fā)展[J]. 李剛卿,韓曉輝.  機(jī)車車輛工藝. 2004(01)
[7]氯化物溶液中不銹鋼腐蝕疲勞裂紋初始萌生的過程機(jī)理[J]. 吳蔭順,謝建輝,汪軒義,方智,曹備,張琳.  腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 1999(01)
[8]常溫及低溫下奧氏體不銹鋼低循環(huán)變形行為的研究[J]. 黨霆,陳成澍,陶佑卿.  西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 1991(03)

碩士論文
[1]搭接非熔透激光焊接不銹鋼車體板材疲勞性能研究[D]. 夏海濤.北京交通大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3508944