在测试高温合金对接氩弧焊接头疲劳性能时发现, 其疲劳寿命远低于对应合金的光滑试样 , 并且疲劳源全部产生在焊接接头的熔合区,进而疲劳裂纹扩展导致接头疲劳失效。由原位拉伸观察得出焊接接头微观组织的复杂性和接头各区域组织分布特点, 表明疲劳破坏过程不同于静拉伸,材料在交变负荷下,与静负荷相比,内部的滑移不均匀性将更大。研究表明即使是同一金属组织,在不同的塑性变形基础上,也会导致不同程度的形变强化 。高温合金焊接接头的熔合区内明显的组织不均匀状态将加剧疲劳裂纹的萌生,这样,这个区域将成为该类接头疲劳性能较为薄弱的部位。 应用中发现高温合金焊接结构的破坏常以低周疲劳为主。目前一般报告裂纹常发生于焊接接头的焊趾部位,其主要原因是焊接接头的宏观残余拉伸应力和应力集中的影响。但在磨去焊趾的原位拉伸试验中发现,试样也往往断于焊缝内靠较弱一方合金的熔合区内。在不同焊接状态下的疲劳断口检查中发现,疲劳源常见于熔渣夹杂、表面缺陷和熔合区的早期形变硬化处,这与焊接接头原位拉伸中观测到的结果一致。高温合金焊接过程中,在多元金属扩散不够充分的一般条件下,在焊缝熔合区部位易于形成金属间化合物的脆性相,而导致焊缝弱化。因此改善焊接质量,尤其是表面质量非常重要,有利于减轻焊趾的不利影响。
3 结 论 (1) 板状试样原位拉伸表明高温合金熔化焊接接头焊缝处静拉伸强塑性良好,应变达17.5%,焊缝中部具有明显的形变强化效应。试样断裂形貌与应力状态密切相关,在平面应力状态下,裂纹形成于晶内缺陷和晶界交汇处,以延性破坏为主,在试样棱角处,由应力集中造成的复杂应力状态和加工硬化共同作用导致脆性断裂。 (2) 不同高温合金母材的熔化焊接接头中,存在两个不同的熔合区,在原位拉伸试验中发现焊缝有不均匀颈缩现象,其中与GH3030熔合区的抗拉强度较弱,是接头力学性能较薄弱的部位。 (3) 高温合金熔化焊接接头内部存在的微观组织不均匀性, 尤其是在熔合区, 其微观组织不均匀及其中的晶界夹杂物是使该类接头疲劳性能弱化的部位,将使接头在疲劳试验过程中与焊趾共同作用易致应力集中和应变硬化,从而诱发疲劳裂纹。
|