镁处理对CGHAZ冲击韧性及裂纹扩展的影响

摘要：

通过镁处理Q345GJ钢引入含镁的复合夹杂物,研究其对大线能量焊接(线能量为100 kJ/cm)粗晶热影响区(CGHAZ)组织和断裂韧性的影响.结果显示,试验钢经镁处理后CGHAZ韧性值明显提高(冲击功由56 J提高到108 J).主要原因为,镁处理钢在CGHAZ焊接热循环冷却过程中优先形成含镁的复合夹杂物,作为高表面能的惰性基体,其周围形成的贫锰区和高能应变场共同促进针状铁素体(AF)形核,AF体积分数为(82.9±2.0)％,宽度为(0.96±0.1)μm(无镁处理钢对应为(32.4±1.5)％、(3.13±0.2)μm);研究了大线能量焊接后CGHAZ冲击试样中微孔的形成及裂纹扩展,两种试验钢夹杂物附近均存在大量位错,变形过程中位错通过夹杂物时形成位错环堆积引起局部应力集中;当应力积累到无法使相邻晶粒的位错源开启时,不利于滑移取向上的应力达到临界值导致微孔的产生,相邻微孔在外力作用下连接形成裂纹.无镁处理钢CGHAZ区域微孔更为密集,受力后更易形成微裂纹.镁处理钢CGHAZ区域大角度晶界比例为80.2％、几何必要位错密度(GND)为0.806、局部取向差分布值(KAM)为0.912(无镁处理钢对应为71.9％、0.896、0.956),CGHAZ中细小且交叉自锁的AF组织阻碍了微孔扩张,抑制裂纹的扩展,提高了试验钢的冲击韧性.裂纹扩展遇到大角度晶界AF时会发生转折导致裂纹扩展路径延长,扩展过程能量消耗增大,韧性值增加.

关键词：镁处理、CGHAZ、冲击韧性、微孔、裂纹扩展

所属期刊栏目：58

分类号：TG142.1;TG457.11;TF703.54

资助基金：国家自然科学基金;高等学校学科创新引智计划资助项目

在线出版日期：2023-02-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：141-152