焊缝金属解理断裂微观机理

陈剑虹^1,2，曹睿^1,2

1. 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室2. 兰州理工大学材料科学与工程学院

摘 要：本文为低合金高强钢的解理断裂提出了一个新的理论框架:解理断裂不仅决定下平台的冲击韧性,而且对过渡温度区的韧性也起决定性的作用,因为在这个温度区间韧性取决于先前产生的塑性裂纹扩展的长度,而解理断裂终止了塑性裂纹的扩展,从而决定其长度。解理断裂包含3个不间断的阶段:(1)裂纹在第二相颗粒起裂成核;(2)第二相裂纹穿过第二相颗粒和晶粒边界扩展;(3)晶粒裂纹穿过晶粒边界扩展进入相邻晶粒。本理论框架对整个过程进行了诠释:解理断裂的临界事件是在裂纹形成过程中提供最大困难的阶段,它控制了解理断裂过程,并确认了最薄弱的微观组分及其临界尺寸,这个尺寸决定了微观解理断裂应力sf。在断裂过程研究中最为重要的就是揭示各种条件下断裂的临界事件。提出引发解理断裂的3个准则:(1)裂纹起裂成核准则;(2)防止裂纹核钝化准则;(3)裂纹扩展准则。并由这3个准则形成了一个活性区,在活性区中应力和应变的综合作用可以引发解理断裂,这个活性区被用来建立断裂的统计模型。本研究利用这个新的理论框架进行了8%Ni钢焊缝的实例研究,以说明实验研究的结果。

关键词：解理断裂;断裂过程;临界事件;断裂准则;