【摘要】：在傳統(tǒng)的認(rèn)知中,材料在某一應(yīng)力作用下達(dá)到107周次仍然不會(huì)斷裂,則稱材料有無(wú)限壽命。但在最新的研究中,在應(yīng)力循環(huán)周次大于107周次時(shí),焊接接頭仍會(huì)發(fā)生斷裂,不存在傳統(tǒng)意義上的疲勞極限。綜述了近年來(lái)對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭的超高周疲勞性能的研究成果,包括S-N曲線的特征,斷口特征與裂紋的萌生機(jī)理,超聲沖擊處理對(duì)焊接接頭超高周疲勞性能的影響,最后給出了需要進(jìn)一步的研究方向。
【圖文】：

HotWorkingTechnology2017,Vol.46,No.21(a)(b)(c)圖3圓柱狀接頭和板狀十字接頭的斷口宏觀形貌[18]Fig.3Fracturemorphologiesofcylindricalbuttjointandplatecruciformjoint[18]近年來(lái)結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭超高周疲勞的研究成果進(jìn)行了總結(jié)。1結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭的超高周疲勞行為特征1.1S-N曲線S-N曲線表示材料的疲勞性能，反映了材料疲勞斷裂的情況。根據(jù)文獻(xiàn)[13-17]研究結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭的超高周疲勞性能時(shí)發(fā)現(xiàn)母材和焊接接頭不存在無(wú)限壽命，S-N曲線是連續(xù)下降的，在107周次沒有出現(xiàn)水平平臺(tái)；當(dāng)母材和焊接接頭服役超過(guò)107周次后，試樣還是會(huì)發(fā)生斷裂，如圖1所示。從圖1中還可以發(fā)現(xiàn)焊接接頭的疲勞性能遠(yuǎn)低于母材。在5×106循環(huán)周次時(shí)，焊接接頭的疲勞強(qiáng)度只是母材的47.4%。劉永杰[18]等人研究發(fā)現(xiàn)圓形對(duì)接焊接接頭的S-N曲線是連續(xù)下降的，在107周次沒有出現(xiàn)水平平臺(tái)，當(dāng)母材和焊接接頭服役超過(guò)107周次以后，試樣會(huì)發(fā)生斷裂；板狀十字焊接接頭的S-N曲線有兩個(gè)階段，第一階段是小于107周次，曲線呈現(xiàn)快速下降的狀態(tài)；第二階段是大于107周次，曲線下降緩慢，幾乎呈現(xiàn)水平平臺(tái)，可以近似認(rèn)為板狀十字焊接接頭存在無(wú)線壽命，即疲勞極限。1.2超高周疲勞失效的斷口特征及裂紋的萌生斷口是零件發(fā)生斷裂形成相互匹配的表面[19]。斷口包含裂紋的萌生、擴(kuò)展和完全斷裂過(guò)程的形貌。一般情況下，可以通過(guò)分析斷口來(lái)獲得零件斷裂的性質(zhì)、路徑、過(guò)程等。疲勞斷裂的過(guò)程可以簡(jiǎn)單地描述為：在循環(huán)載荷的作用下，主要受力區(qū)首先發(fā)生塑性變形，隨著應(yīng)力的增大，，有微小的裂紋萌生于薄弱區(qū)，裂紋進(jìn)而逐漸擴(kuò)展，形成清晰可見的宏觀裂紋直至斷裂[20]。疲勞斷口可以分成裂紋源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)、瞬斷區(qū)[2

材有更多的孔隙和缺陷，這是由于在焊接過(guò)程中受到高溫的影響造成的。用SEM（掃描電鏡）觀察未進(jìn)行疲勞試驗(yàn)的焊接接頭焊縫，在焊縫內(nèi)部存在單個(gè)或成堆的氣孔，觀察焊縫的高倍組織可以發(fā)現(xiàn)沿著垂直于散熱面方向反向生長(zhǎng)的晶粒，大部分是柱狀晶，晶粒粗大，而且晶粒之間有間隙。試樣在承受載荷時(shí)，氣孔會(huì)使其有效截面面積減少，截面應(yīng)力會(huì)增大，使得焊接接頭的疲勞強(qiáng)度下降。晶粒間的間隙有可能造成應(yīng)力集中，成為疲勞裂紋源。通過(guò)SEM對(duì)斷裂試樣的斷口進(jìn)行觀察分析，焊接接頭試樣在低周疲勞區(qū)大多在焊接接頭結(jié)合處發(fā)圖1Q345qC鋼及其焊接接頭的S-N曲線[13]Fig.1S-NcurvesofQ345qCsteelanditsweldedjoint[13]450400350300250200150105106107108109失效循環(huán)數(shù)N應(yīng)力σ/MPa焊接接頭試驗(yàn)數(shù)據(jù)母材S-N曲線(50%存活率)焊接接頭S-N曲線(50%存活率)母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)300250200150100500圖2圓柱狀對(duì)接接頭和板狀十字接頭S-N曲線[18]Fig.2S-Ncurvesofcylindricalbuttjointandplatecruciformjoint[18]105106107108109失效循環(huán)數(shù)N應(yīng)力范圍/MPa圓形接頭十字接頭6

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3 ;焊接接頭的強(qiáng)度[J];機(jī)械制造文摘(焊接分冊(cè));2003年05期

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2 張京海;方大鵬;;高強(qiáng)鋼低匹配焊接接頭實(shí)用性研究[A];第十五次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

3 劉俊;;焊接接頭微型剪切試驗(yàn)[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（1998）[C];1998年

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7 孔祥峰;鄒妍;王偉;張婧;;水下焊接接頭腐蝕行為研究[A];中國(guó)腐蝕電化學(xué)及測(cè)試方法專業(yè)委員會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

8 周繼云;桂春;唐毅;;非均質(zhì)焊接接頭中的斷裂力學(xué)參數(shù)計(jì)算研究[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

9 王元良;周友龍;陳輝;;微合金化鋼及其焊接接頭強(qiáng)韌性控制[A];第十五次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

10 鄭承炎;陳道坤;王傳華;;裂解爐管及其焊接接頭的斷裂分析[A];第四屆全國(guó)壓力容器學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1997年

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7 萬(wàn)楚豪;U71Mn鋼焊接接頭疲勞損傷的非線性超聲檢測(cè)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

8 高會(huì)英;復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下焊接接頭的疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究[D];電子科技大學(xué);2016年

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2 馬博;含缺陷焊接接頭完整性評(píng)定工程方法及其輔助評(píng)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安理工大學(xué);2004年

3 隋志強(qiáng);E36-RCW耐蝕鋼焊接接頭力學(xué)性能和耐蝕性的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

4 朱井軍;鋅鍋焊接接頭在450°C鐵飽和鋅浴中長(zhǎng)期浸泡下的腐蝕行為研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 胡新陽(yáng);HG785D鋼焊接接頭的疲勞性能研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

6 滕誠(chéng)信;低碳鋼焊接接頭表面沖擊摩擦改性[D];山東建筑大學(xué);2015年

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10 王德偉;TP310H/T22異種鋼焊接接頭組織與性能的研究[D];安徽工程大學(xué);2015年

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