D406A钢焊接接头断裂韧度测试-1

发表时间:2017-8-17 2:04:52 文章来源:广德教育网 www.codmst.com

第27卷第11期2006年11月

焊 接 学 报

Vol. 27 No. 11November 2006

D406A 钢焊接接头断裂韧度测试

邹吉权, 荆洪阳, 霍立兴

1, 2

1

1

(1. 天津大学材料科学与工程学院, 天津 300072; 2. 天津职业大学机电工程与自动化学院 300402)

摘 要:根据英国标准BS7448断裂韧度试验标准, 采用多试样法, 测试了D406A 超高强度钢焊接接头的J -R 曲线。取尺寸为B (板厚) 2B 、缺口方向为板厚方向、带预制疲劳裂纹的标准试样进行三点弯曲试验。测试试件焊缝和热影响区的载荷 施力点位移曲线, 从而得到J 积分。然后对数据点进行拟合得到J -R 曲线, 计算出J 积分临界值, 从而解决了由于板厚不足而无法直接测试焊接接头临界应力强度因子的问题, 为固体火箭发动机壳体设计提供依据。

关键词:超高强度钢; 焊接接头; J 积分; 阻力曲线

中图分类号:TG404 文献标识码:A 文章编号:0253-360X(2006) 11-091-04

邹吉权

0 序 言

表1 D 406A 钢的化学成分(质量分数, %)

随着空间技术的发展, 飞行器的发动机等高压容器都广泛采用了超高强度钢薄壁焊接结构, 但与

[1]

此同时, 脆断事故时有发生。研究表明, 这些脆断事故大多发生在焊接接头部位, 这是因为接头部位的组织、力学性能极不均匀, 并且可能存在气孔、夹渣、裂纹等缺陷。因此研究其接头部位的断裂性能具有重要的意义。

D406A 钢是为固体火箭发动机壳体设计需要而研制的超高强度钢, 采用双真空冶炼(VI M +VAR) , 其含碳量较低, 强度与韧性匹配合理。火箭发动机壳体采用焊接结构。该钢种母材的断裂韧度已有测试, 但焊接接头的断裂韧度的测试研究尚未见报导。近几年, 英国焊接研究所提出了BS7448标准, 即! 测定金属材料K I C 、极限C OD 和极限J 积分值方法?

[2]

Table 1 Chemical compos ition of D406A steel

C 0. 29

Si 1. 66

Mn 0. 85

Cr 1. 10

Ni 0. 25

Mo 0. 44

V

S, P

Fe

0. 09#0. 01余量

表2 D406A 钢的力学性能

Table 2 M echanical properties of D406A steel

屈服强度R eL MPa 1320. 0

抗拉强度R m MPa 1643. 0

断后伸长率A (%) 9. 5

2 试样制备

2. 1 试样形状与尺寸及制备

采用三点弯曲标准试样(SENB) , W B 名义上等

于2, 裂纹长度a 名义上等于厚度B , 并且在0. 45~0. 55W 之间。

试样尺寸取钢板原始厚度, 按原始厚度确定试样的尺寸。沿着钢板的轧制方向(纵向L -T ) 截取试样。试样形式如图1所示, 其中L 为试件长度, S 为跨距。

试样经最终热处理(930?油淬, 300?回火2h ) 和精加工之后, 用线切割机制备疲劳裂纹引发缺口, 钼丝直径为0. 12mm 。缺口位置如图2所示, 分别开在焊缝中心和热影响区, 热影响区缺口与[5]

[4]

, 该标准把K I C 、COD 和J I C 三个断裂力学参量

[3]

的测试统一起来, 受到了国际焊接学会的重视, 并予以推广应用。现已被国际标准局采纳。文中的研究即采用英国标准BS7448Part 4, 用J 阻力曲线测得D406A 钢焊接接头的弹塑性断裂参量J 0.2BL , 从而为固体火箭发动机壳体设计提供依据。

1 母材的化学成分与力学性能

母材的化学成分见表1, 力学性能见表2。

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