如在第6章中讨论的,失延裂纹(DDC)是最经常在全奥氏体焊缝金属和热影响区中观察到的一种固态晶间断裂。虽然DDC也可能在可变拘束度试验和微裂纹弯曲试验中发生,可是它正好发生在稍低于液化裂纹发生的温度区间,所以难于确认,也难于定量化。热延性试验也可用于检测对DDC的敏感性,但对检测DDC起裂的灵敏度低。
为了更好地对DDC敏感性进行定量化,2002年Nissley和Lippold[12,13]在俄亥俄州立大学开发了应变—断裂(STF)试验方法。STF试验采用一根狗骨形拉伸试件,在其拉伸部分应变测量标距的中心用GTA焊一个焊点。通过控制焊接电流下降的梯度,使焊点在可控的凝固条件下生成,这样在焊点中形成了沿径向排列的迁移晶粒边界。图10-21示出了一根STF试件的示意图。
然后在Gleeble热-力模拟试验机上,以不同的温度和应变进行试验。对于不锈钢,典型的试验温度和应变范围分别是650~1200°C(1200~2190°F)和0~20%。试件在经过特定的温度-应变组合试验后,用一台50倍的双筒显微镜来确定是否产生了裂纹。如果产生了裂纹,则对出现在试件表面的裂纹计数。用测得的数据可以画出一根应变-温度包络线,从而确定可能发生DDC的区间。由测得的曲线也可以得到导致开裂的应变阈限值(εmin)和失延的温度区间(DTR)图10-22示出了310钢、304钢和超级奥氏体不锈钢AL6XN的温度-应变曲线。由图可知310钢具有最高的DDC敏感性,因为在15%应变时DTR高达400°C,而εmin仅5%。
图10-21 应变—断裂试件的示意图,用GTA在其标距中心焊一个焊点(www.xing528.com)
图10-22 三种奥氏体不锈钢的应变—断裂试验结果
应变—断裂试验对于在DDC温度范围内晶界裂纹的起裂非常灵敏,从而说明这种试验对于研究焊缝金属和热影响区中的高温脆化是很有用的工具。在写本书时,此工作还在俄亥俄州立大学继续进行以进一步优化这个试验。试验也可用于研究影响失延裂纹敏感性的合金成分和其他冶金参量。
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