母材晶粒度對(duì)釬焊接頭疲勞斷裂的影響

在組織和晶體結(jié)構(gòu)一定的情況下，晶粒度是決定金屬材料機(jī)械性能的主要因素。關(guān)于晶粒大小對(duì)性能的影響已有過(guò)很多研究，一般認(rèn)為較粗大的晶粒可提高持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度，而較細(xì)小的晶粒則可提高屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，細(xì)化晶?？梢杂行У靥岣咂跇O限（約提高10~20%），延長(zhǎng)零件疲勞壽命。對(duì)于BNi-5釬料釬焊奧氏體不銹鋼304L來(lái)說(shuō)，由于釬焊溫度過(guò)高，不銹鋼晶粒發(fā)生了嚴(yán)重長(zhǎng)大，為釬焊前后母材晶粒度的變化，抗拉強(qiáng)度也隨晶粒長(zhǎng)大顯著下降，不銹鋼304L未焊及焊后晶粒度與抗拉強(qiáng)度的變化。這種況下，晶界界面能起主要作用，單晶表面能可以忽略，即在細(xì)晶粒多晶體金屬中，穿晶裂紋擴(kuò)展的阻力主要來(lái)自晶界界面能。細(xì)晶粒多晶體金屬總的表面能與晶粒尺寸成反比，所以當(dāng)晶粒尺寸越小時(shí)，裂紋在材料中擴(kuò)展時(shí)所需要克服的總表面能就越大，即晶界對(duì)它的阻礙作用也就越大，裂紋因?yàn)閿U(kuò)展困難從而減小了擴(kuò)展速率，因此也就增加了材料的疲勞壽命。相反，晶粒尺寸越大，裂紋在材料中擴(kuò)展時(shí)遇到晶界的頻率就越低，晶界對(duì)它的阻礙作用就越小，裂紋擴(kuò)展速率也就越高，疲勞壽命也就越短。

1190℃下保溫15min釬焊后的不銹鋼304L，晶粒平均尺寸為50μm左右，相對(duì)于未焊的不銹鋼材料而言，晶粒發(fā)生了明顯長(zhǎng)大，所以發(fā)生疲勞斷裂時(shí)，裂紋擴(kuò)展時(shí)受到晶界的阻礙作用變小，裂紋擴(kuò)展速率增大，疲勞壽命縮短。疲勞壽命隨晶粒尺寸變化的理論公式為。

所以，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)采用合理的釬焊工藝或使用熔點(diǎn)低的釬焊材料，避免在高于1150℃的釬焊溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫，減少晶粒的長(zhǎng)大程度，以利于延長(zhǎng)產(chǎn)品的疲勞壽命，并獲得優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。http://www.linshuojixiekeji.cn