灰口铸铁焊缝断口分析[1].pdf

文章编号 1000 582x 1999 05 0072 03 灰口铸铁焊缝断口分析 邓 德 安 童 彦 刚 彭 高 峨 梁 伟 重庆大学 机械工程学院 重庆 400044 摘 要 通过灰口铸铁同质电弧冷焊焊缝断口宏观与显微分析 对灰口铸铁 焊缝裂纹的形成及扩展机理进行了探讨 结果表明 灰口铸铁焊缝冷裂纹开裂主 要以准解理断裂方式进行 关键词 铸铁焊缝 断口分析 准解理断裂 中图分类号 TG 407 文献标识码 A 采用同质焊接材料电弧冷焊灰口铸铁时 焊缝金属常易出现冷裂纹 文献 1 通过采用 PRRC裂纹试验装置对灰口铸铁焊缝裂纹产生温度 裂纹发生时间 断裂时应力以及它们与 拘束度的关系进行了定量研究 指出 焊缝在拘束度为 3 960 15 500 N mm mm 条件下 裂 纹温度范围在 79 334e 之间 随着拘束度增大 断裂温度升高 并且认为灰铸铁焊缝断裂 是一种低应力脆性断裂 为了进一步研究铸铁同质电弧冷焊焊缝裂纹性质及裂纹扩展机 理 笔者采用扫描电镜观察了不同断裂温度 对应不同拘束度 下的焊缝断口形貌 对灰口 铸铁焊缝裂纹萌生 扩展提出了一些新见解 1 断口取样 笔者用作扫描电镜观察的试样取自文献 1 试验中的断口试件 分别对应不同的断裂温 度各取一个试样 共六个试样 试样尺寸为 长 20 mm 厚 10 mm 高 14 mm 2 断口分析 2 1 断口宏观观察 对所取得的所有灰铸铁焊缝断口进行宏观观察 总的特征是 断面上几乎没有塑性变 形 断口与主应力方向垂直 断口平直无剪切唇区 断口有较强的金属光泽 仔细观察断口 发现焊缝根部处色泽较深暗 有的还有氧化色彩 而且此区无明显金属光泽 其宏观平面与 拉伸应力 即拘束应力 方向垂直 而且有圆弧形花样 从受力情况分析 该区存在较大的应 力集中 可以初步断定 这一区域就是裂纹源 见图 1 所示 裂纹源以外的其它断面有明显 金属光泽 断面十分平直 呈结晶状 而且有的断面上 还有二次裂纹 见图 2 从宏观上 看 灰口铸铁焊缝属于较典型的脆性断裂 1999 年 9 月 重庆大学学报 自然科学版 Vol 22 第 22 卷第 5 期Journal of Chongqing University Natural Science Edition Sep 1999 收稿日期 1998 04 22 作者简介 邓德安 1968 男 湖北天门人 讲师 硕士 从事金属焊接材料研究 图 1 裂纹源 图 2 断口宏观形貌 2 2 断口显微分析 通过扫描电镜对不同温度下断口进行微观观察 发现不同温度下对应的焊缝微观断口 形貌各有不同 见图 3 图 6 图 3 334 e 时断口 图 4 246 e 时断口 图 5 167 e 时断口 图 6 79 e 时断口 在较高温度下开裂的灰铸铁焊缝断口 如在 334 e 时 其断面上有较多的微观塑性变 性的痕迹 撕裂棱的密度较大 说明在断裂过程中 吸收的能量较多 在较低温度下的断口 如在 79 e 时 其断口上微观塑性变形相对较少 撕裂棱相对稀疏 表明在裂纹失稳扩展时 吸收能量较少 从 79 334 e 的温度范围内获得的所有断口 从裂纹失稳扩展这一断裂过 程而言 都以准解理断裂方式进行 仅仅是断面上撕裂时所产生的塑性变形约有差别 这是 因为在不同温度下 灰铸铁焊缝的机械性能略有不同 2 较高温度下塑性稍好 因而焊缝开 裂时塑性变形相对较大 在较低温度下 焊缝塑性相对更差 因而焊缝开裂时难以产生塑性 变形 213 灰铸铁焊缝裂纹扩展过程分析 灰铸铁焊缝在冷却过程中 冷却到一定温度后 在根部应力集中最大处 首先启裂形成 裂纹源 裂纹源处断裂途径与整个焊缝失稳扩展的断裂途径有所不同 前者属于晶间开裂 73 第 22卷第 5 期 邓德安 等 灰口铸铁焊缝断口分析 图 7 后者属于穿晶开裂 图 7 裂纹源处的断口形貌 图 8 石墨处形成的微裂纹 裂纹源在拘束应力作用下 在裂纹尖端附近形成一个高应力应变区 由于灰铸铁焊缝 同质焊缝中存在着片状石墨 而石墨与基体之间结合强度很低 因而石墨就会在高应力应变 作用下与基体分离 形成微裂纹 如图 8 所示 基体金属产生了一定的微观塑性变形 并与 石墨片产生了分离 随着拘束应力进一步增大 微裂纹就会扩展 彼此相连或与主裂纹相 连 并产生一定微观塑性变形 形成撕裂棱 当主裂纹扩展到一定尺寸 拘束应力达到一定 水平后 裂纹就会高速失稳扩展 a 裂纹源受应力作用 b 主裂纹前沿存在高应力应变区 c 石片与基体分离形成微裂纹 d 微裂纹扩展与主裂纹相连 图 9 裂纹扩展过程示意图 在文献 1 所介绍的试验中 可以观察到焊缝在未完全失稳扩展之前 就能听到由焊缝 金属中发出的细小而清脆的金属开裂声音 说明裂纹产生后并不是立即扩展 而是要经过一 段时间后才失稳扩展 而且在焊缝完全开裂前 能多次听到焊缝金属开裂的细小而清脆的 声音 这表明焊缝在开裂的过程中 裂纹不断的起裂 扩展 再起裂 再扩展 直至焊缝完 全断裂 裂纹扩展过程可用图 9 表示 3 结论 1 灰口铸铁焊缝冷裂纹失稳扩展是以准解理断裂方式进行的 2 灰口铸铁同质焊缝裂纹扩展经历起裂 扩展 再起裂 再扩展 断裂的多次开裂 过程 参考文献 1 邓德安 凌泽民1 采用平板刚性裂纹试验装置研究灰口铸铁同质焊缝裂纹性质 J 焊接 1998 4 5 9 2 于功利1 铸铁的高温应力 应变行为 J 钢铁研究学报 1992 4 2 37 40 下转 126 页 74 重庆大学学报 自然科学版 1999年 1997 17 VERTEL CORP Accessing TMN Through Web based Enterprise Management M USA White Paper 18 芩贤道 安常青 网络管理协议及应用开发 M 北京 清华大学出版社 19981 19 AESCLEVER CORP Expert Systems Network Management M CD http www aesclever com 20 USAMA M FAYYAD Advances in Knowledge Discovery and Data Mining M AAAI Press 1996 21 CHEN MING SYAN Data Mining An Overview from Database Perspective J Machine Learning 1997 10 21 The New Trend of Network Management Web based Network Management LI Chu min WU Zhong fu WANG Kang Network Centerof Chongqing University Chongqing 400044 China ABSTRACT WEB Web based Network Management is new trend of Network Management Features of WBM and related international standards are described AI environment integrates with WBM is the next trend of network management too Integrated and intelligent WBM system will be de veloped in the futare KEYWORDS network mangagement artificial intelligence web 责任编辑 吕赛英 上接 74页 Fractographic Analysis of Grey Cast Iron Weld Cracking DENG De an TONG Yan gang PENG Gao e LIANG Wei College of Mechanical Engineering Chongqing University Chongqing 400044 China ABSTRACT In this paper the fracture of grey cast iron weld has been observed by SEM and the mechanisms of the cracking initation and progression have been discuss