Metall. Mater. Trans. A：钢焊接过程中热裂纹的机理模型

【引言】

目前关于热裂纹的机理研究都是从铝合金开始，然后应用到钢铁材料的。但由于铝合金和钢铁材料在凝固顺序以及固液两相温度差等方面的差别，所以有必要对钢铁材料热裂纹的形成进行系统的研究，进而找到热裂纹的机理和临界值或者找到热裂纹形核并扩展的结构特点。钢铁材料热裂纹的研究对于像焊接以及增材制造等凝固速度快的加工工艺具有重要意义。

【成果简介】

近日，莱斯特大学的H.B.Dong（通讯作者）在Metallurgical and Materials Transactions A发表了最新的研究成果“A Three-Stage Mechanistic Model for Solidification Cracking During Welding of Steel”。在该文中，研究人员通过对热裂纹的原位同步X射线分析和断面分析，提出了钢材钨极惰性气体保护焊热裂纹的形成机理模型。

【致歉：很抱歉，未能找到通讯作者H.B.Dong的确切中文名字，小编表示诚挚的歉意！】

【图文导读】

图1 实验过程示意图

（a）用于变形测量的原位摄影装置示意图

（b）典型原位摄影图

（c）焊后对热裂纹的三维重建

图2 热裂纹在凝固阶段的示意图

图3 Gleeble热塑性测试结果

图4 热裂纹形核位置的原位同步X射线

图5 裂纹起始位置图

（a）图4中裂纹起始位置的X射线断层摄影图

（b）断裂表面SEM图

（c）放大的断裂表面SEM图

（d）断裂表面晶界富集低熔共晶的SEM图

图6 裂纹扩展阶段

（a）热裂纹分布的X射线断层摄影图

（b）枝晶断裂的SEM图

（c）晶间溶质富集区的SEM放大图

图7 宏观裂纹图

（a）柱状裂纹生长路径的X射线断层摄影图

（b）柱状树枝晶断裂形态的SEM图

图8 热裂纹形成机理模型

【小结】

钢材焊接热裂纹形成分为三个阶段：（1）晶间热裂纹的形核（2）裂纹通过晶间断裂层进行合并（3）树枝晶间热裂纹的扩展

文献链接：A Three-Stage Mechanistic Model for Solidification Cracking During Welding of Steel（Metallurgical and Materials Transactions A，2018，doi.org/10.1007/s11661-018-4529-z）。

本文由材料人编辑部金属组 杨树 供稿，材料牛编辑整理。

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