304不锈钢激光焊接接头组织性能及断裂机理研究

目的研究工艺参数对接头微观组织及力学性能的影响规律,观察断口形貌并揭示断裂机理。方法基于生产实际,采用激光焊接技术对304不锈钢进行平板对接试验,利用金相显微镜、扫描电镜和背散射电子衍射等手段观察不同焊接参数下的接头微观组织,利用拉伸试验机及显微硬度仪测试其力学性能;通过疲劳试验机测试不同应力下的疲劳寿命,并绘制相应的S-N曲线;使用扫描电镜观察并分析疲劳断口的形貌特征。结果焊缝中心由等轴状奥氏体和针状铁素体组成,熔合区以柱状晶的形式向焊缝中心生长。激光功率及焊接速度越大,柱状晶的尺寸越小。当激光焊接功率为1390W、焊接速度为13 mm/s、离焦量为-10mm时,304不锈钢激光焊接接头的力学性能最好,此时的抗拉强度为785.9MPa、伸长率为75.6%,拉伸断口呈典型的韧性断裂特征。在高应力水平(350MPa和500MPa)下,疲劳断口由裂纹萌生区、裂纹扩展区和瞬时断裂区组成,焊缝具有优良的抗疲劳性能。结论焊接速度越快、焊接功率越小、离焦量为负,得到的焊接接头硬度越高,由于细晶强化及加工硬化的双重作用,接头达到了最佳力学性能。