母材晶粒度對釬焊接頭疲勞斷裂的影響

在組織和晶體結構一定的情況下，晶粒度是決定金屬材料機械性能的主要因素。關于晶粒大小對性能的影響已有過很多研究，一般認為較粗大的晶粒可提高持久強度和蠕變強度，而較細小的晶粒則可提高屈服強度和疲勞強度，細化晶粒可以有效地提高疲勞極限（約提高10~20%），延長零件疲勞壽命。對于BNi-5釬料釬焊奧氏體不銹鋼304L來說，由于釬焊溫度過高，不銹鋼晶粒發(fā)生了嚴重長大，為釬焊前后母材晶粒度的變化，抗拉強度也隨晶粒長大顯著下降，不銹鋼304L未焊及焊后晶粒度與抗拉強度的變化。這種況下，晶界界面能起主要作用，單晶表面能可以忽略，即在細晶粒多晶體金屬中，穿晶裂紋擴展的阻力主要來自晶界界面能。細晶粒多晶體金屬總的表面能與晶粒尺寸成反比，所以當晶粒尺寸越小時，裂紋在材料中擴展時所需要克服的總表面能就越大，即晶界對它的阻礙作用也就越大，裂紋因為擴展困難從而減小了擴展速率，因此也就增加了材料的疲勞壽命。相反，晶粒尺寸越大，裂紋在材料中擴展時遇到晶界的頻率就越低，晶界對它的阻礙作用就越小，裂紋擴展速率也就越高，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，相對于未焊的不銹鋼材料而言，晶粒發(fā)生了明顯長大，所以發(fā)生疲勞斷裂時，裂紋擴展時受到晶界的阻礙作用變小，裂紋擴展速率增大，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，在實際生產中，應采用合理的釬焊工藝或使用熔點低的釬焊材料，避免在高于1150℃的釬焊溫度下長時間保溫，減少晶粒的長大程度，以利于延長產品的疲勞壽命，并獲得優(yōu)良的綜合機械性能。http://www.upheartbreakhill.com