-196℃奥氏体不锈钢母材与焊缝的动态断裂韧性

第3 3卷

第 4期

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Vo l _ 3 3, No . 4 J u 1 .,2 0 1 3

2 0 1 3年 7月

EXP LOS I ON AND SHOC K W AVES

文章编号：1 0 0 1— 1 4 5 5 ( 2 0 1 3 ) 0 4— 0 3 8 1— 0 6

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1 9 6。 C奥氏体不锈钢母材与焊缝的动态断裂韧性 潘建华 ,陈学东 ,韩 豫。

( 1 .中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计国家重点实验室，安徽合肥 2 3 0 0 2 7; 2 .合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心，安徽合肥 2 3 0 0 3 1; 3 .宁波工程学院机械工程学院，浙江宁波 3 1 5 0 1 6 )

摘要：在一1 9 6℃对￥ 3 O 4 O 8奥氏体不锈钢的母材和焊缝进行了夏比摆锤冲击实验，采用改进的柔度变化率法得到了低温下不锈钢母材夏比试样的起裂点。结果表明，采用改进的柔度变化率法得到的结果比采用传统的柔度变化率法得到的结果更准确。根据实验得到的载荷一位移曲线，结合采用 S c h i n d l e r法和关键曲线

法各自所得结果的优点，得到了不锈钢母材的动态裂纹扩展阻力曲线 (动态 R曲线 )。依据不锈钢焊缝在低温动载下的载荷一位移曲线及其断裂特征，通过线弹性断裂力学计算获得其动态断裂韧性。 关键词：爆炸力学；动态断裂韧性；夏比冲击实验；奥氏体不锈钢；低温；改进的柔度变化率法； S c h i n d l e r 法；关键曲线法；动态裂纹扩展阻力曲线 中图分类号：0 3 8 2 . 3 国标学科代码：1 3 0 3 5 3 0 文献标志码： A

测量和验证不锈钢常温下的断裂韧性需要基于积分或裂尖张开位移的弹塑性断裂韧性方法 l 1 J。

夏比 V型缺口( C VN)试样在工程中使用极广泛，因此人们对使用 c VN试样计算保守的动态断裂韧性 和动态裂纹扩展阻力曲线 (动态 R曲线 )很感兴趣，并进行了大量的研究工作。目前对深冷环境下￥ 3 0 4 0 8奥氏体不锈钢母材和焊缝材料的动态断裂韧性报道较少。由于奥氏体不锈钢广泛用于低温压力

容器等设备，当深冷工况下的奥氏体不锈钢容器等设备受到外来碰撞、爆炸、波动等冲击作用时，就要涉及结构材料动态断裂的性能评估。一般而言，金属材料在常温和低温下表现出来的力学性能差别较大，因此研究深冷工况下奥氏体不锈钢母材和焊缝的动态断裂行为具有一定的实用价值。一些学者基于积分研究了不同材料的动态断裂韧性和动态一 R曲线。s . s a t h y a n a r a y a n a n等采用 S c r e e n i v a— s a n法、 R a y法和 S c h i n d l e r法分别研究了不同程度冷作硬化 9 C r一 1 Mo钢的动态断裂韧性，通过比较用

不同方法得到的结果，认为采用 S c h i n d l e r法得到的动态断裂韧性最可靠。P . R . S c r e e n i v a s a n等 _ 4 通过夏比冲击实验研究了 2 . 2 5 C r一 1 Mo再热器管头的动态断裂韧性和冲击转变特性。G. Ma g u d e e s wa r a n 等_ 5 采用 S c h i n d l e r法和线弹性断裂力学法研究了 3种不同材料焊接接头的动态断裂韧性，得到了较满意的结果。D . L . Ru d l a n d等使用切口落锤撕裂实验试样得到载荷一位移曲线结合基于 e t a因子的塑性积分增量方程得到了 X7 0管线钢的动态裂纹扩展阻力曲线。姜风春等采用小角度冲击标定法对裂纹动态起裂点进行了标定，获得了船用 9 2 1 A钢的动态断裂韧性。许泽建等采用实验一数值法对 2种高强钢三点弯曲试样在 Ho p k i n s o n压杆的冲击载荷下进行了动态测试并得到了 2种材料的动态断裂韧性。本文中在一1 9 6℃对￥ 3 o 4 o 8奥氏体不锈钢的母材和焊缝进行夏比摆锤冲击实验，采用改进的

柔度变化率法 _ 9 得到不锈钢母材夏比冲击试样的起裂点。根据实验得到的载荷一位移曲线，结合采用 S c h i n d l e r法和关键曲线法 l _】。。得到接近不锈钢母材真实的动态一 R曲线。依据不锈钢焊缝在低温动载

下的载荷一位移曲线及其断裂特征，通过线弹性断裂力学计算获得其动态断裂韧性。

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收稿日期：2 0 1 2— 0 5— 2 2;修回日期： 2 0

1 2— 0 8— 1 3

基金项目：合肥通用机械研究院青年科技基金项目( 2 0 1 1 0 1 1 2 6 8 ) 作者简介：潘建华 ( 1 9 8 l一 ),男，博士研究生。

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