采用标准紧凑拉伸试样对比了超低碳贝氏体钢激光电弧复合焊接接头的电弧主导区、激光主导区、热影响区和母材区的疲劳裂纹扩展速率,总结了各微区疲劳裂纹的扩展特征,分析了裂纹扩展路径发生偏折的原因。结果表明:随着应力强度因子增大,各微区的裂纹扩展速率均提高,但热影响区和母材区裂纹扩展速率的增长率随着应力强度因子的升高而减慢;当应力强度因子较低时,各区疲劳裂纹扩展速率由快到慢的顺序为母材、热影响区、电弧主导区、激光主导区;随着应力强度因子升高到一定值,各区疲劳裂纹扩展速率由快到慢的顺序变为激光主导区、电弧主导区、母材、热影响区;裂纹在热影响区内扩展时的扩展方向会发生明显偏折,并随着应力强度因子增大而产生大量二次裂纹,在焊缝的裂纹中仅发生小幅偏折,这与材料的成分和组织不均匀有关;通过观察各微区的断口认为二次裂纹的产生与硬质相颗粒有关,二次裂纹的产生也是疲劳裂纹扩展速率变化的重要原因。

为研究低温下高速列车用耐候钢激光-MAG复合焊接头的断裂行为,通过低温断裂韧性试验获得接头焊缝、热影响区和母材的断裂韧度J_m。采用Boltzmann函数进行拟合分析,得到各区的韧脆转变温度。结果表明:随着温度降低,接头各区域的断裂韧性呈降低的趋势,母材的低温韧性优于焊缝的低温韧性;焊缝区的韧脆转变温度约为-65.9 ℃,热影响区的韧脆转变温度约为-70.4 ℃,均高于母材(-81.9 ℃)。通过对微观组织和断口形貌的对比分析,阐明了激光-MAG复合焊接头各区域的微观断裂机理,焊缝金属较低的低温断裂韧性主要是由晶粒粗大和存在粗大的先析铁素体造成的。