超声冲击对P355NL1钢焊接接头超高周疲劳性能影响

焊接是重要的制造技术,在工业生产和国民经济中起着十分重要的作用。在世界主要的工业国家，其焊接结构占钢产量的50%~60%。疲劳失效是金属结构失效的主要形式之一，根据统计，由疲劳失效引起的金属结构失效占失效结构的90%。在传统的认知中，材料在某一应力作用下达到107周次仍然不会断裂，则称材料有无限寿命。然而随着高速铁路的发展，机车上某些结构或零部件的实际使用寿命需要达到107~1010周次。

华东交通大学的学者通过超声疲劳试验探究超声冲击对P355NL1钢焊接接头超高周疲劳性能的影响。结果表明，由疲劳S-N曲线可知，在105~109寿命区间内，冲击态试样的疲劳性能要高于焊态试样，在1.0×108的疲劳寿命下，焊态试样的疲劳强度为139MPa，冲击态的疲劳强度为217MPa，冲击态疲劳强度相较于焊态提高了56%，这表明超声冲击可以明显提高焊接接头的疲劳强度。利用扫描电镜(SEM)观察断口形貌可以发现，裂纹源位于焊接接头焊根区表面。P355NL1钢焊接接头疲劳断裂为准解理断裂，超声冲击可以提高焊接接头的疲劳强度，但不会改变其疲劳失效机理。超声冲击可以降低焊根处应力集中，引入有益压应力和表面晶粒细化，从而提高焊接接头的疲劳强度。