Page 39 - 理化检验-物理分册2025年第一期

任绪凯，等：柔性砂带磨削Q370R钢焊接接头组织结构与应力状态

图 2 不同处理状态焊接接头表层（110）的 X 射线衍射图谱
与试样W、WH相比，焊接磨削态接头试样WG 示。由图4可知： 经柔性磨削加工后的焊接接头表面
表现出截然不同的（110）衍射峰形状。试样表面 具有纳米级晶畴，尺寸约为64 nm；在10~75 μm层
（110）峰的衍射强度较低，且Kα 1 与Kα 2 完全重叠， 深处，晶畴大小为亚微米级，即100~1 000 nm；更大
表明试样存在组织结构缺陷，晶体完整性较差。随 层深处（>75 μm） 的晶畴尺寸为微米级。焊接态和
着层深的增加，衍射峰开始出现Kα 1 与Kα 2 分离，衍 焊接热处理态试样的晶畴尺寸沿钢板厚度方向无明
射强度逐渐增加，至200 μm层深处，其衍射峰与试 显变化，大小约为3.7 μm。上述结果表明，柔性砂带
样W、WH的衍射峰形状基本一致。试样WG的（110） 磨削变形层呈现梯度的、纳米至微米级的晶畴尺寸
衍射峰形状特征及其随层深的演变说明：柔性砂带 分布，且变形诱导的晶粒细化有利于提高接头的力
磨削加工过程中，试样表层发生了非均匀塑性变形， 学性能。
变形程度沿钢板厚度方向逐渐减小。
不同处理状态焊接接头表层的衍射峰积分宽度
分布如图 3 所示。由图 3 可知：试样W和试样WH
的（110）衍射峰积分宽度约为0.1°，略高于Si粉末标
样的0.075°（设备宽化效应），说明这两种状态材料
的晶体完整性较好，与图2（a）和2（b）中衍射峰的
Kα 1 、 Kα 2 分离相吻合。相比之下，试样WG表层的
衍射峰积分宽度较大，表面高达0.375°， 并沿钢板厚
度方向逐渐减小，在140 μm层深处，其大小与试样
W和试样WH的积分宽度相当，说明柔性砂带磨削
加工诱导的变形层厚度约为140 μm。 图 4 焊接磨削态接头表层的晶畴尺寸分布
焊接磨削态接头表层的晶畴尺寸分布如图4所 焊接磨削态接头表层的微观应变分布如图5所
示。显然，磨削变形层的组织结构具有较大的微观
应变（表面具有最大应变，约0.33%），其沿钢板厚度
方向逐渐减小，在140 μm层深处基本减小为0。因
为未发生塑性变形，试样W和试样WH的组织结构
中不存在微观应变。X射线衍射分析所得的微观应
变与磨削加工诱导形成的位错、晶格错配、亚晶界、
非均匀局部原子位移等密切相关 [10-12] 。
2.2 柔性砂带磨削对接头表层残余应力的影响
不同处理状态焊接接头表层的残余应力分布
如图 6 所示。由图 6 可知：焊接态接头表层的残

图 3 不同处理状态焊接接头表层的衍射峰积分宽度分布 余应力沿试板厚度方向均匀分布。平行和垂直于
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