b）法向殘余應力圖2?中子衍射測試的LTT焊接材料接頭殘余應力結果 MOAT R J等[14]采用中子衍射和輪廓法研究了LTT焊接材料在304L不銹鋼多層多道焊中的殘余應力分布，輪廓法的研究結果如圖3所示。由圖3可知，經過8道焊縫后，采用LTT焊接材料的接頭均產生了殘余壓縮應力，而普通不銹鋼308L焊絲的接頭為殘余拉伸應力；其中圖3b所示焊接接頭殘余壓縮應力區域明顯大于圖3c所示的焊接接頭。根據RAMJAUN T等[15]和MOAT的研究結果，LTT焊接材料在多層多道焊中應用時，層間溫度建議控制在LTT焊接材料的Ms點以上。此外，OOI S W等[4]提到在高強鋼多層多道焊的應用中，由于打底焊道母材稀釋率相對較大，在設計和選用LTT焊接材料時應采用合金元素含量更高的LTT焊接材料，以保證LTT焊縫金屬的Ms點在合理范圍，才能更有效地降低焊接殘余拉伸應力。
圖4?在焊態和超聲波沖擊處理條件下對T形接頭常規焊縫和LTT焊縫進行疲勞試驗的結果 注：圖中HFMI為高頻機械沖擊，在本文中特指超聲波沖擊。 此外，THOMAS S H等[18]的研究結果也表明，LTT焊接材料可以有效地降低焊接接頭殘余拉應力，甚至產生焊接殘余壓應力；對于鋼材強度級別為350～1021MPa的各類焊接接頭（包括對接接頭、T形接頭、十字接頭等），其疲勞性能的改善效果都非常顯著。 在國內，天津大學的霍立興和王文先等[1，3]于2000年率先開展了LTT焊接材料的研究，自主研制的LTT焊條可以顯著提高橫向對接接頭、非承載十字街頭、縱向環繞角焊縫接頭、縱向平行角焊縫接頭和縱向側平面角接板接頭的疲勞強度，相對于普通焊條，LTT焊條焊接接頭的疲勞強度分別提高了12.1%、22.6%、41.2%、46.3%和58.8%。趙曉輝等[19]開發了LTT合金粉并用于碳錳鋼非承載十字焊接接頭的噴熔修形，使焊接疲勞強度提高了70.4%。徐連勇等[20]采用LTT焊絲熔修不銹鋼焊接接頭的焊腳，疲勞壽命比焊態條件下焊接接頭提高14～23倍，比308L焊絲熔修的焊接接頭提高3～6倍。 LTT焊接材料改善焊接接頭疲勞強度的效果明顯優于TIG熔修和焊腳打磨，但是與超聲波沖擊相比，效果略差。天津大學的霍立興等[21]研究了LTT焊條和超聲波沖擊處理對Q235B碳素鋼對接接頭和十字接頭疲勞強度的影響。研究表明，超聲波沖擊和LTT焊條均大幅提高了兩種焊接接頭的疲勞強度，其中，超聲波沖擊處理對兩種焊接接頭的改善效果更好。吳世品等[22]為提高LTT焊接材料焊縫金屬的韌性，開發了焊后配分處理工藝。結果表明，與LTT焊接材料相比，經過焊后配分處理后的疲勞壽命并沒有明顯變化，但與普通焊接材料相比，焊后配分處理后焊接接頭疲勞壽命顯著提高，其中疲勞強度提高了約147%，如圖5所示。此外，國內上海交通大學和溫州大學等[23，24]單位的研究人員也相繼開展了LTT焊接材料降低焊接殘余應力的相關研究，并取得了較好的效果。
圖5?焊后配分處理后LTT6焊接接頭的疲勞試驗結果和S-N曲線 4 結論及展望 從LTT焊接材料的研究現狀和進展來看，該類型的焊接材料在提升高強鋼焊接接頭疲勞性能方面效果顯著，在解決大型焊接結構疲勞失效問題等方面具有廣闊的應用前景。然而， LTT焊接材料在大型焊接結構制造中卻遲遲未得到推廣和應用，其主要原因是已開展的研究主要集中在改善疲勞強度方面，而忽視了實際工程對焊接接頭綜合力學性能的要求。盡管LTT焊接材料在近年來獲得了快速發展，但是依然沒有很好地解決綜合熔敷金屬的強韌性與疲勞性能提高的合理匹配問題，這是制約LTT焊接材料在大型工程領域應用的關鍵。 LTT焊態焊縫金屬中會產生脆硬的淬火馬氏體組織，如何使焊縫金屬既獲得合適的Ms點以保證具有一定的相變膨脹量，同時又要保證其強度和韌性的合理匹配，這是一個亟待解決的科學問題。因為LTT焊接材料的合金含量較高，所以合金元素配比不合理容易導致凝固裂紋和冷裂紋的產生，N、H、O等元素及碳含量等均對LTT焊接材料熔敷金屬的韌性有較大影響。為改善LTT熔敷金屬的綜合力學性能，需要系統地探討LTT熔敷金屬的相變過程以及強化和韌化的內在機制，深入研究低相變高合金馬氏體組織的韌化機理。 因此，焊接工作者應努力尋求提高LTT熔敷金屬低溫沖擊韌度的有效途徑，采用的主要方式包括通過控制Ms點來調整熔敷金屬的組織，平衡熔敷金屬低溫沖擊韌度和疲勞性能的關系；通過提高熔敷金屬的純凈度，降低C、H、O等元素的含量來改善焊接接頭的力學性能等，以滿足中大型工程裝備對焊接接頭綜合性能的要求。參考文獻：[1]霍立興.焊接結構的斷裂行為及評定[M].北京：機械工業出版社，2000.[2]格內爾T R.焊接結構的疲勞[M].周殿群，譯.北京：機械工業出版社，1988.[3]王文先.低相變點焊條及其在改善焊接接頭疲勞性能中的應用研究[D].天津：天津大學， 2002.[4]OOI S W，GARNHAM J E，RAMJAUN T I. Review：low transformation temperature weld filler for tensile residual stress reduction[J].Materials & Design，2014，56（4）：773-781.[5]OHTA A，SUZUKI N，MAEDA Y，et al.Superior fatigue crack growth properties in newly developed weld metal[J].International Journal of Fatigue，1999，21：S113-S118.[6]OHTA A，WATANABE O.Fatigue strength improvement by using newly developed low transformation temperature welding material[J].Welding in the World，1999，43（6）：38-42.[7]MIKI C，ANAMI K，HIGUCHI Y.Fatigue strength improvement by additional welding with low temperature transformation welding material[J].Proceedings of the Japan Society of Civil Engineers，2002，710：311-319.[8]ECKERLID J，NILSSON T，KARLSSON L.Fatigue properties of longitudinal attachments welded using low transformation temperature filler[J].Science & Technology of Welding & Joining， 2003， 8（8）：353-359.[9] THIBAULT D，BOCHER P，THOMAS M，et al.Residual stress characterization in low transformation temperature 13%Cr–4%Ni stainless steel weld by neutron diffraction and the contour method[J].Materials Science & Engineering A，2010，527（23）：6205-6210.[10]KROMM A，KANNENGIESSER T.In-situ-phase analysis using synchrotron radiation of low transformation temperature （LTT） welding material[J].Soldagem & Inspe??o，2009，14（1）：1-11.[11]KROMM A，KANNENGIESSER T，GIBMEIER J，et al.Determination of residual stresses in low transformation temperature weld metals using X-Ray and high energy synchrotron radiation[J].Welding in the World，2009，53：3-16.[12]KROMM A，MEE V，KANNENGIESSER T，et al.Properties and weldability of modified low transformation temperature filler wires[J].Welding in the World，2014，59：413-425.[13] GADALLAH R，TSUTSUMI S，HIRAOKA K，et al.Prediction of residual stresses induced by low transformation temperature weld wires and its validation using the contour method[J].Marine Structures，2015，44（4）：232-253.[14] MOAT R J，OOI S，SHIRZADI A A，et al. Residual stress control of multipass welds using low transformation temperature fillers[J].Materials Science and Technology，2018，34（5）：519-528.[15] RAMJAUN T，STONE H J，KARLSSON L，et al. Effect of interpass temperature on residual stresses in multipass welds produced using low transformation temperature filler alloy[J].Science & Technology of Welding & Joining，2013，19（1）：44-51.[16] HARATI E，SVENSSON L E，KARLSSON L.Improving fatigue strength of welded 1300MPa yield strength steel using HFMI treatment or LTT fillers[J].Engineering Failure Analysis，2017， 79：64-74.[17] HARATI E，KARLSSON L，SVENSSON L E，et al. Applicability of low transformation temperature welding consumables to increase fatigue strength of welded high strength steels[J].International Journal of Fatigue. 2017，97：39-47.[18]THOMAS S H，LIU S.Analysis of low transformation temperature welding（LTTW） consumables -distortion control and evolution of stresses[J].Science & Technology of Welding & Joining，2014， 19（5）：392-401.[19]ZHAO X H，WANG D P，DENG C Y.Research on fatigue behavior of welded joint spraying fused by low transformation temperature alloy powder[J]. Materials & Design，2014，53（1）：490-496.[20]XU L Y，WANG Y F，JING H Y，et al.Fatigue strength improvement of stainless steel using weld toes dressing with low transformation temperature welding wire[J].Science & Technology of Welding & Joining，2014，19（8）：664-672.[21]HUO L X，WANG D P，WANG W X.Ultrasonic peening and low transformation temperature electrodes used for improving the fatigue strength of welded joints[J].Welding in the World，2004， 48（3-4）：34-39.[22] 吳世品.低相變點（LTT）焊接材料熔敷金屬的強韌化機理研究[D].天津：天津大學，2019.[23]XU M，CHEN J，JIN Y，et al.Effects of weld metal strength and transformation temperature on welding residual stress[J].Science & Technology of Welding & Joining，2015，20（3）：208-215.[24]CHEN X Z，FANG Y Y，LI P，et al. Microstructure， residual stress and mechanical properties of a high strength steel weld using low transformation temperature welding wires[J].Materials & Design，2015，65：1214-1221.
