近日，省部共建国家重点实验室乔及森教授团队在高强钢焊接接头冲击断裂研究方面取得新进展。相关成果以“Strain-induced martensitic transformation and embrittlement in S960 steel welded T-joints under impact loading”为题发表于 Engineering Fracture Mechanics，研究生郭建航为第一作者。

高强度调质钢S960因其高强轻量化优势，被广泛应用于抗冲击、抗爆、抗震等服役场景。然而，在实际工程结构中，真正决定构件抗断裂能力的往往并不是母材本身，而是焊接接头区域。焊接热循环会在接头内部引入明显的组织梯度、性能失配与局部相稳定性差异，使其在动态载荷下更容易成为裂纹萌生与扩展的薄弱位置。与此同时，高应变率冲击会进一步改变裂纹尖端的应力分布、塑性耗散和热力耦合行为。对于含有亚稳奥氏体的高强钢焊接接头而言，应变诱发马氏体转变虽然可能提升局部硬化能力，但也会因体积膨胀、转变应力以及塑性协调能力下降而促使材料脆化。因此，阐明焊接非均匀性、裂纹尖端局部热-力场与应变诱发马氏体转变之间的关系，是理解焊接高强钢冲击断裂行为的关键。

该研究聚焦S960钢焊接T形接头在高应变率冲击条件下断裂抗力显著下降这一关键问题，综合采用冲击试验、红外热成像、数字图像相关、显微硬度以及EBSD、XRD、SEM 等实验与表征手段，系统揭示了裂纹尖端应变诱发马氏体转变与动态脆化之间的耦合作用机制。研究表明，随着应变率由约10⁻³ s⁻¹提升至10² s⁻¹，裂纹尖端附近马氏体体积分数由约22%增加至65%以上，同时伴随残余奥氏体明显减少、局部硬化增强、裂纹提前萌生以及断裂能显著下降，其中这一现象在WM–CGHAZ邻近区域表现尤为突出。

本文首次围绕焊接 S960 钢 T 形接头冲击断裂过程，较系统地建立了 “应变局部化—温升响应—相变演化—断裂失稳” 的实验关联链条；通过 DIC、红外热成像、硬度映射、EBSD、XRD 和断口分析的联合证据，直接揭示了裂纹尖端应变诱发马氏体转变的空间集中性及其对动态脆化的促进作用；指出 CGHAZ 区域不仅是组织粗化最明显的区域，也是奥氏体稳定性更低、最易发生转变辅助损伤的关键薄弱区；在实验观察基础上，引入考虑应变率影响的转变-断裂描述框架，为理解焊接高强钢在冲击条件下的断裂能退化与裂纹失稳提供了新的断裂力学视角。

本研究针对 S960钢焊接 T 形接头在冲击载荷下的断裂失效问题，系统揭示了应变诱发马氏体转变在动态脆化过程中的关键作用。研究表明，随着应变率升高，裂纹尖端塑性变形由分散逐渐转向高度局部化，进而促使 γ→α′ 转变在 WM–CGHAZ 区域快速集中发生。该过程虽然带来了局部硬化，但也同时提高了裂纹驱动力、削弱了塑性协调能力，并加速了损伤累积与裂纹失稳扩展。该工作不仅深化了对焊接高强钢冲击断裂机制的理解，也为通过组织调控与成分优化提升焊接接头抗冲击性能提供了实验依据与理论参考。（图/文：乔及森，审核：张飞龙）