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基体马氏体含量对双相钢激光焊接接头组织和性能的影响
发布者: 发布时间:2020/2/25 阅读:47

  浙江宏盛特钢有限公司利用连续光纤激光对800MPa级和1000MPa级的双相钢,基体马氏体含量分别为36.0%和45.0%,进行激光拼焊试验,研究了基体马氏体含量对双相钢激光焊接接头组织和性能的影响。通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察焊接接头的显微组织和宏观形貌。采用显微硬度计,万能材料试验设备和试验机测试了焊接接头的硬度、拉伸性能和成形性能。结果表明,两种不同基体马氏体含量的焊接接头各微区显微组织类型一致,均由全马氏体区和不完全相变区组成。在本文研究的热输入下,两种激光焊接接头由于不完全相变区的宽度以及显微硬度下降幅度小,其拉伸断裂的位置均位于母材。杯突试验结果表明,1000MPa级双相钢的焊接接头在杯突试验中沿不完全相变区直接开裂并扩展,杯突值达母材的85.0%;而800MPa级双相钢焊接接头则垂直于全马氏体区方向开裂,杯突值达母材的91.7%,成形性能好。

 

  在信息化智能化高速发展以及全球能源与环保问题日益突出的大环境下,节能、环保、安全舒适和智能化是当今世界汽车技术发展的总的趋势。资料表明汽车轻量化与能耗有着直接的关系,相同条件下传统燃油汽车整备质量即空车质量每减少100.0公斤,百公里油耗可降低约0.3~0.6升,二氧化碳排放降低约5.0~8.0克,汽车轻量化进程备受瞩目。因此在保证汽车原有的各项安全性能(整体刚度、抗碰撞性能和行驶稳定性能等)下,汽车用钢正逐渐向强度更高、厚度更薄的先进高强度钢方向发展。双相钢作为先进高强钢系列中最常见的钢种,以其低屈强比、高加工硬化率、延展性好和相对低廉的价格在汽车生产领域中被广泛使用。而激光焊接技术具有焊接速度快、热影响区小以及焊接接头成形性能好等独具的优势,已被广泛应用于汽车生产制造等领域。

 

  研究表明,双相钢中弥散分布在铁素体基体上的马氏体对钢板的强度和成形性能起决定性的作用。对双相钢而言其两相中马氏体属较硬相,随着马氏体体积分数的增加,双相钢的强度增加而延展性降低。而在双相钢进行激光焊接过程中,受到焊接热循环的影响,热影响区中会出现硬度下降明显的软化区进而影响整个焊接接头的性能。软化区的宽度及硬度降幅会对焊接接头的拉伸性能产生明显的影响,浙江宏盛特钢有限公司等在利用YAG固体激光器对双相钢进行激光拼焊时,发现焊接接头不同区域在拉伸过程中的变形不一致,变形主要集中在焊接接头热影响区中的软化区,而组织为马氏体的焊缝金属区、热影响区和母材区几乎没有变形;Wang等[8]在利用IPG YLS-6000光纤激光器对DP780钢进行激光拼焊时,发现在热输入为6~66J/mm下的焊接接头均出现明显的软化区且随着热输入的增加,焊接接头中的软化区宽度和硬度降幅变大最终导致焊接接头在拉伸和杯突试验中沿软化区开裂。进一步深入研究组织转变发现热输入的增加导致更多的马氏体发生回火从而软化程度加大,严重影响焊接接头性能。

 

   利用IPG YLS-6000和Nuvonyx ISL-4000对980MPa双相钢进行激光拼焊研究了光纤激光器与二极管激光器对超高强双相钢性能的影响时,发现采用光纤激光器焊接的焊接接头软化区中马氏体回火程度更低,软化区的宽度和硬度降幅更小,性能更好;在利用Nuvonyx ISL-4000激光器对不同马氏体含量的DP600和DP980双相钢进行异种激光拼焊时,发现焊缝处的组织为全马氏体导致硬度显著增加,基体马氏体含量高的DP980钢一侧的软化区的宽度大于DP600钢一侧从而导致焊缝两侧硬度不对称分布;最近Gao等在研究不同热输入下DP780和DP980异种钢激光焊接接头组织和性能时,发现焊接接头DP980钢一侧在组织转变时有更多的奥氏体转变为马氏体,导致异种焊接接头DP980钢一侧的热影响区的马氏体体积分数大于DP780一侧。

 

   综上所述,上述研究工作主要集中在热输入及激光器的不同对双相钢激光焊接接头显微组织及性能的影响,发现马氏体含量对双相钢激光焊接接头组织和性能的影响很大,而单独关于马氏体含量的研究很少。因此,本文采用高功率连续激光对两种不同基体马氏体含量(36.0%和45.0%)的双相钢进行激光拼焊试验,研究了基体马氏体含量对双相钢激光焊接接头组织、拉伸性能和成形性能的影响规律,旨在为进一步改进先进车用高强钢激光焊接工艺提供必要的理论依据。

 

 
 

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