車用先進(jìn)超高強(qiáng)度鋼板光纖激光焊接接頭的顯微組織和力學(xué)性能的研究.pdf

1、節(jié)能、環(huán)保、安全是當(dāng)今汽車制造業(yè)的三大主題，而汽車輕量化是各大汽車公司實(shí)現(xiàn)汽車低油耗、少廢氣排放的主要措施之一。先進(jìn)超高強(qiáng)度鋼以其抗拉強(qiáng)度高、能量吸收率高和碰撞后不易發(fā)生變形等優(yōu)勢，迅速發(fā)展成為重要的汽車輕量化材料。目前激光焊接技術(shù)作為一種新型的高能、快速、精確的焊接工藝，在汽車工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。結(jié)合激光焊接與先進(jìn)高強(qiáng)鋼以滿足汽車對輕量化與安全性的要求已經(jīng)引起了許多廠家和研究機(jī)構(gòu)的興趣。
　　本文采用光纖激光器對超高強(qiáng)度鋼2

2、2MnB5進(jìn)行搭接和對接深熔焊的研究。另外，22MnB5鋼分別與車用雙相高強(qiáng)鋼DP980、DP590和傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼Q235進(jìn)行了激光拼焊試驗(yàn)。焊后研究了焊接接頭接頭微觀組織形貌和硬度、拉伸、疲勞等性能特點(diǎn)。
　　22MnB5鋼激光搭接研究表明，接頭寬度隨著焊接速度的增加而減小，當(dāng)焊接速度增加到一定值時，搭接鋼板未能焊透。焊縫微觀組織主要為板條馬氏體，硬度值比母材稍高，熱影響區(qū)發(fā)生了明顯的軟化現(xiàn)象。接頭剪切強(qiáng)度隨著焊接速度的增加而減小

3、，在焊接速度為1.5m/min時具有最大值。斷口表面的微觀形貌主要為韌窩，這說明斷裂過程是以微孔聚集的形式進(jìn)行的，但從宏觀來看其斷裂方式依然很“脆”。
　　22MnB5鋼激光對接焊研究表明，焊縫及其鄰近的熱影響區(qū)組織仍然為板條馬氏體，接頭硬度的分布情況與搭接焊基本一致，熱影響區(qū)有明顯的軟化現(xiàn)象。其熱影響區(qū)可以分成：淬火區(qū)、不完全淬火區(qū)和回火區(qū)。在回火區(qū)，馬氏體由于回火轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體。當(dāng)焊接速度增加時，焊縫組織變得更細(xì)小，馬氏體含

4、量增多，回火區(qū)的寬度變窄，焊接接頭硬度升高。在垂直于焊縫的負(fù)載下，3-5m/min焊接速度的22MnB5拉伸試樣均斷在熱影響區(qū)，塑性較差，斷后延伸率僅為2％左右。斷口表面的微觀形貌為韌窩和解理小平面，還有一些撕裂棱清晰可見，呈現(xiàn)明顯的準(zhǔn)解理斷裂特征。
　　22MnB5鋼的激光拼焊研究表明，異種鋼焊接接頭的成形良好，無裂紋氣孔等缺陷產(chǎn)生。焊接接頭最大硬度依然在焊縫，然而焊縫卻呈現(xiàn)由低到高增長的兩部分，在雙相鋼和Q235一側(cè)焊縫的硬度

5、明顯低于22MnB5一側(cè)焊縫的硬度。雙相鋼熱影響區(qū)與22MnB5一樣存在軟化區(qū)，且隨著鋼材等級的增加，軟化區(qū)區(qū)的軟化程度也相應(yīng)增加，由于 Q235鋼板母材為正火態(tài)，所以該鋼熱影響區(qū)不存在軟化區(qū)。22MnB5-22MnB5、22MnB5-DP980的拉伸試驗(yàn)均斷在熱影響區(qū)，而22MnB5-DP590、22MnB5-Q235均斷在低強(qiáng)度鋼板的母材。在相同試驗(yàn)參數(shù)下，22MnB5母材擁有最高疲勞壽命，22MnB5-22MnB5疲勞試樣依然斷在