先进高强钢焊接工艺研究 -学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

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代焊接
rh welding
先进高强钢焊接工艺研究
Iresearch om rocess of GMA.W Advanced igh Strength Steel
文湖北汽车工业学院材料科学与工程学院陈剑赖承超王金凤
摘要:为研究DP9O和DP780异种双相高强钢焊接接头在汽车结构中的实际使用性能,本文对一定焊
接工艺条件下焊接接头的力学性能、组织结构进行了研究。采用拉伸实验、金相显微镜(OM)、扫描
电镜(SEM)、硬度测试等研究手段,通过宏观观察、微观观察、化学成分分析及力学性能分析等方
法对该接头的综合性能及变化机理进行了深入的分析,探讨了接头的薄弱环节,为该异种高强钢经
定工艺焊接后应用在汽车结构中提供了一定的理论储备和技术支持。
关键词:T1G焊:双相高强钢;焊接接头;力学性能
前言
1试验材料及方法
采用先进高强钢是实现汽车轻量化的主要
将板材剪切成60mmx60mm的试板,考虑到
措施之一。其中,先进高强钢中的双相钢(DP拼焊生产实际,采用对接方式进行装配,试验
钢)由低碳钢和低碳低合金钢经临界区处理或前将试件对接面打磨平整,保证精确、均匀的
控制轧制而得到,是以相变为基础的新型高强对接间隙,为了尽可能避免油污影响焊接质量.
度钢,在微观组织上,双相钢是以较软的铁素焊接前用丙酮清洗焊接部位,去除油污。其材
体加硬相马氏体所构成,具有屈服强度低、初料的化学成分及机械性能见表1,显微组织如图
始加工硬化速率高和延展性好等特点,日前已1所示。
成为汽车制造中应用前景最为广泛的轻量化材
实验采用C焊进行焊接,由于是自熔化焊
料之一叫。本文采用不同1.6mmDP980和1.2mm接,中间不留间隙。焊接试板在焊前采用砂纸
DP780高强钢板进行差厚差强高强钢的TC拼焊打磨待焊边缘20mm范围,然后用丙酮对试样进
工艺研究。
行清洗,试样装配后为了防止装夹过程对试样
的污染,焊接表面再次采用丙酮进行擦洗。为
表1DP980的化学成分质量分数及力学性能参数
板材
化学成分质量分数(w%)
机械性能参数
C
Mn
P
屈服强度(MPa)「拉伸强(MPa)「伸长率(%)
DP980
0.L7
0.38
1.85
0.005
0.003
DP780
0.15
1.93
0.004
0.016
作者简介:陈剑(1988-),男、湖北汽车工业学院材料成型与控制工程专业本科生,进行先进高强钢的焊接工艺研究工作、
J-4现代爆接2014年第7期总第139期
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odern welding
00p
(a)DP780双相钢
(b)DP80双相钢
图1显微组织
表2TG拼焊差强钢工艺参数
焊接电流
焊接速度
氟气流量
试验号
(A)
(mm/s)
(L/min
6
8
23456789
6
8
666666666
图2硬度试验试样示意图
力(kN
了考察不同工艺参数对焊件机械性能及金相组
织的影响,采取了改变焊接电流和焊接速度的
方式来进行试验,实验参数见表2。每组参数焊6
接三个试样,用来做拉伸实验、硬度测试和金
相组织观察。利用拉伸试验机测试其机械性能,
拉伸速度为2 mm/min,拉伸试样标距为50mm,
位移(m
4.5
抗拉强度、屈服强度和延伸率等焊接接头的机
0.511.522.5
械性能取三组数据的平均值;在三个试样中的
图3差强差厚双相钢拉伸曲线
任意一个上截取标准金相试样,利用金相试样2实验结果及分析
制样方法进行粗磨、精磨、抛光处理,对抛光2.1焊接接头机械性能分析
后的试样采用3%硝酸酒精溶液进行腐蚀,采用
不同焊接参数下获得的焊接接头的拉伸曲
金相显微镜观察焊接接头不同区域的显微组织;线如图3所示,机械性能数据如表3,结果发现
硬度试验采用MH-5型显微硬度计测定焊缝的硬几组试样的拉伸强度略有差异,试样断裂部位
度区间分布,试验所用载荷为200g,保持10秒均在偏离焊缝的热影响区DP780上,并且拉伸后
钟,硬度试验测试点位置如图2所示。
材料的抗拉强度均小于DP780母材,而延伸率也
较DP780母材有所下降。这说明在焊接加热和冷
现代焊接2014年第7期总第139期J-47
wWT. KIIETIITII.om
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表3焊接接头拉伸后的性能及断裂位置
试样号抗拉强度 Rm/MPAI断后伸长率A%断裂位置
735
6.867DP780热影响区
667DP780热影响区
760
7867DP780热影响区
715
7.733DP780热影响区
456789
775
5.333DP780热影响区
755
6.0
DP780热影响区
765
6867DP780热影响区
6267DP7S0热影响区
740
5.333
DP780热影响区
50p
却过程中材料的性能发生了很大的变化,造成
(a)DP780端热影响区2
了材料的机械性能有所降低,后文将通过金相
组织和显微硬度进行分析。
2.2焊接接头金相分析
在金相显微镜下,分别对DP980和DP780双
相钢两侧热影响区和焊缝进行微观组织观察,
如图4所示。
从图4可以看出:图a为DP780母材试样,图
为DP780与焊缝间的热影响区,组织晶粒开始
显得较为粗大,以马氏体居多,并有少量的铁
50um
素体。图b为焊缝中心,组织晶粒明显粗大,晶
(b)焊缝中心
粒内分布着不同位向的板条马氏体群;图c为焊
缝与DP98间的热影响区,组织较为粗大。
在焊接过程中焊接热影响区经历了快速热
循环过程,母材中的铁素体和马氏体在热源作
用下转变为奥氏体晶粒,在急速冷却过程中,
奥氏体转变为马氏体(部分为回火马氏体),
而在粗晶区的马氏体严重长大并易形成脆性组
织,细晶区出现了回火马氏体,因此导致了焊
接热影响区硬度有软化现象发生。而到了焊缝
50 u m
区域,由于该区过热度和过冷度都很大,奥氏
(c)DP980端热影响区
体晶粒粗大,因此冷却后转变成的马氏体晶粒
图4焊接接头不同部位金相组织
粗大,并具有典型的柱状晶形貌。
两侧热影响区组织为马氏体和铁素体。
3结東语
3.1板试样最后断裂在焊缝金属热影响区处,参考文献
这说明这种焊接接头的薄弱环节在热影响区处
刘超,王磊,刘杨,汽车用先进高强钢的发展及其在车身设计中的
3.2不等厚的DP980、DP780两种双相钢焊接时
应用卟特钢技术,2012,1802-1-5
12] J.C. Benedyk. Iight Metals in Automot