汽车用CP钢和TRIP钢激光焊焊接接头组织与性能研究

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复相钢(Complex Phase,CP)具有高强度,良好的能量吸收能力、弯曲、拉伸和翻边性能,相变诱发塑性钢(Transformation Induced Plasticity,TRIP)具有较高的强塑积和应变硬化指数等优点。在汽车结构件、加强件中广泛使用。激光焊接技术有高能量密度、焊接应力及变形小、适用多种异质材料焊接、焊后无需热处理等特点,可以实现异种高强钢组合,提高材料利用率,同时拓展先进高强度钢的应用范围和潜力。通过对汽车用钢构件焊接技术连接组合,一方面提高汽车构件力学性能,另一方面提高生产效率和安全性。且国内外CP钢和TRIP钢异种高强钢激光焊焊接接头组织转变及性能的研究较少,接头组织可能存在软化现象,故进行了本试验研究。试验对CP980钢,CP980钢与TRIP980钢进行激光焊接头组织与性能研究。研究不同热输入下焊接接头组织与性能变化规律,研究接头组织的成形机理。首先,研究了激光功率、焊接速度对1.5 mm厚CP钢的焊接接头宏观形貌和组织性能的影响。采用控制变量法优化激光焊焊接参数,获得较优的焊接热输入及良好的焊接接头。焊接热输入为340 J/cm~960 J/cm,随着焊接热输入增大,焊缝熔宽变宽,焊缝横截面整体形貌不变。焊缝组织主要为板条马氏体组织;热影响区组织主要为板条马氏体、铁素体和回火马氏体等。并在热影响区的回火区出现软化现象,这主要由于回火马氏体和多边形铁素体的析出,导致该区硬度下降。焊接热输入对焊接接头拉伸性能和成形性能影响不大。其次,研究了焊接热输入对1.5 mm厚CP980钢和TRIP980钢激光焊焊接接头组织性能的影响。通过对激光功率、焊接速度、离焦量进行三因素三水平正交试验优化激光焊焊接参数,得出焊接速度对接头性能影响较小,焊接热输入为330J/cm~900 J/cm。选择较优焊接参数激光焊接,焊后对接头组织与性能进行分析。从宏观形貌观察焊接接头质量,进行显微组织分析,接头组织主要为马氏体、铁素体、回火马氏体;其次,拉伸试验表明焊接接头拉伸性能良好。对焊缝进行XRD物相分析和EDS线性扫描结果表明,焊缝中心化学元素发生扩散。最后,对异种钢焊接接头进行EBSD分析,通过对焊缝中心两侧焊缝区和热影响区的分析。结果表明,母材区晶粒尺寸较均匀,晶粒取向为[101]方向。焊缝晶粒粗大,为大角度晶界,塑韧性低,强度高。在焊缝区存在少量应力集中区,发生部分再结晶。热影响区仅粗晶区晶粒较大,不存在应力集中区。
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