DH590钢板电阻点焊接头组织与性能研究

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双相钢作为一种典型的先进高强钢满足了国家政策要求和客户需求,为生产更加安全、舒适、经济和环保的汽车提供了一种可靠的材料选择方案。但是目前高强钢在汽车行业中用电阻点焊焊接仍存在焊接窗口窄,接头质量低等问题。特别是对于镀锌双相钢的焊接,锌层的存在会影响熔核的形成和长大,影响焊接质量,目前对镀锌钢焊接过程中锌层的流动情况以及焊接后锌元素的存在位置及方式缺少相关的参考文献。因此研究双相钢及镀锌双相钢电阻点焊对于汽车行业具有重要的指导和应用价值。本文基于理论计算与正交试验协同对DH590及其镀锌钢的电阻点焊工艺进行了探索研究,通过金相组织观察、力学性能测试以及能谱分析对DH590及其镀锌钢板接头组织与性能进行分析,探明了镀锌钢焊接后锌元素的存在位置及焊接过程中锌层的流动规律;通过浸泡腐蚀实验,研究了焊接后接头的腐蚀性能,利用XRD分析了腐蚀产物,阐明了腐蚀过程及机理;得出如下主要结论:(1)焊接参数影响熔核直径大小顺序为:焊接电流>焊接时间>电极压力。熔核直径随着焊接电流的增大呈现先增大后减小的趋势,电极压力焊接窗口较窄。在试验选择范围内,DH590非镀锌钢的最优焊接参数为焊接电流12.5k A,焊接时间20cycle,电极压力2.5kN。镀锌钢点焊时,由于镀锌层的存在导致了电极间接触电阻减小,在焊接时间和电极压力不变的条件下,电阻点焊焊接镀锌钢时,应该在非镀锌钢的工艺基础上增加焊接电流15%-20%。(2)显微组织分析发现,焊接接头主要由母材区、热影响区和熔核区组成。母材区主要由铁素体和分布在晶界的岛状马氏体组成,熔核区主要是板条马氏体组成的柱状晶组织。热影响区粗晶区和细晶区主要是由板条束较小的板条马氏体组成的等轴晶,不完全相变区马氏体、铁素体共存,回火区主要是由铁素体和回火马氏体组成。(3)DH590镀锌钢点焊后的锌元素主要集中分布在热影响区融合线末端位置组织中。随着焊接电流的增大,组织中锌元素的含量下降,微小孔洞的数量增加。点焊接头中熔核区组织中的锌元素含量极低,没有明显的锌元素的聚集。(4)在最优焊接参数下,非镀锌钢与镀锌钢的点焊接头拉剪断裂方式均为熔核拔出断裂,非镀锌钢最大拉剪力为12.2k N,镀锌钢接头最大拉剪力略低于非镀锌钢,达到了11.6k N。镀锌钢在合适的焊接参数下完全可以达到与非镀锌钢相当的力学性能。硬度测试结果表明镀锌钢点焊接头与非镀锌钢无明显区别,接头母材区显微硬度在200HV,熔核区硬度值在360HV上下波动,细晶区附近硬度值为最高点,显微硬度达到400HV,实验中没有发现热影响区软化现象。(5)浸泡腐蚀实验表明,镀锌钢与非镀锌钢点焊后的接头耐蚀性下降。镀锌钢母材主要发生的是镀锌层的腐蚀,镀锌层的存在对钢基体具有一定的腐蚀保护作用,点焊后的接头由于部分镀锌层的破坏,发生了部分的电偶腐蚀加剧了锌层的腐蚀速率,会导致锌层对钢基体的保护作用下降。
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