22MnB5/TRIP590不等厚异质高强钢电阻点焊接头组织性能研究

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当今世界汽车制造量和拥有量快速增长,新时代汽车制造业以“环保、安全、节能”为进步的三大主旨,采用降低汽车车体的重量达到汽车的轻量化是减排和节能最为有效的方式之一。利用热冲压高强钢可以一方面提高汽车车身抗碰撞性,另一方面能大幅度减低汽车的自重,实现减排节能的要求,逐渐替代了汽车制造常用规格的材料,例如低合金钢等。  使用不同种材料、不同厚度的高强钢结构以设计加工成汽车承载结构件,是降低汽车车身重量,确保汽车具有强的抗冲击性以及安全可靠性的关键条件。但是不等厚异质高强钢在物理性能、力学性能、化学成分、组织和生产制造工艺上都不相同,在点焊接头的焊接中,该类型的点焊接头内部的力、电以及热量分布复杂且不均匀,所能设计应用的点焊工艺区间不宽泛,不易进行焊接处理。在热处理高强钢的时候,其内部化学成分以及组织变化易受到影响,点焊过程中超快的冷却速率能够彻底打破焊接母材原来的平衡状况,通常点焊后的接头会出现性能的衰减。  汽车制造业采用电阻点焊作为连接汽车结构件的普遍连接方式,主要基于电阻点焊易操作、方便使用、工作条件好、焊接投入成本低和容易自动化生产的优势。当前汽车制造业的加工整车连接工程中,电阻点焊被广泛应用,汽车车身的各方面性能直接决定于电阻点焊的连接质量好坏程度。  本文针对1.8mm22MnB5和1.5mmTRIP590不等厚异质高强钢点焊时焊接工艺参数不易实现,点焊接头的热影响区会出现局部软化以至发生界面断裂、飞溅等问题,对1.8mm22MnB5和1.5mmTRIP590进行了电阻点焊试验和焊后组织性能测试,研究了点焊接头的显微组织和力学性能,分析探讨了点焊焊接工艺参数对接头组织以及力学特性的作用,讨论了点焊接头在外力作用下的断裂方式以及相对应的断裂产生机制。  本文的主要结论如下:  1、分布于不等厚异质高强钢22MnB5/TRIP590点焊接头中的三个部分依次是熔核区、热影响区以及母材区。粗大的板条马氏体是点焊接头两侧板材上的熔核区域主要的显微组织,其中有少量的铁素体组织夹杂在此。粗大的板条马氏体以及少量的铁素体是22MnB5一侧的热影响区主要的显微组织,而马氏体、铁素体以及高温回火贝氏体组织是TRIP590一侧构成热影响区的组织,点焊接头两侧热影响区的组织越是接近熔核区,其显微组织尺寸随之变的更为粗大,同时所含有的马氏体组织比例含量随此递增。  2、在不等厚异质高强钢22MnB5/TRIP590点焊接头中的热影响区和母材区中的显微硬度值要明显低于熔核区。在22MnB5一侧点焊接头临近热影响区的位置出现了软化的情况,可是在TRIP590一侧点焊接头临近热影响区的位置没有软化情况的出现,对于22MnB5/TRIP590点焊接头经过拉伸表现出来的力学性能要介于焊接用的两母材之间,其韧性较之两母材差一些。  3、熔核剥离断裂形式、部分界面断裂形式以及界面断裂形式是在拉伸测试不等厚异质高强钢22MnB5/TRIP590点焊接头时出现的断裂类型,从出现的这三种断裂失效形式可以看出,界面断裂形式应属于脆性断裂,部分界面断裂形式应属于韧性断裂特性和脆性断裂特性的混合模式,熔核剥离断裂形式应属于韧性断裂的范畴。  4、缩孔是不等厚异质高强钢22MnB5/TRIP590点焊接头中所出现的主要焊接缺陷,点焊接头因为缩孔的产生,其连接强度受到负面影响。  5、不等厚异质高强钢22MnB5/TRIP590点焊接头所受焊接工艺参数的影响明显。在焊接电流和焊接时间变大时,点焊接头熔核区域和热影响区域中的显微组织晶粒尺寸随之更为粗大,马氏体组织的比例也因之递增。而电极压力的增大,点焊接头熔核区和热影响区的显微组织有晶粒细化的特点。  6、焊接电流的递增,点焊接头的强度先是上升,当上升到一定程度时而后会下降,在焊接电流是8.5kA时,点焊接头的强度最大。逐渐延长焊接的时间,点焊接头的强度随其变强。在电极压力在4.0kN时,点焊接头的强度达到最大值16.02kN。  7、在点焊接头两侧位置的焊透率、压痕率以及压痕直径跟着焊接电流的提高而增大,随着焊接时间的增加,点焊接头两侧的焊透率先逐渐递增之后下降,压痕率、压痕直径、熔核直径逐步增大;点焊接头的截面形貌受电极压力的作用程度较之焊接电流和焊接时间的影响要低一些。
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