【摘 要】
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中锰钢通过两相区逆相变退火工艺可获得回火马氏体+细小残余奥氏体的双相组织,因TRIP效应实现优异的强度和韧塑性等匹配,在海工、汽车等领域具有广阔的应用前景。目前,中锰钢主要采用熔焊连接,然而传统熔化焊的峰值温度远高于熔点,同时钢中较高的锰含量,使得焊缝容易出现Mn蒸发、偏析、气孔等问题,最终导致接头性能恶化。搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型固态焊接工艺,峰值温度远低于熔焊。本文采用FSW对中锰钢进行
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中锰钢通过两相区逆相变退火工艺可获得回火马氏体+细小残余奥氏体的双相组织,因TRIP效应实现优异的强度和韧塑性等匹配,在海工、汽车等领域具有广阔的应用前景。目前,中锰钢主要采用熔焊连接,然而传统熔化焊的峰值温度远高于熔点,同时钢中较高的锰含量,使得焊缝容易出现Mn蒸发、偏析、气孔等问题,最终导致接头性能恶化。搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型固态焊接工艺,峰值温度远低于熔焊。本文采用FSW对中锰钢进行焊接,旨在通过调节焊接速度和冷却条件来控制峰值温度,从而获得一定比例的残余奥氏体,提高接头韧性。对不同工艺条件下接头的微观组织和力学性能的变化规律进行研究,主要结论如下:（1）对比不同焊接速度下FSW中锰钢的接头组织,焊核区晶粒粗大,但热影响区晶粒明显被细化。热影响区的峰值温度较低,组织由马氏体和细小残余奥氏体组成,残余奥氏体存在于马氏体板条束之间,在残余奥氏体内发生了 Mn元素的配分。焊核区峰值温度较高,被完全奥氏体化,最终组织为马氏体单相组织,不同焊接速度下焊核区均未发现残余奥氏体组织。随焊接速度减小,热输入增加,焊接接头的晶粒尺寸变大,热影响区中残余奥氏体含量减少。（2）对比不同焊接速度下FSW中锰钢接头的力学性能,焊核区与热影响区硬度值大致相同,约350 HV;拉伸断裂均发生在母材;焊核区冲击功70～74 J,热影响区冲击功98～122 J。随焊接速度减小,焊核区抗拉强度降低,焊接接头冲击功不断减小。（3）对比不同冷却条件下FSW中锰钢的接头组织,热影响区组织由马氏体和细小残余奥氏体组成,焊核区为粗大的马氏体单相组织。随冷却介质温度降低,峰值温度降低,焊接接头的晶粒尺寸不断减小,热影响区中残余奥氏体含量不断增加。（4）对比不同冷却条件下FSW中锰钢接头的力学性能,焊核区与热影响区硬度值大致相同,约350 HV;拉伸断裂也均发生在母材;焊核区冲击功73～77 J,热影响区冲击功121～133 J。随冷却介质温度降低,峰值温度降低,焊核区抗拉强度升高,焊接接头冲击功不断增加。
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