汽车用先进高强钢的激光焊研究

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1、摘要先进高强度汽车钢在具有高强度的同时也具有良好的塑性，这一优点使其可以在降低车身自重的同时，兼顾到其安全性，因此开始逐步被应用到汽车车身设计中。其中相变诱导塑性钢(TRIP：TRansformation．inducedplasticity)和双相钢(DP：DualPhase)的研究较为深入。TRIP钢是通过双相区退火后在贝氏体转变温度区间等温获得，室温组织主要为铁素体、贝氏体和残余奥氏体，其中残余奥氏体约为10．20％，在应力或应变作用下，残余奥氏体在转变成马氏体过程中诱发塑性并提高强度；DP钢则是由双相区

2、退火和随后淬火获得，室温组织为铁素体和马氏体两相组成，铁素体具有良好塑性，马氏体具有较高强度，这种组织特征使双相钢具备连续屈服和高的初始硬化速率。激光拼焊板在汽车结构中应用广泛。本文采用二极管和YAG两种激光焊方法，研究了TRIP和DP两种高强钢焊接接头的组织和力学性能特征。在AI．TRIP钢的二极管激光焊中，焊缝主要由6铁素体和上贝氏体组成，并含有少量的马氏体、下贝氏体和残余奥氏体(薄膜状和块状)；焊缝凝固以6铁素体为初生相，室温下呈现骨骼状。焊缝冷却速度的增加降低了铁素体含量，但未能改变凝固模式；而Si．

3、TRIP钢焊缝则是由单一的马氏体组成。对两种焊缝的动态和静态拉伸试验并未发现焊缝性能对拉伸速率表现出显著的敏感性，但Al合金焊缝的强度与塑性乘积的下降要低于对应的Si合金化焊缝。Al和Si两者均能延迟贝氏体等温过程中碳化物的析出，但对焊接性的影响却截然不同。DP钢焊接的主要问题是焊接热影响区软化，这是由于马氏体回火分解所造成的。二极管激光焊因具有较大的焊接热输入，从而表现出比YAG激光焊更严重的软化。时间常数，c可以将两种激光焊下的软化区统一起来，随着时间常数的增加，软化越严重，并最终达到一平台，即最大软化处

4、。而且，在二极管激光焊的最大软化处，硬度的下降与母材的马氏体含量线性相关，混合率定律可以用来解释软化区的硬度变化特征。YAG激光焊焊缝的硬度与母材碳含量线形相关，组织为马氏体，随着碳含量增加，二极管焊缝的组织会由铁素体和贝氏体逐渐向全马氏体过渡另一方面，在双向应力的冲头试验中(LDH：LimitedDomeHeight)，软化区的形成大大地削弱了DP钢激光拼焊板的成形性能，下降为母材的50％，而且断裂模式发牛变化，裂纹总是不无例外地发牛在软化区并沿软化区扩展，铁素体基体与二次相(马氏体及回火马氏体)之间力学性

5、能的不均匀性导致变形过程中两相变形的不均匀性，并在界面诱发裂纹。软化区成为影响DP钢拼焊板成形性能的控制因素，织构则制约了母材的成形性；而传统的低合金高强钢HSLA具有与母材相当的成形性，开裂源于焊缝，垂直于焊缝向母材扩展。就成形性而言，DP和HSLA钢对焊接加工表现出不同的敏感性。关键词：TRIP钢，DP钢，激光拼焊，组织，力学性能，软化和硬化，成形性。AbstractThecombinationofhighstrengthandgoodductilityenablestheadVancedhlghstre

6、ngthsteel(AHSS)tobeprogressivelyusedinthecarbodydesign，reducingthec甜眦19htbutno‘impairingitssafety．AmongtheAHSS，TRIPandDPsteelsaremostlyrecognlzedbyautomakers．TRIPsteelisobtainedthroughintercriticalannealingfoliowedbYsubsequentquenching．Itsmicrostructureatro

7、omtemperatureiscomposedofferrite’baniteand胁1nedaustenite．ThevoIumefractionofretainedausteniteiskeptabout10_20％·Thattherc伽nedausten．tetransf0仰sint0martensiteunderthestressorstrainwillintroduceplasticityandenhanceitsstrength．DPsteelismanufacturedbyatwo·stephe

8、attreatment，n锄elyintercriticalannealingandquenching．ThemicrostructureatroomtemperatureconslstsoIferriteandmartensite．Ferritehasgoodductilitywhilemartensitepossesseshlghstrength·Theuniquemicrostmcturalm