RS590CL钢闪光对焊接头微观组织及力学性能的研究

发布时间：2017-05-03 06:11

  本文关键词：RS590CL钢闪光对焊接头微观组织及力学性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：轮辋是汽车行驶系的重要组成部件,对于车体运行的平稳性与安全性有着重要影响。闪光对焊(FBW)方法具有焊接速度快,成形质量好等优点,已成为轮辋生产的主流方法。为实现汽车行业轻量化发展目标,高强钢已逐渐应用于轮辋的生产制造中。然而,随着钢材强度级别的进一步提高,在生产过程中出现了如下的焊接性问题:焊后轮辋易在接头界面区域出现微裂纹,有时甚至完全开裂,导致严重的质量问题。本文选用轮辋用RS590CL低合金高强钢作为母材,系统的研究了FBW接头焊接热循环及微观组织特点;焊接参数对接头组织结构及力学性能的影响规律;采用二次正交回归方法优化焊接参数,明显改善了FBW接头的力学性能。研究结果表明,闪光对焊接头的焊接热循环具有峰值温度高、加热速度和冷却速度快等特点,峰值温度在焊接界面处达到最大值,且随着距界面距离的增大而急剧降低。闪光对焊接头分为界面区(IZ)、过热区(OZ)、重结晶区(RZ)和不完全重结晶区(PZ)。IZ主要由上贝氏体、铁素体和少量珠光体组成,该区的TEM分析中可见α-Fe等轴晶和分布于晶界处Fe3C相,还存在大量的缠绕位错;OZ主要由粗大的贝氏体组织组成,且距界面区越近,贝氏体粗化现象越明显;RZ的突出特点是晶粒细化,主要为细小的铁素体和少量的珠光体组织,并可见非常细小的沉淀析出相NbC以及缠绕位错;PZ基本组织为尺寸不均匀的铁素体和少量珠光体。闪光对焊参数对接头组织结构及力学性能具有明显的影响。随着闪光留量和带电顶锻时间的增加,接头过热区和焊接区宽度增加、晶粒粗化,这主要归因于焊接热输入量的增加。随着顶锻压强和顶锻留量的增加,接头过热区和焊接区的宽度减小,界面区铁素体量增加,可归因于接头发生较大的塑性变形,促进了动态再结晶与再结晶过程的进行。接头拉伸试验结果表明,接头断裂均发生在母材区,接头抗拉强度在584.13MPa~611.02MPa范围内,能够与母材强度相匹配。接头的弯曲性能较好,最大弯曲裂纹长度为1.38 mm,符合相关标准(3mm)。接头硬度呈不均匀分布特征,界面区和过热区硬度明显高于重结晶区和母材硬度,接头硬度最大值出现在靠近界面区的过热区处,主要与过热区存在的大量贝氏体组织有关。采用三因素三水平二次正交回归方法优化闪光对焊工艺参数。获得的最优焊接参数为:闪光留量16mm,顶锻压强50MPa,顶锻留量3.5mm,带电顶锻时间为0.4s。在最优焊接参数条件下,闪光对焊接头界面结合良好,无裂纹等焊接缺陷;接头冲击功可达90.48J/cm2;接头抗拉强度≥590 MPa;延伸率≥24%;接头试样弯曲180°无裂纹,明显改善了焊接质量及接头力学性能。接头冲击断口研究结果表明,界面区形成的粗大贝氏体组织,界面处存在的氧化物及连接缺陷是影响接头冲击功的主要因素。
【关键词】：低合金高强钢 闪光对焊 微观组织 力学性能 冲击功
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG457.11
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 选题背景及意义13-14
• 1.2 闪光对焊工艺原理14-17
• 1.2.1 闪光对焊基本原理14-15
• 1.2.2 闪光对焊主要工艺过程15-16
• 1.2.3 闪光对焊焊接汽车轮辋工艺及存在的问题16-17
• 1.3 车轮钢概述17-20
• 1.3.1 国内外车轮用钢发展概况17-18
• 1.3.2 高强度级别车轮钢成分及组织概述18-20
• 1.4 闪光对焊研究进展20-24
• 1.4.1 闪光对焊接头微观组织及力学性能的研究进展20-23
• 1.4.2 闪光对焊接头韧性的研究进展23-24
• 1.5 本文主要研究内容24-25
• 第二章 试验材料、方法及设备25-32
• 2.1 试验材料25-26
• 2.2 试验方法及设备26-32
• 2.2.1 闪光对焊试验26-27
• 2.2.2 焊接热循环测试27
• 2.2.3 接头组织分析27-29
• 2.2.4 接头力学性能测试29-32
• 第三章 闪光对焊接头组织结构特点32-46
• 3.1 闪光对焊接头热循环特征32-36
• 3.2 闪光对焊接头宏观形貌特点36-37
• 3.3 闪光对焊的微观组织特点37-42
• 3.3.1 界面区37-39
• 3.3.2 过热区39-40
• 3.3.3 重结晶区40-41
• 3.3.4 不完全重结晶区41-42
• 3.4 闪光对焊接头微观组织演变过程42-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 闪光对焊参数对接头组织及力学性能的影响46-74
• 4.1 闪光留量对FBW接头组织及性能的影响46-53
• 4.1.1 闪光留量对接头组织的影响46-49
• 4.1.2 闪光留量对接头拉伸性能的影响49-50
• 4.1.3 闪光留量对接头弯曲性能的影响50-51
• 4.1.4 闪光留量对接头硬度分布的影响51-53
• 4.2 顶锻压强对FBW接头组织及性能的影响53-59
• 4.2.1 顶锻压强对接头组织的影响53-56
• 4.2.2 顶锻压强对接头拉伸性能的影响56-57
• 4.2.3 顶锻压强对接头弯曲性能的影响57-58
• 4.2.4 顶锻压强对接头硬度分布的影响58-59
• 4.3 顶锻留量对FBW接头组织及性能的影响59-65
• 4.3.1 顶锻留量对接头组织的影响59-62
• 4.3.2 顶锻留量对接头拉伸性能的影响62-64
• 4.3.3 顶锻留量对接头弯曲性能的影响64
• 4.3.4 顶锻留量对接头硬度分布的影响64-65
• 4.4 带电顶锻时间对FBW接头组织及性能的影响65-71
• 4.4.1 带电顶锻时间对接头组织的影响66-68
• 4.4.2 带电顶锻时间对接头拉伸性能的影响68-69
• 4.4.3 带电顶锻时间对接头弯曲性能的影响69-70
• 4.4.4 带电顶锻时间对接头硬度分布的影响70-71
• 4.5 本章小结71-74
• 第五章 RS590CL钢闪光对焊工艺参数的优化74-88
• 5.1 自然因素及编码74-75
• 5.2 回归方程的建立与检验75-76
• 5.3 正交试验结果分析76-87
• 5.4 本章小结87-88
• 第六章 结论88-90
• 参考文献90-96
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果96-97
• 致谢97

【参考文献】

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本文编号：342477