汽车用DP钢和TRIP钢激光拼焊板焊缝组织性能研究

发布时间：2017-12-03 20:36

  本文关键词：汽车用DP钢和TRIP钢激光拼焊板焊缝组织性能研究

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【摘要】：汽车行业的持续发展带来了严重的环境和安全问题,汽车轻量化已成为人们的共识。激光拼焊板既能减轻车重,又能保证强度,满足轻量化的要求。双相钢(Dual Phase steel,DP)具有良好的强度和韧性,在先进高强度钢中使用广泛,相变诱发塑性钢(Transformation induced Plasticity, TRIP)的使用量也在逐渐增大。先进高强度钢的应用极大促进了激光拼焊技术的发展,可以使钢板进行任意组合,提高材料利用率,拓展了先进高强度钢的应用范围和应用潜力。本文对同种DP钢进行激光对接焊和对异种DPTRIP钢进行激光拼焊,研究焊接线能量对拼焊板组织和性能的影响,并通过电化学性能测试研究了拼焊板的耐腐蚀性能。深度分析了焊接接头的接头界面成形机理,研究固态相变后的晶粒与原始晶粒之间的取向关系。首先,研究了焊接线能量对1mm厚的DP590钢板激光焊接接头组织性能的影响,得出焊接线能量范围大约在为280 J/cm-560 J/cm.焊接线能量对力学性能影响不大,拉伸断裂总是存在于母材区域,延伸率明显减小。焊缝区平均硬度值为母材的1.6倍以上,焊缝宽度随着焊接线能量的增大有所增大,软化区一直存在。焊缝区主要是板条马氏体组织,随着焊接线能量的增大,组织变得粗大,主要是焊接高温使得奥氏体长大。热影响区组织为马氏体和铁素体,焊接线能量高时马氏体体积分数增多。焊接线能量对热影响区软化区组织的影响主要是回火马氏体增多,铁素体长大较为明显。焊缝区表面耐腐蚀能力与母材相比较差,且腐蚀速率比母材稍大,阳极极化曲线部分均出现了反应平台,主要原因是表面产生了钝化膜。接头耐腐蚀能力主要受组织的影响,焊缝区的板条马氏体位错密度大,晶界聚集的碳易使金属表面吸附氯离子,腐蚀倾向增大,DP钢母材晶粒细小均匀,缺陷少,材料表面腐蚀倾向小其次,研究焊接线能量对不等厚DP590和TRIP590钢激光拼焊板接头组织性能的影响,焊接线能量范围为330 J/cm-500 J/cm。拉伸试验断裂于DP钢一侧,焊缝平均硬度值为母材的1.6倍以上,焊缝宽度在焊接线能量为420J/cm时最大。焊缝区呈现典型的柱状晶,焊缝显微组织为明显的板条马氏体结构,TRIP钢一侧焊缝马氏体板条比DP钢一侧稍长,随着焊接线能量的增大,马氏体板条变得粗大。两侧的热影响区均由马氏体和铁素体组成,焊接线能量高时,晶粒粗大,马氏体含量增多。电化学性能测试结果表明TRIP钢母材的耐腐蚀性最好,焊缝的耐腐蚀性最差,同样在阳极极化区域出现了腐蚀平台。最后,通过对异种钢接头进行EBSD分析,进一步探讨焊缝界面组织的形成机理。结果表明,两种母材都没有表现出明显的择优取向;焊缝晶粒有明显的择优取向,晶粒织构主要为001；两侧热影响区晶粒主要是等轴晶,没有明显的择优取向。焊缝内马氏体板条内位错强化起到了主要作用,塑性降低；热影响区硬度较高,与较多晶界的钉扎作用有关；大小角度晶界上的晶格畸变对金属材料的塑性变形起着阻碍作用,在宏观上使母材金属表现为良好的强度和韧性。综上所述,对于1mm厚DP590钢板激光拼焊板,焊接线能量为280 J/cm-560 J/cm时性能最佳；对于不等厚DP590和TRIP590钢板,焊接线能量为330 J/cm-500 J/cm时性能最佳。两种激光拼焊板在力学性能和腐蚀性能上与母材差别不大,可以适用于母材应用的所有环境中,为拼焊板的工业应用打下了很好的实验和理论基础。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.11

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本文编号：1249987