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汽車輕量化-中錳TRIP鋼/DP590異種先進(jìn)高強(qiáng)鋼電阻點(diǎn)焊的研究

田義豐  南昌大學(xué)

摘要：

在全球參與節(jié)能減排的大背景下，輕量化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。先進(jìn)高強(qiáng)鋼的具有強(qiáng)度髙、成型性能好、能量吸收率髙以及防撞凹性能好等優(yōu)勢(shì)，在保證性能的同時(shí)獲得最優(yōu)的輕量化效果。其中中錳TRIP鋼（7Mn Steel）作為第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼，兼具高強(qiáng)度與高塑性，其優(yōu)異的性能能夠很好地滿足汽車在輕量化與安全性方面的要求，近年來(lái)成為研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。電阻點(diǎn)焊因其生產(chǎn)效率高、低成本、焊接質(zhì)量易保證和易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)成為汽車制造的主要連接技術(shù)之一。目前國(guó)內(nèi)外少有針對(duì)中錳TRIP鋼的異種先進(jìn)高強(qiáng)鋼點(diǎn)焊工藝進(jìn)行探究，因此對(duì)中錳TRIP鋼/DP590異種先進(jìn)高強(qiáng)鋼的電阻點(diǎn)焊過(guò)程進(jìn)行研究具有重要理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

本文對(duì)1.6mm厚7Mn Steel鋼板和1.2mm厚DP590鋼板開(kāi)展了不等厚異種鋼點(diǎn)焊工藝試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了焊接參數(shù)和回火電流對(duì)7Mn Steel/DP590點(diǎn)焊接頭質(zhì)量特征參數(shù)和力學(xué)性能的影響，并分析了點(diǎn)焊過(guò)程中焊接參數(shù)以及接頭不同區(qū)域的組織形貌、硬度分布特點(diǎn)以及接頭的失效模式。研究結(jié)果表明：

（1）通過(guò)控制變量法對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定單脈沖下最佳焊接參數(shù)為：焊接電流9kA，焊接時(shí)間300ms，電極壓力4.5kN，預(yù)壓時(shí)間為300ms，保壓時(shí)間為40ms；最佳的添加回火工藝參數(shù)為：回火電流7.5kA，冷卻時(shí)間1500ms。焊接參數(shù)對(duì)熔核直徑和壓痕率影響較大，但拉剪力在焊接熱輸入大于一定值后保持穩(wěn)定，添加回火電流接頭拉剪力提高了17.13%。

（2）7Mn Steel/DP590電阻點(diǎn)焊接頭從熔合線至熔核中心，結(jié)晶形態(tài)依次為平面晶、胞狀晶、樹(shù)枝晶和柱狀晶。DP590側(cè)回火線要短于7Mn Steel側(cè)。熔核區(qū)為板條狀馬氏體和少量的殘余奧氏體。DP590側(cè)粗晶區(qū)和細(xì)晶區(qū)組織分別為粗大和細(xì)小的塊狀馬氏體。部分相變區(qū)為鐵素體和馬氏體的兩相組織，回火區(qū)組織由島狀的馬氏體回火和鐵素體組成，同時(shí)有精細(xì)的準(zhǔn)球狀和板狀?yuàn)A層滲碳體的生成。7Mn Steel側(cè)粗晶區(qū)為馬氏體，同時(shí)基體上分布著少量的球狀殘余奧氏體；細(xì)晶區(qū)和部分相變區(qū)為鐵素體和島狀回火馬氏體的兩相組織，越靠近熔核中心，回火馬氏體含量越低?；鼗饏^(qū)由超細(xì)晶的殘余奧氏體和鐵素體組成。熔核區(qū)為450HV，硬度最高的區(qū)域出現(xiàn)在7Mn Steel的回火區(qū)為502.42HV，硬度最低點(diǎn)出現(xiàn)在DP590側(cè)的回火區(qū)為202.49HV；添加回火電流后，熱影響區(qū)出現(xiàn)第二個(gè)回火線及軟化帶。

（3）最佳工藝下焊點(diǎn)失效模式為PF-TT失效。IF失效時(shí)熱影響區(qū)、熔核中熔核中心線上和熔核內(nèi)部斷裂分別為脆性斷裂、混合斷裂和韌性斷裂。在此失效模式時(shí)7Mn Steel側(cè)熱影響區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了裂紋，裂紋處有C元素和Al元素的偏析；另一種為PF-TT失效，7Mn Steel一側(cè)的熔核被剝離出來(lái)，在接頭熔核線處和7Mn Steel熱影響區(qū)內(nèi)部斷裂分別為脆性斷裂和韌性斷裂。添加回火電流后沒(méi)有改變接頭的斷裂模式和斷裂位置，但是DP590側(cè)熱影響區(qū)回火電流產(chǎn)生的回火區(qū)處產(chǎn)生縮頸，該位置為接頭的軟化區(qū)和硬度的低點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電阻點(diǎn)焊；中錳TRIP鋼；DP590；ABAQUS；