高强钢焊接工艺及接头组织与性能研究 ㊣ 精品文档 值得下载

钢和微合金钢异种材料点焊接头的力学性能及形变行为作了深入的分析。

试验分别对同种材料和异种材料进行点焊试验，发现点焊接头拉剪力大小与母材的强度无线性关系，正面和背面的伸长率无显著差别。

异种材料点焊时，相比于同种材料局部应力减少约。

电子衍射结果显示接头断裂处组织中奥氏体有所减少，同时测得其硬度有所增加，这促使钢接头应力水平低于母材。

王敏吴毅雄等人研究了母材成分对钢点焊接头性能的影响。

通过对化学成分不同的和双相钢进行点焊对比试验，发现碳含量高的点焊接头韧性较差。

这是由于点焊熔核急速冷却的不平衡条件下，形成了孪晶马氏体亚结构，这导致接头韧性的降低。

高强钢焊接工艺近年来随着高强钢的广泛应用，国内外许多学者对高强钢的焊接工艺做了大量的研究。

娄宇航等研究了级低合金高强钢的焊接性，分别采用手工电弧焊和埋弧焊进行焊接，焊前进行预热处理，设计不同的坡口角度和根部间隙，严格按照设计的焊接工艺参数进行焊接，得到了完全符合各种性能要求的焊接接头。

采用激光填丝焊和激光复合焊工艺对厚的船用钢进行了焊接性研究，得出激光填丝焊的焊接变形较小，焊缝成形性好。

尹杰利用双光束热丝多层焊对高强钢焊接进行研究，设计并改进了适合于厚板的双光束热丝多层焊的窄间隙坡口尺寸，实现厚的低合金高强钢的可靠连接，消除了未融合和气孔缺陷。

随着各国对工程机械件要求的提高以及材料加工技术的快速发展，超高，强度钢得到广泛应用。

李亚江等利用混合气体保护焊对超高强度钢做了焊接试验，通过扫描电镜透射电镜和电子衍射技术研究了工艺参数对热影响区域韧性的影响，得出当热输入在变化时，随的增加，钢的冲击韧性逐渐降低当时，在可以获得较好的韧性，所以要想获得具有良好韧性的接头就必须将控制在以下。

在用四丝埋弧焊焊接厚的钢的试验中，结果表明在不降低接头质量的条件下，提高焊接速度和电流密度可以增加熔敷率随着热输入的增加，粗大的柱状晶含量增加，针状铁素体的含量降低。

高强钢焊接接头组织与性能研究焊接接头组织分析对于熔焊来说，焊缝金属是指由填充金属和部分熔化的母材在熔池中凝固而形成，主要经历加热熔化凝固结晶和固态相变等阶段。

而般来说，焊缝金属组织主要由母材和焊材的原始组织以及化学成分焊接工艺等因素所决定。

低合金高强钢中常见的焊缝显微组织主要有针状铁素体先共析铁素体侧板条状铁素体以及少量的粒状贝氏体马氏体和岛状组织等。

由于受热状态不同，可以将焊缝区组织分成个区域原始焊缝组织，为贝氏体针状铁素体和少量的低碳马氏体二次重熔组织，为粒状贝氏体和针状铁素体组织经历热处理后的焊缝组织，为贝氏体正火组织贝氏体回火组织，以及大量相互平行的铁素体束。

娄宇航等采用手工电弧焊及埋弧焊两种焊接方法焊接钢，结果显示两种焊接方法所得的焊缝组织主要为板条状贝氏体和少量针状铁素体。

在焊接过程中，由于热影响区不同部位所经历的热循环以及焊后姚贵升采用钢提高汽车外表面零件的抗凹陷性宝钢技术，马鸣图先进汽车用钢北京化学工业出版社，崔昆主编钢铁材料及有色金属材料北京机械工业出版社，，，，蒋俊华超高强双相钢水淬及回火工艺研究上海上海交通大学硕士论文，于群车用双相钢的激光焊接接头组织性能研究北京北京工业大学硕士论文，，fi，fl，章友谊低合金高强钢气体保护焊焊接工艺及焊接接头性能研究西华大学硕士论文，，王敏，吴毅雄，潘华，等母材成分对钢电阻点焊接头性能的影响焊接学报尹杰高强钢双光束热丝多层焊工艺及接头组织性能研究哈尔滨哈尔滨工业大学，李亚江，邹增冷却速度不同，使得热影响区的组织及力学性能不均匀，这种不均匀性对高强钢的力学性能影响尤为明显。

国外学者研究了高强钢多层多道焊的热影响区，结果将热影响区分为个部分，粗晶区细晶区临界热影响区亚临界热影响区临界重熔粗晶区和亚临界重熔粗晶区。

在临界热影响区和临界重熔粗晶区都观察到岛状组织，粗晶区主要包括粗大的上贝氏体微合金析出物和岛状组织，晶粒尺寸为临界重熔粗晶区主要组织为粗大的铁素体细小的微合金析出物和岛状组织，晶粒大小为。

研究结果表明影响岛状组织形成的主要因素是奥氏体的淬透性，并指出大量的含量以及铁素体基体中固溶的钒是提高淬透性及组织形成的主要因素。

在焊接接头中，焊缝与热影响区的过渡区域称为熔合区。

与其他特征区相比，熔合区的冲击韧性值最低而硬度最高，是接头的个薄弱环节，这主要是由于熔合区主要由铸造组织以及晶界相组成，扫描电镜结果显示熔合区组织主要为针状铁素体和晶界相先共析铁素体以及魏氏铁素体。

有的研究说明在熔合区边缘部分熔化的母材是柱状晶形核的核心而有的研究结果表明熔合区柱状晶晶粒大小主要由熔合区边界部分熔化区的晶粒尺寸决定。

焊接接头力学性能分析在对焊接接头的力学性能分析中，般采用拉伸弯曲冲击以及硬度测试等段。

对于高强钢而言，由于在热影响区的粗晶区会形成岛状组织而使得其强度和硬度值较高，但冲击韧性下降，脆性增加。

日本学者研究了种通过控制焊缝中元素的扩散来提高高强钢在高热输入条件下热影响区韧性的方法。

该方法主要是通过提高焊缝金属中元素的含量，然后通过扩散进而提高热影响区中元素的含量，再通过元素来抑制热影响区的晶粒长大从而提高热影响区的韧性。

在对临界再热粗晶区组织及力学性能的研究试验中，结果表明影响该区域冲击韧性的主要因素是岛状组织的形态而不是其数量。

结语对于高强钢焊接接头组织复杂，热影响区易于形成组织粗大等问题，如何改善或控制高强钢焊接接头的组织与性能仍是重点与难点。

高强钢的熔合区与粗晶区是焊接接头性能最薄弱环节，其韧性往往低于母材，并具有明显的脆性倾向，如何提高该区域的综合性能是今后高强钢焊接研究的个重点方向。

参考文献马鸣图，吴宝榕双相钢物理和化学冶金北京冶金工业出版社，，王利，杨雄飞，陆匠心汽车轻量化与高强度钢板的合理选用中国汽车工程学会材料分会第十五届年会论文集，甄舒高强钢电阻点焊接头组织与力学性能的研究长春吉林大学硕士论文，下面简单的介绍这几种传统高强钢的性能及特点。

高强度钢钢即无间隙原子钢，是在超低碳钢中加入等元素，使钢中的碳氮原子完全固定成化合物，从而形成无间隙原子的钢。

钢具有如下优点稳定性良好工艺适应性强冲压件质量稳定回弹小生产率高且储运方便。

而高强度钢是钢的种，通过加入和等元素实现固溶强化，既有较高的强度，又有良好的成形性。

冷轧各向同性钢冷轧各向同性钢是通过合理而准确地控制合金元素的含量，配以适当的板材轧制与退火工艺，而得到的各向同性钢。

它是种对塑性应变比值进行限定的钢。

所谓各向同性是板材的值趋向于，从而在各向同性钢深冲变形时达到各个方向变形趋于致。

由于这种钢的各向同性，使其拥有较好的拉伸成形性，常用于制作汽车的外覆盖件。

烘烤硬化钢烘烤硬化钢是通过固溶处理实现强化，因为钢中有固溶作用的和，在冲压时产生位错，在涂漆烘烤处理过程中，固溶与位错发生交互作用，使钢板屈服强度上升，产生了时效硬化现象。

这类钢的特点是冲压成形前具有较低的屈服强度和较好的成形性，通过冲压成形，产生应变强化，随后的油漆烘烤，产生烘烤硬化，从而得到冲压成形性好抗凹陷性高的效果。

冷轧高强度含钢含钢是种固溶强化的高强度钢，含钢的成形性和焊接性良好，多用于汽车车身制造，其中抗拉强度在的含钢用量最多。

含钢板的金相组织与钢较相似，采用含钢完全可以代替类材料冲制部分车身和车底板等零件，节约钢材以上，成形焊接涂装等工艺性能满足生产要求，济效益十分明显。

高强度低合金钢高强度低合金钢是种低含碳量高屈强比焊接性能优良的工程结构用钢。

其含碳量般低于，合金元素含量低于，通过添加等合金元素进行强化，屈服强度般可达以上。

钢不仅拥有较好的塑性韧性，较低的时效敏感性，而且其加工性能好，能耐大气海水腐蚀，常用于工程机械及船舶结构制造。

先进高强钢主要是通过相变进行强化的钢种，其强度级别高于传统高强钢，且拥有较低的屈强比和良好的碰撞吸能性。

此外，先进高强钢力学性能稳定疲劳寿命高且冲压成形性良好，应用前景十分广阔。

常用的先进高强度钢主要有复相钢双相钢相变诱发塑性钢和孪生诱发塑性钢等几种。

相变诱发塑性钢相变诱发塑性钢是种利用残余奥氏体应变诱发相变相变诱导塑性机制而研制的具有高强度高延展性的钢种。

钢主要含有碳锰硅铝铌钼等元素，其中碳主要富集在残余奥氏体中，以增加残余奥氏体数量，提高钢的稳定性及强度。

微合金元素铌的加入可有效控制钢的奥氏体化及应变过程中的各种相变，使奥氏体向铁素体和贝氏体中的转变，获得高的残余奥氏体的体积分数及稳定性，以提钢的各项力学性能。

复相钢复相钢主要是种由铁素体马氏体和贝氏体组成，利用微合金元素的细化晶粒和析出强化的作用而形成的高强韧性高疲劳性能的先进高强钢。

复相钢中添加铌等合金元素可形成细小的碳化物以沉淀相析出，提高钢的强度。

合理的合金元素及合适的淬透性使复相钢在保证好的强度及韧性的条件下具有更好的能量吸收能力。

孪生诱发塑性钢孪生诱发塑性钢是利用变形时产生孪晶诱发塑性而得到高强韧性激光能量转化为热能而熔化形成永久性连接的高效连接方法。

相比于其他常用的焊接方法，激光焊的特点是能量密度高效率高热输入量小适应性强工件变形小且易于实现自动化，其焊件质量优于传统焊接。

随着激光技术的发展成熟，激光焊接在航空航天船舶工业机械制造轻工电子汽车生产等领域应用日趋广泛。

高强钢激光焊接的特点是能量密度高热输入小加热冷却速度快，可促使晶粒细化，减小工件变形，但仍然存在焊缝凝固裂纹裂纹和软化等问题。

近年来国内外学者对高强度钢激光焊接应用的做了大量的探索研究，对高强钢激光焊接性有了定的认识。

于群等人对的双相钢进行激光焊对接和搭接试验，通过调整参数研究焊缝