高强度钢QP980作为第三代先进高强度钢的代表,具有高强度、高塑性及优异的吸能性等特点,在汽车轻量化方面有着广阔的应用前景。高强度钢在采用常规熔焊时容易出现的成分偏析、淬硬脆化和氢致开裂等问题,而且QP980钢的微观组织主要由具有高密度位错的马氏体、铁素体及处于亚稳态的残余奥氏体组成,QP980钢的组织特点决定其在焊接热循环下极易发生转变,给QP980钢的焊接应用带来困难。目前关于QP980钢的焊接研究较少,缺少对接头组织演变规律的深入研究,接头组织的不均匀性也导致接头面临更加复杂的氢脆问题。因此,为解决QP980钢所面临的焊接问题,分别采用搅拌摩擦焊接技术和激光焊接技术对QP980钢进行了焊接试验,研究了焊接工艺参数对接头组织演变及性能的影响规律,建立了接头性能与微观组织演变之间的关系,并使用热膨胀仪模拟了 QP980钢经历的焊接热循环过程,系统研究了热影响区组织与性能的变化规律,此外,通过电化学充氢和慢应变速率拉伸试验对QP980钢的搅拌摩擦焊接头和激光焊接头进行了氢脆敏感性研究,研究了接头不同区域的微观组织对氢致裂纹形成的影响机制,并讨论了充氢接头的断裂机理。对QP980钢搅拌摩擦焊接的研究表明:通过优化焊接工艺参数并控制好现场试验操作的情况下,获得了表面形貌良好的焊缝;QP980钢搅拌摩擦焊接头的横截面宏观形貌呈现“碗状”形貌,接头可分为焊核区、热影响区和母材区;不同工艺参数下的峰值温度和冷却速率不同,从而导致焊核区的微观组织也不同,其中,峰值温度很大程度上取决于旋转速度,同时焊接速度的增加会显著提高焊后的冷却速率;不同工艺参数下接头的硬度分布趋势基本相同,即焊核区的硬度明显高于母材,且在焊缝两端均存在一个软化区,其中,由于旋转速度200 r/min和焊接速度50 mm/min时焊核区的微观组织还存在大量的铁素体,导致其焊核区的硬度相比其他条件下明显偏低;通过优化工艺参数可以获得与母材等强的接头,伸长率相比母材都有所降低,除了旋转速度200 r/min时断裂于焊核区,其他工艺参数下均断裂于接头的软化区和母材区,说明通过搅拌摩擦焊接技术可以获得焊接性能良好的接头。对QP980钢激光焊接的研究表明:在所选焊接工艺参数下均获得了全焊透及表面成形良好的接头;QP980钢激光焊接头的横截面宏观形貌呈现“沙漏型”,接头可分为焊缝区、粗晶区、细晶区、临界热影响区、亚临界热影响区和母材区,其中焊缝区的组织为粗大的板条马氏体且存在明显的择优生长,其生长方向倾向垂直于熔池边界生长;不同工艺参数下接头的焊缝及部分热影响区的硬度均高于母材,且硬度最高值出现在细晶区,在焊缝的两端都存在一个软化区,随着热输入的增加,焊缝及热影响区的宽度变大,软化区也更加远离焊缝中心;不同工艺参数下接头的抗拉强度都能达到母材的强度,屈服强度均高于母材,而接头的伸长率都低于母材,说明在所选焊接工艺参数下,均获得了性能良好的焊接接头。对QP980钢焊接模拟热影响区的研究表明:随着加热速率的提高,QP980钢的Ac1和Ac3也逐渐升高;模拟亚临界热影响区的温度为300～700℃,峰值温度600℃和700℃时马氏体分解并析出了碳化物,模拟临界热影响区的温度为800℃和900℃,其组织为铁素体和马氏体的混合组织,模拟细晶区的温度为1000℃和1100℃,其组织为细小的马氏体,模拟粗晶区的温度为1200℃和1350℃,其中1350℃时的马氏体粗化明显;显微硬度结果显示,峰值温度700℃时由于马氏体分解和碳化物析出而具有最低的硬度值,峰值温度1000℃时由于热影响区为细小的马氏体而具有最高的硬度值;采用热膨胀法建立了QP980钢的SHCCT图,冷速0.1～1℃/s时组织为铁素体和贝氏体,冷速2℃/s时转变产物为贝氏体、少量铁素体和少量马氏体,冷速3℃/s时组织为贝氏体和马氏体,当冷速高于5℃/s以上时,组织已全部转变为马氏体。研究了电化学充氢条件下QP980钢焊接接头氢致裂纹的产生机制,对于搅拌摩擦焊接头,氢致裂纹首先在临界热影响区形成,然后为母材区,最后在焊核区出现,其中,临界热影响区内裂纹主要沿着铁素体和马氏体的晶界及马氏体内部进行扩展,而焊核区内的裂纹主要在马氏体晶内作穿晶扩展,并建立了电化学充氢条件下搅拌摩擦焊接头裂纹形成与扩展的物理模型;对于激光焊接头,充氢裂纹更容易在粗晶区产生,随着充氢时间的增加,随后在焊缝区和母材区出现。预充氢接头的慢应变速率拉伸试验结果表明,两种焊接接头的力学性能随着充氢时间的增加呈下降趋势,接头的断裂模式逐渐由韧性断裂转变为脆性断裂;QP980钢焊接接头在拉伸过程中发生的TRIP效应会增加接头的氢脆敏感性,而且氢的存在会降低裂纹形成的阻力,促使接头在较低的应力下就能发生变形,导致断口中出现微裂纹和解理特征,随着氢含量的继续增加试样中间会出现大的裂纹,这造成了接头由韧性断裂向脆性断裂的转变。