汽车用超高强度QP钢激光焊接接头组织和力学性能研究

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先进车用高强钢的应用是实现汽车轻量化的重要途径,淬火延性钢(QP钢)作为第三代车用高强钢,兼具有高强度与高塑性,目前,国内外少有针对QP钢激光焊接接头的较系统的研究,因此,对QP钢的激光焊接及其性能评价具有重要工程应用意义。本文完成了QP1180钢同种及QP1180/DP590异种接头的激光焊接试验,对接头微观组织,显微硬度,拉伸性能和杯突成形性能进行了分析,并进一步探究了接头变形过程中的应变动态行为。首先,对接头的微观组织和结晶形态进行了研究。QP1180激光焊接接头中,焊缝区、粗晶区和细晶区均为马氏体组织,部分相变区为马氏体和铁素体的混合组织,回火区中部分马氏体分解析出细小的碳化物,产生回火马氏体组织,同时残余奥氏体亦发生了分解。回火区存在明显软化现象,故亦称为软化区,硬度低于母材40 HV~60 HV,热输入升高软化程度增大。QP1180/DP590异种接头各区组织类型与同种接头基本相同。DP590侧热影响区硬度明显低于QP1180一侧,DP590母材侧回火区未发生明显软化。QP1180接头中存在极窄的熔合区,从熔合区到焊缝中心结晶形态依次为胞状晶、树枝晶和等轴晶,局部区域还存在平面晶,焊接热输入增大,表面形核区域增大,柱状晶宽度增加。研究了两种接头的拉伸性能及拉伸应变行为。不同焊接热输入下的QP1180接头拉伸断裂位置均为母材,具有很好的抗拉性能。塑性变形时,焊缝处总是应变极小值,不同热输入下的接头拉伸应变行为相似,断后焊缝发生3%到4%的塑性变形。QP1180/DP590异种接头拉伸变形主要发生在DP590母材,且DP590一侧的焊缝变形量明显高于QP1180一侧的焊缝。对两种焊板的杯突性能及其应变动态行为进行了研究。QP1180激光焊板存在两种开裂方式,高热输入下,软化严重,应变集中在软化区,沿软化区平行于焊缝纵向开裂,具有低杯突值;低热输入下,软化程度低,应变分布均匀,垂直于焊缝横向开裂,具有高杯突值。随焊缝偏移量的增加,杯突应变分布逐渐均匀,杯突值升高。QP1180/DP590异种焊板的杯突值随焊缝偏移量增大明显升高,由于母材强度差异大,存在焊缝迁移现象,应变倾向于集中在靠近焊缝的DP590母材,随偏移量增加,开裂位置逐渐远离焊缝。
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