冷作模具钢是模具行业中最为广泛使用的一类材料,其使用性能和应用价值直接决定着模具生产水平的高低。5Cr5MoV作为一种新型的冷作模具钢,是汽车大型覆盖件模具的重要材料之一,在实际使用过程中涉及与其它如1045钢等碳钢材料的连接问题。鉴于摩擦焊是一种高效、环保、并能广泛应用于异种钢材焊接的固态连接技术,因此研究5Cr5MoV与1045钢的摩擦焊对控制模具成本、优化模具结构、促进5Cr5MoV模具材料的应用具有重要的意义。本文采用连续驱动摩擦焊对5Cr5MoV与1045钢进行焊接,以顶锻压力为单一变量,研究了焊接过程中力和热的双重作用对微观组织和力学性能的影响。实验结果表明,利用连续驱动摩擦焊能够实现冷作模具钢与碳钢异种钢材的优质高效连接,并能获得成形以及力学性能良好的焊接接头。研究了顶锻压力对宏观焊接接头以及微观焊缝的影响规律。当顶锻压力逐步增大时,接头翻边量随之增加,而焊缝两侧的焊接热影响区宽度随之减小。由于两母材成分及性能上的差异,1045钢侧的翻边量和热影响区宽度总是大于5Cr5MoV模具钢侧。焊缝是由两侧高温金属机械混合以及扩散作用形成的过渡区域,其组织由铁素体、珠光体和马氏体以及残余奥氏体组成,且焊缝宽度随顶锻压力增加而减小。合金元素在焊缝与5Cr5MoV模具钢过渡界面处有明显扩散现象。研究了焊缝两侧热影响区的组织分布特征以及顶锻压力对不同部位组织演变的影响规律。由于焊接热循环对焊接接头各个部分的影响规律不同,将5Cr5MoV模具钢侧热影响区分为完全淬火区和不完全淬火区;将1045钢侧热影响区分为过热区、相变重结晶区和不完全重结晶区。5Cr5MoV完全淬火区组织由大量马氏体、少量残余奥氏体和渗碳体组成,马氏体针叶随顶锻压力增大变得细小且具有方向性;不完全淬火区组织由部分马氏体、残余奥氏体和铁素体组成。随顶锻压力增大两区马氏体含量均有增加,且出现了带状组织。1045钢侧过热区组织由大量珠光体、铁素体以及少量马氏体和残余奥氏体组成,晶粒随顶锻压力增加由粗大变得细小;相变重结晶区组织为细小珠光体和铁素体,随顶锻压力增大有少量孪晶生成;不完全重结晶区由于加热时间短,金相组织无明显变化,随顶锻压力增大,铁素体尺寸有所减小。研究了顶锻压力对焊接接头强度和硬度的影响,以及强度和硬度在焊接接头上的分布规律。焊缝处具有很高的硬度值,最高可达到918 HV,硬度向两侧母材逐步降低。随顶锻压力增大,模具钢侧高硬度区增宽,而1045钢侧高硬度区变窄。焊接接头整体抗拉强度随顶锻压力增大呈现先增加而后趋于稳定,当压力过高时强度略有下降的趋势。当顶锻压力在170-210 MPa范围内时,焊接接头抗拉强度最大可达到698 MPa,在该范围内轴心处和距轴心2/3 R处两位置的强度基本相等。170 MPa顶锻压力下的焊接接头横截面上强度分布具有很好的均匀性。拉伸断裂均发生在5Cr5MoV模具钢侧淬火区,且都表现为脆性断裂,随顶锻压力变化,裂纹扩展方式略有不同。