热输入对超高强钢DP1000激光焊接接头
微观组织和断裂机制的影响
李龙1，李辉2，徐梅1，徐亚鹏3，江海涛1，米振莉1
(1.北京科技大学工程技术研究院，北京 100083；2.烟台南山学院工学院，烟台 265700；
3.国网新源控股有限公司技术中心，北京 100761)
摘要：利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）观察超高强双相钢DP1000激光焊接接头微观组织的变化，通过显微硬度的测试、拉伸试验研究其不同热输入下焊接接头的力学性能.结果表明，随着热输入的增加，由回火区和两相区组成的软化区的组织发生了明显的变化，软化区内平均硬度值减小，其宽度尺寸增加，导致拉伸试样的断裂位置发生变化.当热输入不高于52 J/mm，焊接试样的抗拉强度是母材的97.75%，软化区宽度最大约为506 μm，断裂发生在母材上；当热输入达到72 J/mm，软化区宽度约为621 μm，断裂发生在软化区内.
关键词：金属材料；超高强双相钢；激光焊接；热输入；软化区宽度
中图分类号：TG407 文献标识码：A doi：10.12073/j.hjxb.2018390179
0 序 言
双相钢（dual phase steel，DP钢）是低合金高强度钢（high strength low alloy steel）的一个重要分支，室温状态下组织由铁素体（F）和马氏体（M）构成，具有高的加工硬化率、低的屈强比及连续屈服等特点.双相钢满足了汽车多种部件的应用条件，尤其是其所具有的高强度可使汽车重量减轻，从而兼顾了汽车的安全性与节能性，是一种受到广泛关注的先进汽车用钢[1].
激光焊接因其能量密度高、热影响区（heat affected zone, HAZ）小、结构设计灵活等优点被广泛地应用在汽车制造领域[2].近几年，关于DP钢激光焊接的研究主要集中在焊接工艺对组织、力学性能的影响. Reisgen等人[3]发现合理的焊接工艺可以获得较细的焊接组织，焊接接头由熔合区（fusion zone, FZ）和热影响区（heat affected zone, HAZ）组成，其中FZ和部分HAZ的硬度高于母材（base metal, BM），即为硬化区（harden zone, HZ）；HAZ余下部分为软化区（soften zone, SZ）. Han等人[4]研究了焊接速度对DP600和DP800硬化特性的影响.结果表明，熔合区及其附近的热影响区的硬度值最大，即使焊接速度改变，硬度最大值也几乎不变.然而，目前关于高强度DP钢（尤其是1 000 MPa级以上）激光焊接热输入对焊接接头软化区及力学性能和断裂特征的影响还没有系统的研究.因此，文中将通过分析激光焊接热输入对超高强双相钢DP1000（ultra-high strength DP1000, UHS-DP1000）焊接接头不同区域微观组织的影响，来研究其焊接接头微观硬度变化的本质，揭示软化区宽度对焊接材料断裂机制的影响规律.
1 试验方法
试验用超高强双相钢UHS-DP1000在50 kg 真空感应熔炼炉中熔炼，其化学成分见表1.将其进行热轧、冷轧、连续退火处理，最终材料厚度为1.6 mm，退火后的组织形貌如图1所示.
激光焊接采用德国IPG的YLS-6000型激光器.焊接前，将待焊部位打磨平滑，且清洗干净，防止污染.焊接过程采用氩气保护，气流量为15 L/min，采用对接形式进行焊接.具体焊接工艺参数如表2所示.
收稿日期：2017 ? 11 ? 20
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51371032)；国家重点研发计划(2017YFB0304404)
表 1 试验用DP1000钢化学成分（质量分数，%）Table 1 Chemical compositions of UHS-DP1000
C Si Mn Cr Al P S
0.160.62.020.450.0660.0070.005
第 39 卷第 7 期2018年7月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.39(7):075 ? 080
July 2018
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