双相钢DP600的显微组织和性能.doc

DP600（双相钢）激光焊接接头的显微组织和力学性能 摘要 ： 双相钢(DP)更高的抗拉强度、更好的初始加工硬化以及相比传统的等级的钢有更大的伸长，同时减少燃料消耗和温室气体排放，广泛应用于汽车业。在这样的应用程序过程中焊接和连接必须参与进来,但这将导致材料的局部变形，并产生一系列制造潜在的安全和循环载荷下的可靠性的问题。本次研究的目的是评估DP600钢材料在激光焊接后显微结构改变及其对拉伸和疲劳性能的影响。激光焊接导致在融合区的硬度显著增加,但也形成一个软的区域——热影响区(HAZ)外侧。尽管焊接后延展性降低,屈服强度增加但极限抗拉强度依然几乎保持不变。在高应力振幅疲劳寿命几乎相同的母材和焊接接头之间的疲劳极限在焊后尽管稍微降低，拉伸断裂和疲劳破坏却发生在更高的应力振幅的外层热影响区。观察到疲劳裂纹萌生区发生在的试样表面而且裂纹扩展是具有特色的裂纹形成机制。在快速传播区域也观察到凹坑及变形带。 关键词： 双相钢(DP)钢铁公司 激光焊接 显微结构 抗拉性能 疲劳强度 失效机理 介绍 环境保护和节约能源越来越受关注，消费市场激励汽车制造商使用轻质材料，并且有一个更高的抗拉强度和更好的延展性。这样可以通过减少汽车的重量从而减少燃料消耗以及二氧化碳排放量来实现。在汽车行业需要考虑到安全标准,由于双相(DP)钢有更高的抗拉强度结合高伸长率，比类似的屈服强度钢的更好的成绩，从而获得了很好的口碑。双相钢的显微组织的基体是具有良好塑性和韧性的铁素体,并且由马氏体相和可能存在的贝氏体相与极少数的残余奥氏体[2 - 6]结合从而加强了硬度。钢的延展性源自铁氧体，强度源自于马氏体。而高强度低合金钢(低合金高强度钢)、双相钢显示出较低的屈服强度但连续移动检测中双相钢的结果有较大且更加统一的总伸长和更高的初始加工硬化率，伴随着相当高的极限抗拉强度，所有这些令人满意的机械特性使双相（DP)钢引起了汽车的制造商的兴趣。 人们常说超过一个国家的国内生产总值50%的产品与焊接存在这样或那样的关联，就车身结构来说焊接是主要的操作过程。在以前的车身设计中,最典型的材料是低碳钢，这些汽车部件通过电阻点焊(RSW)组装,来的实现汽车制造商的需求过程中高速度和高产量的场景。但由于改变材料的方案,行业中其他焊接方法也越来越流行了。其中易于自动化和灵活性的激光焊接在金属链接已经获得了名气。由于焊接DP钢加入了其他焊接过程,如电阻点焊(RSW)[11]、激光点焊[12]、气体金属电弧焊接(GMAW)[13],搅拌摩擦焊[14]。所以必须分析它的机械性能。在双相钢的激光焊接性已经做了部分研究，例如：钢的拉伸性能的焊接效果和非常有限的疲劳性能的研究。在应用程序的结构激光焊接接头在循环荷载下的条件是容易失效,因此表征焊接接头的抗疲劳强度是必要的。 先前的研究表明在DP钢焊接导致了在热影响区域(HAZ)外侧形成软带,焊接接头的机械性能在这个地区有显著影响(17、18)。通过形成这种软化区(17 - 20)焊接接头的拉伸性能和成形性的严重受阻。在这个研究进行了拉伸试验也得到这样的结果。然后问题在于软带是否将会导致还原抗疲劳强度。详细研究表明关于疲劳性能的影响,以及软带的失效的行为是双相钢焊接接头不足之处。一个全面的研究发现 ：为有效应用DP钢，了解他们的断裂特点和机制在两个单调和循环负载是至关重要的。因此,本研究的目的是在评估在两个单调和交变载荷强调失效的DP钢激光焊接接头的机制的力学性能。 2材料和实验过程 2.1材料 这个DP600钢拥有一个1.2毫米厚度与镀锌扩散(GA)涂层(46克/平方米顶部和47 g / m2在底部)选择适当的区域研究。母材的化学成分金属是表1中给出。 表格1 在目前的研究选定的DP600钢中的化学成分(wt %) C Mn Si Al Mo Cr Cu S 0.09 1.84 0.36 0.05 0.01 0.02 0.03 0.005 2.2激光焊接 激光焊接是通过使用一个二极管激光器，在目前的研究中焊接使用的参数如表2所示。这个型号为Nuvonyx ISL4000L二极管激光器头部被安装在松下VR6机器人手臂处。光束矩形尺寸为12毫米×0.9 毫米，焦距为90 mm。 同时,由于二极管激光的功率密度导致其局限于焊接传导模式。以一个流速14.2 l /分钟的超高纯度氩作为保护气体在试样表面上焊接。在金属模版上焊接形成一个熔透焊道，焊接速度为1米/分钟。 表格2 Laser machine Laser source Laser power (kW) Welding speed (m/min) Focal length (cm) Beam dimension (mm2) Nuvonyx ISL-