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汽車輕量化-中錳TRIP鋼/DP590異種先進高強鋼電阻點焊的研究

田義豐  南昌大學

摘要：

在全球參與節(jié)能減排的大背景下，輕量化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的重要趨勢之一。先進高強鋼的具有強度髙、成型性能好、能量吸收率髙以及防撞凹性能好等優(yōu)勢，在保證性能的同時獲得最優(yōu)的輕量化效果。其中中錳TRIP鋼（7Mn Steel）作為第三代先進高強鋼，兼具高強度與高塑性，其優(yōu)異的性能能夠很好地滿足汽車在輕量化與安全性方面的要求，近年來成為研究的重點和熱點。電阻點焊因其生產(chǎn)效率高、低成本、焊接質(zhì)量易保證和易實現(xiàn)自動化等優(yōu)勢成為汽車制造的主要連接技術(shù)之一。目前國內(nèi)外少有針對中錳TRIP鋼的異種先進高強鋼點焊工藝進行探究，因此對中錳TRIP鋼/DP590異種先進高強鋼的電阻點焊過程進行研究具有重要理論意義和工程應用價值。

本文對1.6mm厚7Mn Steel鋼板和1.2mm厚DP590鋼板開展了不等厚異種鋼點焊工藝試驗，系統(tǒng)研究了焊接參數(shù)和回火電流對7Mn Steel/DP590點焊接頭質(zhì)量特征參數(shù)和力學性能的影響，并分析了點焊過程中焊接參數(shù)以及接頭不同區(qū)域的組織形貌、硬度分布特點以及接頭的失效模式。研究結(jié)果表明：

（1）通過控制變量法對工藝參數(shù)進行優(yōu)化，確定單脈沖下最佳焊接參數(shù)為：焊接電流9kA，焊接時間300ms，電極壓力4.5kN，預壓時間為300ms，保壓時間為40ms；最佳的添加回火工藝參數(shù)為：回火電流7.5kA，冷卻時間1500ms。焊接參數(shù)對熔核直徑和壓痕率影響較大，但拉剪力在焊接熱輸入大于一定值后保持穩(wěn)定，添加回火電流接頭拉剪力提高了17.13%。

（2）7Mn Steel/DP590電阻點焊接頭從熔合線至熔核中心，結(jié)晶形態(tài)依次為平面晶、胞狀晶、樹枝晶和柱狀晶。DP590側(cè)回火線要短于7Mn Steel側(cè)。熔核區(qū)為板條狀馬氏體和少量的殘余奧氏體。DP590側(cè)粗晶區(qū)和細晶區(qū)組織分別為粗大和細小的塊狀馬氏體。部分相變區(qū)為鐵素體和馬氏體的兩相組織，回火區(qū)組織由島狀的馬氏體回火和鐵素體組成，同時有精細的準球狀和板狀夾層滲碳體的生成。7Mn Steel側(cè)粗晶區(qū)為馬氏體，同時基體上分布著少量的球狀殘余奧氏體；細晶區(qū)和部分相變區(qū)為鐵素體和島狀回火馬氏體的兩相組織，越靠近熔核中心，回火馬氏體含量越低?；鼗饏^(qū)由超細晶的殘余奧氏體和鐵素體組成。熔核區(qū)為450HV，硬度最高的區(qū)域出現(xiàn)在7Mn Steel的回火區(qū)為502.42HV，硬度最低點出現(xiàn)在DP590側(cè)的回火區(qū)為202.49HV；添加回火電流后，熱影響區(qū)出現(xiàn)第二個回火線及軟化帶。

（3）最佳工藝下焊點失效模式為PF-TT失效。IF失效時熱影響區(qū)、熔核中熔核中心線上和熔核內(nèi)部斷裂分別為脆性斷裂、混合斷裂和韌性斷裂。在此失效模式時7Mn Steel側(cè)熱影響區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了裂紋，裂紋處有C元素和Al元素的偏析；另一種為PF-TT失效，7Mn Steel一側(cè)的熔核被剝離出來，在接頭熔核線處和7Mn Steel熱影響區(qū)內(nèi)部斷裂分別為脆性斷裂和韌性斷裂。添加回火電流后沒有改變接頭的斷裂模式和斷裂位置，但是DP590側(cè)熱影響區(qū)回火電流產(chǎn)生的回火區(qū)處產(chǎn)生縮頸，該位置為接頭的軟化區(qū)和硬度的低點。

關(guān)鍵詞：電阻點焊；中錳TRIP鋼；DP590；ABAQUS；