DP600與DC54D焊點(diǎn)宏微觀(guān)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及連接機(jī)理研究.pdf

1、隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)安全性、乘用舒適性和環(huán)保性等提出了越來(lái)越高的要求，對(duì)制造技術(shù)的發(fā)展及新材料的應(yīng)用也提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。汽車(chē)輕量化技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展開(kāi)辟了途徑。雙相鋼較低的屈強(qiáng)比、高的初始加工硬化率、良好的強(qiáng)度和塑性配合等優(yōu)點(diǎn)，成為汽車(chē)輕量化首選高強(qiáng)鋼鋼種之一。超低碳的無(wú)間隙原子鋼DC54D憑借優(yōu)異的超深沖壓性能，在汽車(chē)覆蓋件中占據(jù)了重要的地位。雙相鋼與超低碳鋼板的組合使用，極好地滿(mǎn)足了汽車(chē)對(duì)減重、安全、

2、節(jié)能、環(huán)保和耐蝕性等的要求。同時(shí)，電阻點(diǎn)焊是白車(chē)身生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的連接方式。因此，對(duì)DP600與DC54D的焊點(diǎn)進(jìn)行研究，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有重要的理論和指導(dǎo)意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用電阻點(diǎn)焊的方法，以1.6mm DP600雙相鋼和1.0 mm DC54D超低碳鋼板為研究對(duì)象，對(duì)DP600和DC54D焊點(diǎn)的宏/微觀(guān)結(jié)構(gòu)、連接機(jī)理、力學(xué)性能及失效行為進(jìn)行了研究。研究主要包括以下幾個(gè)方面：焊接電流、焊接時(shí)間和電極壓力對(duì)DP6

3、00(1.6)和 DC54D(1.0)焊點(diǎn)宏觀(guān)性能、焊點(diǎn)顯微組織演變、不同區(qū)域顯微組織特征及力學(xué)性能的影響；DP600與DC54D點(diǎn)焊過(guò)程中，熔核形成及連接機(jī)理研究；DP600與DC54D焊點(diǎn)載荷作用下的失效破壞行為及斷裂機(jī)制。⑵正交試驗(yàn)得出，點(diǎn)焊工藝參數(shù)為焊接電流I=9 kA，焊接時(shí)間T=14 cycles，電極壓力F=2.6 kN時(shí)，焊點(diǎn)具有較高的力學(xué)性能。利用控制變量的方法，分別研究了不同點(diǎn)焊參數(shù)對(duì)熔核直徑，焊點(diǎn)壓下量和焊點(diǎn)微觀(guān)組

4、織的影響。研究發(fā)現(xiàn)：隨著焊接電流，焊接時(shí)間和電極壓力的增加，熔核直徑均先增加后減小，但是飛濺發(fā)生時(shí)，熔核直徑和壓下量均減小，導(dǎo)致拉伸剪切強(qiáng)度的降低。⑶根據(jù)焊接熱循環(huán)的作用，焊點(diǎn)顯微組織可以分為：熔核區(qū)（FZ），熱影響區(qū)（HAZ）和母材區(qū)（BM）。熔核區(qū)組織為粗大的板條馬氏體。根據(jù)顯微組織的不同，DP600熱影響區(qū)可以分為三個(gè)亞區(qū)：粗晶區(qū)，細(xì)晶區(qū)和兩相區(qū)。熔核區(qū)組織由粗大的板條馬氏體組成，熱影響區(qū)粗晶區(qū)顯微組織為粗大的塊狀馬氏體晶粒，細(xì)晶

5、區(qū)為細(xì)小的馬氏體組織，兩相區(qū)為細(xì)小的馬氏體晶粒混合著鐵素體晶粒，母材區(qū)顯微組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀的馬氏體組織；DC54D熱影響區(qū)為粗化的鐵素體晶粒，而DC54D母材為等軸的鐵素體晶粒。⑷在DP600與DC54D點(diǎn)焊過(guò)程中，對(duì)其熔核形成及連接機(jī)理進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)焊接時(shí)間較短時(shí)，焊接熱輸入較小母材未熔化，但是由于電極頭循環(huán)水的散熱作用，對(duì)角線(xiàn)方向具有最快的散熱速度，形成“蝴蝶型”的熱影響區(qū)，顯微組織為細(xì)小的馬氏體組織；當(dāng)焊接時(shí)間為4

6、 cycles時(shí)，母材熔化形成熔核區(qū)，但是由于熔核偏移的作用，B-4的熔核形狀類(lèi)似蝶形。當(dāng)焊接時(shí)間增加到14 cycles時(shí)，三種搭接方式焊點(diǎn)區(qū)域?yàn)椤肮饭穷^”形，熔核區(qū)為“面包條”形。熔核區(qū)組織為粗大的板條馬氏體，而且在電極壓力的作用下，焊點(diǎn)處的鋅元素被擠向四周。⑸通過(guò)對(duì)DC54D（1.0）/DC54D（1.0）和DP600（1.6）/DP600（1.6）焊點(diǎn)載荷作用下的失效破壞行為及斷裂機(jī)制對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：DP600（1.6）/DC54

7、D（1.0）拉伸剪切失效模式為典型的界面斷裂，在拉伸剪切試驗(yàn)斷裂過(guò)程中，焊點(diǎn)顯微組織沒(méi)有發(fā)生變化，斷裂在兩板針狀缺口處發(fā)生，沿著熔核與DC54D熱影響區(qū)的邊緣擴(kuò)展；DP600/DC54D（1.6/1.0）母材撕裂失效模式：隨著拉伸位移的增加，焊點(diǎn)一側(cè)DC54D熱影響區(qū)和母材區(qū)發(fā)生彎曲變形，由于DP600強(qiáng)度較高未發(fā)生變形，另一側(cè)板變薄。當(dāng)變形達(dá)到一定臨界值時(shí)，彎曲處由于加工硬化不再發(fā)生變形，斷裂在另一側(cè)縮頸處發(fā)生。晶粒取向由斷裂前的<1