Fe-Mn-Al-Si系TRIP-TWIP鋼激光焊接及其接頭的組織性能研究.pdf

1、高錳Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP鋼具有高的強(qiáng)度、延伸率和加工硬化能力。本文采用光纖激光器將兩種錳含量(分別為20wt.％和29wt.％)的Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP鋼進(jìn)行激光焊接，并采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子背散射衍射技術(shù)、透射電子顯微鏡、能譜儀、顯微硬度計(jì)和萬能材料試驗(yàn)機(jī)研究了激光焊接接頭的顯微組織和力學(xué)性能。
　　 對(duì)焊接工藝進(jìn)行研究后得出優(yōu)良的焊接工藝為:當(dāng)焊接功率為1.5KW時(shí)，焊

2、接速度應(yīng)該為20～50mm/s;當(dāng)焊接功率增加，焊接速度也應(yīng)該相應(yīng)增加。另外，單位焊縫上的線能量是關(guān)鍵指標(biāo)，當(dāng)線能量在25～70J/mm之間時(shí)，不僅可以獲得成形性良好的焊縫，而且接頭的力學(xué)性能優(yōu)良，抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MPa以上，斷后伸長率均大于50％;當(dāng)線能量小于25J/mm或大于70J/mm時(shí)，接頭的力學(xué)性能急劇下降。
　　 對(duì)性能優(yōu)良的焊接接頭(P=1500W，V=20mm/s)的微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:焊縫

3、組織和晶粒形態(tài)復(fù)雜:靠近熔合線的焊縫組織以〈001〉擇優(yōu)生長的柱狀晶為主，而焊縫心部為細(xì)小的等軸晶且出現(xiàn)大量AlN納米顆粒;焊縫組織的孿晶界比例比母材的大幅度降低，但仍然達(dá)到了15.8％;焊縫在凝固過程中，先形成γ-奧氏體，當(dāng)遇到應(yīng)力集中時(shí)發(fā)生局部ε-馬氏體的相變來緩解應(yīng)力，避免裂紋形成。熔合線寬度約為1μm，富Fe、Mn而貧Al、Si;焊接接頭無熱影響區(qū);主要合金元素Mn的濃度在整個(gè)接頭區(qū)域連續(xù)變化。硬度測試表明焊縫的硬度值最高(約2

4、20HV)，29Mn母材的最低(約165HV);在拉伸實(shí)驗(yàn)中，焊接接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到591MPa，斷裂發(fā)生在遠(yuǎn)離焊縫的29Mn母材，斷口形貌主要為大尺寸的等軸狀韌窩。
　　 對(duì)性能中等的焊接接頭(P=2000W，V=15mm/s)的微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:焊縫出現(xiàn)明顯凹陷和寬化，并且焊縫晶粒粗大;斷裂發(fā)生在焊縫且斷口形貌主要為小尺寸的等軸狀韌窩和解理河流花樣。
　　 焊接接頭(P=1500W，V=20mm/