trip钢激光焊接辅助感应加热焊缝性能研究

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1、第八届中国钢铁年会·北京TRIP钢激光焊接辅助感应加热焊缝性能研究李志强汇报内容TRIP钢与激光焊接简介试验材料与试验方法试验结果和分析结论致谢和参考文献TRIP(Transformationinducedplastic相变诱导塑性钢)是开发先进高强汽车板的主要措施，TRIP钢的强度高、延性大，较好的解决了强度和塑性的矛盾；TRIP钢的强塑积通常20000；而一般钢种仅为15000。主要用于汽车结构件、安全件和加强件。1.TRIP钢与激光焊接简介内板外板结构件图1先进高强度钢板种类及发展趋势TRIP

2、钢的性能决定了化学成分的碳当量一定较高，而碳当量超过0.3%，激光焊接的难度将会增加，冷裂纹倾向也会增大，焊缝区域发生明显硬化同时塑性降低。可以通过感应加热方法降低冷却速度。TRIP钢焊缝区域能否顺利通过冷连轧机的连续轧制而不发生断带，成为酸轧联合机组能否稳定连续生产TRIP钢的主要因素。提高TRIP钢焊缝质量实现焊缝区域轧制时不发生断带，意义重大。图2低碳钢焊接参数焊接的TRIP钢焊缝杯突图片1.TRIP钢与激光焊接简介试验材料为TRIP700热轧钢板，厚度3.75mm。试验方法采用CO2激光焊辅

3、助感应加热的方法进行焊接，试验数据：激光功率10.5kW，焊接速度5m/min，焦距使用-1.5mm。采用不同的预热和后热功率进行焊接。激光功率kW焊接速度m/min焦点位置mm预热功率%后热功率%10.55-1.5采用不同数值采用不同数值2.试验材料与试验方法化学成分(质量分数，%)力学性能CMnSipSFeRe/MPaRm/MPaA(%)0.141.650.520.0170.001余量54173315表1TRIP700钢的化学成分及力学性能表2焊接参数焊缝区域的测试测试方法获得的数据测试的目的距

4、焊缝不同位置温度测试各位置最高温度值评价加热能量的不同对焊缝冷却速度的影响及评价冷裂纹出现的可能性显微维氏硬度测试焊缝区域的显微硬度在理论上判断是否产生冷裂纹拉伸试验屈服强度、断裂强度、断面收缩率评价强度和塑性杯突测试杯突高度、开裂时的载荷值各参数对焊缝区域韧性的影响2.试验材料与试验方法表3测试方法和目的3.1碳当量及裂纹敏感性理论分析根据日本焊接学会协会Ceq(WES)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14公式[1]进行计算，TRIP700钢的碳当量为0.44%，仅

5、从化学成分来判断属于焊接性中等的钢种。采用日本伊藤等人提出的裂纹敏感系数定义公式Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/50+V/10+5B进行计算，TRIP700钢冷裂敏感系数为0.24。淬硬较大,属于裂纹敏感钢质。3.试验结果与分析过渡材质焊缝质量与TRIP钢焊缝质量比较：3.2焊接试验及性能分析序号材质组合焊缝型式激光功率kW焊接速度m/min焦点位置mm预热功率%后热功率%1St12(3.5mm)–TRIP(3.75mm)对接10.55-1.50402TRIP(

6、3.75mm)–TRIP(3.75-mm)对接10.55-1.5040备注：预热功率100%=40kW表5杯突值数据序号深度(mm)加载(kN)高度(mm)加载(kN)高度(mm)加载(kN)高度(mm)加载(kN)113.96013.164.91263.11362.629.454.510.361.610.164.49.960.13.试验结果与分析表4焊接参数和感应加热参数表6杯突值数据均值序号深度(mm)加载(kN)113.062.729.960.2对比软钢质与TRIP700钢焊缝及TRIP700

7、钢同钢质焊缝数据(单个数据均值对比)及杯突测试图片,前者优于后者。但在酸轧联合机组生产时仍需要考虑软钢质的强度、硬度、原料厚度及冷轧压下比尽量接近或相同，才能更好的避免因焊缝通过冷连轧机而避免焊缝区域发生断带事故。3.试验结果与分析图3St12,厚度3.5mm-TRIP,3.75mm(上视和前视)图4TRIP,3.75mm同材质(上视和前视)评价加热能量的不同对焊缝冷却速度的影响及评价冷裂纹出现的可能性，采用只用预热或后热的情况下，利用热电偶测量距离焊缝不同位置的最高温度值。3.2.1距焊缝不同位

8、置温度测试由图5可以看出使用后加热参数更能有效提高焊缝各区域的最高温度，降低焊缝的冷却速度，达到减少或避免冷裂纹产生改善焊缝塑性和韧性。3.试验结果与分析图5不同预热和后热参数时距离焊缝不同位置最高温度测量了焊缝区域的微观硬度见图6。为了避免冷裂纹或氢致裂纹，在激光焊接焊缝区域及熔合区的最大硬度应小于350HV[2]。3.2.2显微维氏硬度测试3.试验结果与分析图6不同加热参数的激光焊缝区域的显微硬度分布根据这个数值，在图6中的las10、las5在理论上应该没有冷裂