高强度钢激光焊接的材料机理研究

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1、上海交通大学硕士学位论文高强度钢激光焊接的材料机理研究摘要随着汽车工业的蓬勃发展，以及汽车轻量化的大趋势，优质高强度钢的使用成为了潮流。激光焊接是汽车工业中主要的连接方式之一，解决高强度钢激光焊接的工艺问题具有重要的意义。本文针对CP和DP系列汽车用高强度钢，研究了激光焊接工艺对焊缝成形性，接头组织和力学性能的影响。选取1.8mm厚DP600钢板和2.8mm厚CP800钢板，分别采用四种不同的激光焊接工艺进行焊接试验，结果表明DP600钢激光焊接线能量增加3.5%，焊缝的上宽度从2.02mm增加到2.48mm，而下宽度从1.13mm减小到1.06mm，而形状因子σ减少

2、了21.8%，焊缝倒梯形上宽下窄的趋势更明显。CP800钢激光焊接线能量增加了7.3%，焊缝的上下宽度都在增加，而形状因子σ增加了16.3%。从焊缝形状上来看，随着线能量的增大，焊缝的倒梯形有向矩形转变的趋势。激光焊接后的样品进行组织观察，结果表明DP600钢中焊缝中间主要是板条状马氏体组织，在热影响区有马氏体，铁素体和残余奥氏体生成。在CP800钢的焊缝中主要形成板条状马氏体以及板条之间的残余奥氏体组织，其中马氏体晶粒尺寸约为20-30μm，同时在焊缝中发现了孪晶马氏体。在热影响区中主要有铁素体，马氏体，贝氏体和残余奥氏体组织生成，热影响区细晶区的晶粒尺寸约为3-5

3、μm，粗晶区晶粒尺寸约为约为15-23μm。测试焊接后的样品的显微硬度，从母材到热影响区再到焊缝区，DP和CP钢激光焊接后I上海交通大学硕士学位论文样品显微硬度逐渐提高。DP钢激光焊接后焊缝区的显微硬度大约为母材硬度的1.5-1.9倍。CP800钢激光焊接后焊缝区硬度大约为母材硬度的1.4-1.5倍。DP600和CP800钢采用四种不同的激光焊接工艺，结果表明材料表面成形质量很好，熔合的很整齐，焊缝比较美观，而且没有发现气孔，裂纹等焊接缺陷。关键词：DP钢，CP钢，激光焊接，力学性能，热影响区II上海交通大学硕士学位论文StudyontheWeldmentsofHig

4、hStrengthSteelsinLaserWeldingABSTRACTHighstrengthsteel(HSS)becomesmoreandmorepopularintheautomobileproduction,becausethelightweightisalwaysimportantfortheenergyconsumptionandthecircumstanceprotection.Itsweldprocessisrequiredtobemoreaccurateandhigherefficientsoastomeetthedemandofthevolum

5、e-produceinautomobileindustry.Laserwelding,beinganeffectivemethodtojointheHSSsheets,isverysuitableforsuchapplication.Inthisdissertation,twogradesofthehighstrengthsteel,DP600andCP800,areselectedforthelaserwelding.Theweldmentshavebeeninvestigatedintermsofgeometry,defects,andthemicrostruct

6、ureintheweldandthethermaleffectzone.Somerelationshipshavebeenestablishedbetweenthelaserweldingparametersandtheweldments.Basedontheseexperiments,theup-widthoftheweldinDP600steelincreasesfrom2.02mmto2.48mmandthedown-widthofthewelddecreasesfrom1.13mmto1.06mmwhentheheatinputofthelaser-weldi

7、ngimproves3.5%.However,theshapefactorσdecreases21.8%.Theup-widthandthedown-widthoftheweldinCP800steelincreaseandtheshapefactorσalsoincreases16.3%whentheheatinputofthelaser-weldingimproves7.3%.Theshapeoftheweldhasthetendencytochangefrominvertedtrapezoidtorectanglewiththeincreasi