本文選題：DP1000雙相鋼 + 激光焊�。� 參考：《天津大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：DP1000雙相鋼是汽車輕量化技術(shù)中重要的輕量化材料。本文對該鋼的激光焊接工藝、焊接接頭的組織性能進行了較為系統(tǒng)的研究,為其在汽車輕量化中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和參考。本文采用對接接頭形式,對DP1000雙相鋼進行了激光焊接,通過大量的工藝試驗,獲得了在試驗條件下的工藝窗口,研究發(fā)現(xiàn)隨著激光焊接熱輸入的減小,焊縫和熱影響區(qū)軟化區(qū)寬度先變窄,當(dāng)熱輸入降低到一定值后,熱影響區(qū)寬度又有增加的趨勢,力學(xué)性能也表現(xiàn)出相同的趨勢。分析原因應(yīng)該是隨著激光熱輸入的降低,激光焊接成形方式由深熔焊向熱導(dǎo)焊過渡而造成的。通過對DP1000雙相鋼激光焊接接頭的組織性能的研究,發(fā)現(xiàn)接頭中存在較嚴(yán)重的軟化現(xiàn)象,軟化區(qū)位于焊接熱影響區(qū)的回火區(qū)和不完全相變區(qū),其中軟化最嚴(yán)重的區(qū)域位于不完全相變區(qū);軟化區(qū)的存在使焊接接頭的整體均勻性下降,并導(dǎo)致接頭整體塑性大幅度下降。為了弄清焊接熱影響區(qū)的軟化機理,根據(jù)焊接過程中實測的熱循環(huán)曲線,用熱模擬試驗機對熱影響區(qū)的熱循環(huán)進行了熱模擬,并對獲得的熱模擬試樣進行詳細的分析和研究。研究結(jié)果表明DP1000雙相鋼激光焊接接頭熱影響區(qū)的軟化分為兩種情況,一種是在馬氏體的回火溫度區(qū)間,由DP1000雙相鋼中的馬氏體回火及位錯密度的下降而引起的;另一種是在不完全相變區(qū),原始組織部分奧氏體化后,得到的室溫組織較原始組織中的馬氏體含量明顯減少而導(dǎo)致的軟化。對DP1000雙相鋼激光焊接試件的單向拉伸性能、成形性能和疲勞性能等力學(xué)性能的研究表明,焊接接頭的抗拉強度下降不大,而接頭的塑性、成形性和疲勞性能下降比較嚴(yán)重。在本研究中接頭抗拉強度是母材的86%~91%,伸長率為母材的20%~38%;杯突值為母材的53.5%~77%;在優(yōu)化的工藝參數(shù)下焊接接頭的疲勞極限只有母材的45.5%。這些性能的下降都與接頭軟化所造成的組織和性能不均勻有關(guān),而通過激光焊接過程中增強冷卻速度的方式在一定程度上可改善接頭的軟化問題。本文還通過小孔試驗法和有限元軟件仿真法對焊接試件的殘余應(yīng)力進行了分析,發(fā)現(xiàn)不論是橫向殘余應(yīng)力還是縱向殘余應(yīng)力,其最高值均出現(xiàn)在距離焊縫中心約4mm的位置,也就是焊接熱影響區(qū)的回火區(qū)位置。
[Abstract]:DP1000 dual phase steel is an important lightweight material in automotive lightweight technology. In this paper, the laser welding process of the steel and the microstructure and properties of the welded joint are systematically studied, which provides a theoretical basis and reference for its application in automobile lightweight. In this paper, laser welding of DP1000 duplex steel is carried out in the form of butt joint. Through a large number of process tests, the process window under the experimental condition is obtained. It is found that the heat input decreases with the laser welding. The width of the weld and HAZ softens first becomes narrower, and when the heat input decreases to a certain value, the width of the HAZ increases, and the mechanical properties show the same trend. The reason is that with the decrease of the laser heat input, the laser welding is formed by the transition from deep fusion welding to thermal conductivity welding. By studying the microstructure and properties of laser welded joint of DP1000 duplex steel, it is found that there is a serious softening phenomenon in the joint. The softening zone is located in the tempering zone and incomplete phase change zone in the heat affected zone of welding. The most serious softening zone lies in the incomplete phase change zone, and the existence of softening zone decreases the overall uniformity of the welded joint and leads to the decrease of the overall plasticity of the joint. In order to make clear the softening mechanism of HAZ, the thermal cycle of HAZ was simulated by thermal simulation test machine according to the measured thermal cycle curve during welding process, and the obtained thermal simulated samples were analyzed and studied in detail. The results show that the softening of the heat-affected zone in laser welded joint of DP1000 duplex steel can be divided into two cases. One is the martensite tempering in the tempering temperature range of martensite and the decrease of dislocation density in DP1000 duplex steel. The other is the softening caused by the decrease of martensite content in the partial austenitization of the original microstructure in the incomplete transformation zone. The mechanical properties such as uniaxial tensile properties, formability and fatigue properties of DP1000 duplex steel laser welding specimens are studied. The results show that the tensile strength of welded joints decreases little, while the plasticity, formability and fatigue properties of welded joints decrease more seriously. In this study, the tensile strength of the joint is 86% of the base metal, the elongation is 20 / 38 of the base metal; the cupping value is 53.5% and 77%; the fatigue limit of the welded joint is only 45.5% of the base metal under the optimized technological parameters. The decrease of these properties is related to the uneven microstructure and properties caused by the joint softening, and the softening problem of the joint can be improved to a certain extent by enhancing the cooling rate during laser welding. In this paper, the residual stress of welded specimens is analyzed by means of small hole test method and finite element software simulation method. It is found that the maximum value of residual stress, whether transverse residual stress or longitudinal residual stress, appears in the position about 4mm from the center of weld seam. That is, the position of the tempering zone of the HAZ.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG456.7

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本文編號：1922949