[发明专利]抗裂性能优异的激光焊接接头

说明书

本发明涉及一种高抗裂性能激光焊接接头，其焊缝金属以重量百分比为计的化学成分为：C 0.25‑0.60%，Si 0.4‑1.0%，Mn 0.50~1.50%，Ti 0.04~0.2%，REM 0.002‑0.05%，N 0.002‑0.02%，[Si]×1.4+1≥[Mn]×1.2，[REM]≥[N]，[Ti]≥[N]×10，S≤0.015%，P≤0.015%，余量为Fe及杂质元素。焊缝金属抗拉强度≥800MPa，焊接速度在4m/min以上，采用氮气和氩气混合保护气体。

技术领域

本发明涉及一种高抗裂性能激光焊接接头，属于焊接技术领域，特别是涉及一种中高碳钢薄板的激光焊接接头。

背景技术

中高碳钢薄板常常用于汽车、机械制造、家用电器等领域以提高承载能力，实现减量化设计。由于是薄板，因此常常采用自动化焊接技术来进行制造装配。由于能量密度高，因此激光焊接技术得到了广泛应用。对于2mm厚度以下的薄板，激光焊接可实现4m/min的焊接速度，效率提升显著。

对于碳含量在0.25％以下的钢板，由于碳含量低，碳当量低，凝固裂纹敏感性低，因此采用工艺优化可得到无缺陷的焊接接头；尤其是对于碳含量在0.1％以下的钢板，可在较宽的工艺范围内得到无缺陷焊接接头。

但对于碳含量在0.3％以上的钢板来说，由于碳含量进一步加大，在焊接凝固过程中固液两相区的进一步加大，其凝固裂纹敏感区间也得到了进一步增加，因此常常会产生凝固裂纹。尤其是当碳含量在0.45％以上时，仅仅通过改变工艺参数很难得到无缺陷的焊接接头。

发明内容

本发明的目的在于提供抗裂性能优异的激光焊接接头，适用于碳含量在0.3％以上的高强度薄板的激光焊接，从而解决困扰高碳钢激光焊接凝固裂纹的难题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种高抗裂性能激光焊接接头，其焊缝金属以重量百分比为计的化学成分为：C0.25-0.60％，Si 0.4-1.0％，Mn 0.50～1.50％，Ti 0.04～0.2％，REM 0.002-0.05％，N0.002-0.02％，[Si]×1.4+1≥[Mn]×1.2，[REM]≥[N]，[Ti]≥[N]×10，S≤0.015％，P≤0.015％，余量为Fe及杂质元素。

一种高抗裂性能激光焊接接头，焊缝金属中等轴晶占比在30％以上。

一种高抗裂性能激光焊接接头，焊缝金属抗拉强度≥800MPa。

一种高抗裂性能激光焊接接头，焊接速度在4m/min以上，采用氮气和氩气混合保护气体，其中氮气含量在10％以下。

C：用于强化焊缝金属，主要是来自于母材的稀释。碳含量决定了焊缝金属凝固过程中固液区宽度，从而决定了凝固裂纹敏感性，因此越小越好。当其含量≥0.60％时，由于固液区宽度过大，以及由其引起的成分偏析过大，会使得枝晶偏析严重，从而导致凝固裂纹。因此，优选其成分为0.25-0.60％。

Si：一方面用于确保焊接熔滴过渡、另一方面增加Mn和Ti等元素的扩散活度，从而一定程度上抑制成分偏析、枝晶偏析和境界偏析。当其含量低于0.4％时，其效果不明显；当其含量超过1.0％时，会对韧性和塑性造成不利影响。因此，优选其成分为0.4-1.0％。

Mn：用于强化焊缝金属，同时也参与焊接熔池中的脱氧反应。当其含量低于0.5％时，强化效果不明显；当其含量超过1.5％时，一方面过会使焊缝韧性降低，另一方面会增加成分偏析、枝晶偏析和境界偏析，从而增加焊缝裂纹敏感性。因此优选Mn含量为0.5～1.5％。

Si和Mn两者都参与焊接熔池中的脱氧过程、也都可以强化焊缝金属，因此是焊缝金属中不可或缺的元素。但同时，两者对于偏析的影响是相反的，因此需要优化两者区间和配比，以平衡焊缝金属强度、凝固裂纹敏感性之间关系。