[发明专利]提高中锰钢焊接接头力学性能的方法

说明书

本发明提供一种提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，利用在主要用于连接的脉冲后添加可产生内层熔核的附加脉冲方法，使锰元素质量分数为4～13％的中锰钢在焊点处获得两层甚至多层的熔核，达到提高焊点连接强度的目的。相比传统仅获得单层熔核的焊接工艺，在形成两层或多层熔核后，原有熔核中的晶粒形状发生改变，原有熔核及热影响区内的组织发生变化，使多种组织同时存在于同一区域，更能阻碍裂纹扩展。因此在对连接强度要求高的场合下，这种可形成内层熔核的焊接工艺更具应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种锰钢焊接工艺，特别是涉及一种中锰钢焊接工艺，应用于先进钢铁材料和焊接技术领域。

背景技术

近年来，空气污染愈发严重、温室效应加剧，汽车工业中以轻量化方式来减少能耗、节约石油资源并降低污染物的排放，因而研究人员开发出各种高强度钢应用于汽车工业。第一代汽车用钢有双相钢(DP)、低合金高强度钢(HSLA)等类型，其强塑积一般为10～30GPa·％，但随着现代汽车速度的增加，第一代汽车用钢已无法满足汽车耐撞性要求，因此开发出第二代汽车用钢。第二代汽车用钢以孪晶诱导塑性钢(TWIP)和Q&P钢为主，具有优异的耐撞性能，但由于其合金含量高，冶金过程困难，因此成本较高。面对以上矛盾，人们又开发出第三代汽车用钢，在满足汽车耐撞性能、保证轻量化要求的前提下降低成本。

中锰钢作为第三代汽车用钢中的一种，具有符合汽车钢强度和塑性要求的同时，还有冶炼过程相对方便、成本低等特点，因此具有大量应用在汽车工业中的潜力。中锰钢含碳量低，名义含锰量一般为5～12wt.％，但实际工业生产中锰含量介于4～13wt.％。通过不同的热处理工艺，如逆相变奥氏体退火工艺、淬火-配分工艺使中锰钢的室温组织中含有铁素体、马氏体以及奥氏体，其中奥氏体的作用在于在外加载荷下，奥氏体转变为马氏体并诱发塑性提高，而且转变后的马氏体也具有较高强度，可阻碍裂纹扩展，因而表现出良好的强度塑性匹配效果。

中锰钢作为一种新型的钢材多应用于汽车行业中，其碳当量约为0.35～0.7，高于一般具有良好焊接性能所规定的0.24。如果将传统的电阻点焊工艺应用在这种钢材上时，只形成单层的熔核。脉冲结束后，在电极作用下高速冷却，熔核内主要形成脆性大的马氏体，对其施加较低的载荷时便容易以完全界面断裂的方式失效，表现出较差的焊接性能。目前，采用中锰钢焊接形成多层熔核的方法还未见文献报道。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，利用一个或多个主要用于连接钢材的脉冲和后续一个或多个的附加脉冲，对中锰钢进行焊接，其中附加脉冲中至少包含一个可以部分熔化之前熔核的脉冲，获得存在内外两层或多层熔核的焊点，在熔化并形成新的内层熔核的同时，改变原有的外层熔核和热影响区组织，最终达到提高焊点连接强度的目的。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高中锰钢焊接接头力学性能的方法，对于锰元素质量分数为4～13％的中锰钢钢材，施加含有可形成内层熔核的电阻点焊工艺，从而获得具有两层或更多层熔核形式的多层熔核的焊点，其步骤如下：

a.对需要进行焊接的中锰钢钢材进行预处理，将中锰钢钢材表面清理干净，得到洁净的焊接母材；

b.使用点焊焊机，将在所述步骤a中已清理干净的洁净的焊接母材紧密接触，将焊接母材需要焊接的位置放在电极下，以电极作为夹具的夹持部，并通过电极向焊接母材施加不高于15kN的压力，将焊接母材夹紧固定；