22MnB5热冲压成形用钢电阻点焊工艺与性能研究

摘要

为了保证节能、环保、安全，汽车的研究方向向着汽车轻量化发展，汽车用钢向高强度研发已经成为必然趋势。由于高强度钢的冷成形困难、易开裂、回弹，影响成形件的形状稳定性和尺寸稳定性。热冲压成形技术的出现能够满足性能要求和成形性要求。电阻点焊是目前车身焊装生产最主要的工艺方法。热冲压成形钢冲压成形硬化后的组织为全马氏体组织，其电阻点焊过程物理冶金行为与普通高强度钢板相比差异较大，在焊接过程中易出现缩孔、未焊透等问题，且其焊接接头组织韧性较差。因此，本文拟研究热冲压成形用钢的组织与性能、电阻点焊工艺与性能，及其焊接过程的物理冶金机理。
　　本文以国内武钢厂生产的热冲压成形用钢板22MnB5为研究对象，实验研究了热冲压成形用钢冲压后的组织与性能，以及热冲压成形用钢的相变行为。在此基础上本文通过调整焊接工艺参数实施点焊操作，并对焊接接头的力学性能、熔核直径、显微硬度和微观组织进行分析，研究热冲压成形用钢的电阻点焊性能。论文主要研究成果如下:
　　(1)研究了热冲压成形用钢的静态连续冷却转变规律。热冲压成形用钢发生全马氏体转变的临界冷却速度为20℃/s，Ac3温度为785℃，为本研究中采用平面模具模拟热冲压板材提供了工艺指导依据。用于焊接研究的通过模拟热冲压处理的板材，组织为全马氏体，力学性能良好，抗拉强度1385MPa，组织性能与工业热冲压成形零件一致。
　　(2)通过优化焊接电流、焊接时间、电极压力等关键参数，该22MnB5热冲压成形用钢获得了良好电阻点焊性能，熔核直径和力学性能均满足要求。优化工艺条件下(I:9.5～10.5kA，t:20～35cyc，F:8.0～9.5kN)点焊接头的失效形式为熔核拔出，1.5mm厚板材焊接的最大拉剪力达20～26kN，最大正拉力为7～8.5kN，剪性比～0.31，焊接接头具有较好的韧性。
　　(3)该电阻点焊接头分为母材区、热影响区和熔核区。母材硬度为498HV10;热影响区因焊接过程被加热而形成回火马氏体，其硬度降低至435～440HV10;熔核区为液相快速凝固后形成的回火马氏体组织，组织较粗大，硬度为488HV10。该热影响区形成的回火马氏体改善了焊接接头韧性，有利于以熔核拔出模式失效，提高接头正拉强度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 热冲压成形技术

1．2．1 热冲压成形技术工艺

1．2．2 热冲压成形技术设备

1．2．3 热冲压成形技术的优缺点分析

1．2．4 超高强度钢板热冲压技术及其应用

1．3 电阻点焊综述

1．3．1 电阻点焊工艺

1．3．2 电阻点焊过程及相变

1．3．3 电阻点焊的主要焊接参数

1．3．4 电阻点焊性能

1．3．5 电阻点焊研究现状

1．4 本文研究的主要内容和目的

第2章 热冲压成形用钢连续冷却转变规律研究

2．1 热冲压成形用钢过冷奥氏体连续冷却转变规律的研究

2．2 实验材料与实验方法

2．3 热冲压成形用钢的静态CCT曲线测定

2．4 本章小结

第3章 22MnB5热冲压成形组织与性能研究

3．1 实验材料

3．2 实验方法

3．3 显微组织分析

3．4 力学性能分析

3．5 本章小结

第4章 热冲压成形用钢电阻点焊性能研究

4．1 实验材料与实验方法

4．1．1 实验材料

4．1．2 拉剪试样样品规格

4．1．3 点焊实验方法

4．1．4 点焊设备

4．2 点焊工艺参数对点焊接头力学性能及熔核直径的影响

4．2．1 焊接电流对点焊接头力学性能及熔核直径的影响

4．2．2 焊接时间对点焊接头力学性能及熔核直径的影响

4．2．3 电极压力对点焊接头力学性能及熔核直径的影响

4．3 点焊接头的显微硬度分布

4．4 点焊接头的组织分析与形成机理研究

4．4．1 点焊接头的宏观缺陷

4．4．2 点焊接头的微观组织分析

4．4．3 点焊接头微观组织的形成机理

4．5 与同类课题研究的焊接工艺和性能对比分析

4．5．1 力学性能对比

4．5．2 组织对比分析

4．6 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢