對1000MPa級冷軋SCR1000馬氏體鋼進行冷金屬過渡搭接焊，研究了焊接接頭的物相組成、顯微組織、硬度、拉伸剪切性能和疲勞性能。結(jié)果表明：接頭焊縫和熱影響區(qū)均主要由鐵、Fe2O3、Fe3O4相組成；焊縫組織為針狀鐵素體，熱影響區(qū)粗晶區(qū)組織為粗大馬氏體，細晶區(qū)組織為細小馬氏體，不完全相變區(qū)組織以馬氏體和尺寸較小的鐵素體為主，回火區(qū)組織為回火馬氏體和顆粒狀碳化物；熱影響區(qū)粗晶區(qū)和細晶區(qū)硬度高于母材，為硬化區(qū)，不完全相變區(qū)、回火區(qū)以及焊縫硬度低于母材，為軟化區(qū)。接頭拉伸剪切強度為707MPa，斷裂吸收功為51.223J，斷裂位置為靠近母材的軟化區(qū)，拉伸剪切斷口呈韌性斷裂特征；疲勞強度為54MPa，斷裂位置為焊趾，疲勞斷口出現(xiàn)疲勞輝紋特征和脆性斷裂形成的解理面。
01、研究背景
在“雙碳”背景下，輕量化是汽車工業(yè)發(fā)展的目標，尤其是在運輸專用車領(lǐng)域，車體輕量化尤為重要。采用超高強度鋼制造車體的結(jié)構(gòu)件和安全件，可在保證安全的前提下，實現(xiàn)汽車的輕量化。車廂最常用材料為Q235B和Q345C低合金高強鋼，但是，這類傳統(tǒng)材料存在抗疲勞性、抗沖擊性差等問題。馬氏體鋼具有高強度、高韌性和高耐磨性等優(yōu)點，是制造成形性能要求不高車廂的理想材料，抗拉強度780MPa以上的冷軋馬氏體鋼在改裝車廂制造方面逐漸得到關(guān)注。
目前，國內(nèi)外學(xué)者對冷軋馬氏體鋼焊接進行了大量研究。賀地求等研究了電阻點焊焊接參數(shù)對MS1300和DP980高強馬氏體鋼失效模式的影響，在避免界面斷裂和飛濺的情況下，獲取了最佳電阻點焊工藝參數(shù)。在激光焊接領(lǐng)域，李敏等研究發(fā)現(xiàn)，增加激光焊接速度可以降低1700MS高強馬氏體鋼熱影響區(qū)的軟化寬度，從而提升焊接強度。目前，研究多集中于馬氏體鋼電阻點焊和激光焊接相關(guān)領(lǐng)域，對于改裝車廂制造中使用最多的熔化極氣體保護焊工藝和接頭性能的報道較少。由于常規(guī)熔化極氣體保護焊存在焊接飛濺大等缺陷，奧地利福尼斯公司開發(fā)了冷金屬過渡（CMT）焊接工藝，通過焊絲高速機械式回抽運動實現(xiàn)熔滴穩(wěn)定向熔池過渡，可大幅度降低焊接熱輸入，適合高強鋼等材料的焊接。但是，目前針對馬氏體鋼冷金屬過渡焊接的報道較少。
作者對1000MPa級冷軋SCR1000馬氏體鋼進行冷金屬過渡搭接焊，研究了焊接接頭的物相組成、顯微組織、力學(xué)性能和疲勞性能，以期為冷軋馬氏體鋼冷金屬過渡焊接工藝應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)和試驗依據(jù)。
02、研究亮點
1 試樣制備與試驗方法
本章節(jié)主要介紹了試驗材料、焊接方法及后續(xù)分析測試的具體流程。試驗采用1.2mm厚的SCR1000冷軋馬氏體鋼板和ER70S-6焊絲，通過冷金屬過渡焊接工藝完成搭接接頭制備，焊接參數(shù)包括送絲速度3m/min、焊接速度8mm/s等。焊接后通過線切割制取試樣，分別進行金相組織觀察（采用光學(xué)顯微鏡）、物相分析（XRD）、顯微硬度測試（載荷1.96N，間距400μm）、拉伸剪切性能測試（拉伸速度5mm/min）以及疲勞試驗（頻率15Hz，應(yīng)變比0.1），并利用掃描電鏡（SEM）對斷口形貌進行觀察。
2 試驗結(jié)果與討論
本章節(jié)重點介紹了冷軋馬氏體鋼冷金屬過渡焊接頭的試驗結(jié)果。焊接接頭成形良好，無缺陷。焊縫組織為針狀鐵素體，熱影響區(qū)則包含粗大馬氏體、細小馬氏體、鐵素體與馬氏體混合組織以及回火馬氏體等不同區(qū)域。硬度測試顯示熱影響區(qū)存在硬化區(qū)和軟化區(qū)，其中軟化區(qū)寬度占比更大。焊接接頭的拉伸剪切強度為707 MPa，斷裂發(fā)生在熱影響區(qū)軟化區(qū)，呈現(xiàn)韌性斷裂特征。疲勞強度為54MPa，疲勞裂紋起源于焊趾處，斷口可見典型疲勞輝紋及解理面。結(jié)果表明使用ER70S-6焊絲能滿足接頭強度要求。
焊接接頭疲勞斷口截面和表面形貌
03、結(jié)束語
（1）SCR1000馬氏體鋼冷金屬過渡搭接焊接頭焊縫和熱影響區(qū)均主要由鐵、Fe2O3、Fe3O4相組成。焊縫組織為針狀鐵素體，熱影響區(qū)粗晶區(qū)組織為粗大馬氏體，細晶區(qū)組織為細小馬氏體，不完全相變區(qū)組織以馬氏體和尺寸較小的鐵素體為主，回火區(qū)組織為回火馬氏體和顆粒狀碳化物。
（2）隨著距焊縫中心距離增加，焊接接頭硬度基本呈先增大后減小再增大的趨勢，熱影響區(qū)粗晶區(qū)和細晶區(qū)的硬度高于母材，為硬化區(qū)，不完全相變區(qū)、回火區(qū)以及焊縫的硬度低于母材，為軟化區(qū)。焊接接頭拉伸剪切強度為707MPa，斷裂吸收功為51.223J，斷裂位置為靠近母材的軟化區(qū)，拉伸剪切斷口有大量韌窩，呈韌性斷裂特征。焊接接頭疲勞強度為54MPa，斷裂位置為焊趾，疲勞斷口存在疲勞輝紋和脆性斷裂形成的解理面。
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