专 题报 道 F E A T U R E S 高强度钢的焊接 中信金属公司中信微合金化技术中心杨雄飞 在现在的汽车车身装配中，焊氏体最终的硬度仅仅取决于绝对含 于0.10%。 接仍然是迄今为止最主要的连接技碳量。微合金高强度钢的含碳量在超低碳钢的含碳量低于 5 0 × 0.10%以下。传统的碳-锰高强度钢 10 ，其焊缝强度非常适中，而且 -6 术。钢作为结构材料的一个好处就 是相对于铝它有着全面良好的焊接和现代的超高强度复相钢都能够超 低于预期最高值（如图 1），这是因 性。然而，焊接性的问题必须考虑过此值。要建立碳当量与冷裂敏感 为超低碳钢的马氏体转变开始的温 以上提到的所有钢种综合研究，同性之间的直接关系是不可能的，因 度很高而引起自回火效果。在高强 时也要考虑到现代汽车装配厂采用为微观组织、含氢量以及约束条件 度低合金钢中，自回火同样可以发 的各种特定的焊接工艺。电阻点焊同样也有重要的作用。但是热影响 生，例如通过人工增加焊缝热输入 是一种典型的连接方法，而激光焊区内，只要硬度在 350 HV以下都认 等。在双相钢、相变诱导塑性钢和 在最近几年占据了越来越重要的位为是安全的。另一方面来说，热影 模压强化钢中不可能出现自回火现 置。除此之外， MAG和MIG焊接技 响区也不能太软，因为这样会形成象，因为马氏体转变开始温度太低 术应用于特殊零件如底盘结构的生薄弱环节，有发生过早或不可预测 产，闪光焊接用于钢圈的焊合。从的失效的风险。 激光焊、电阻点焊、 MAG焊接、 MIG焊接到闪光焊，焊缝热输入依次 如果钢板采用激光焊，就要求 保持一个足够高的冷速，无论碳当 增加，冷却速度相对依次下降。这量为多少，都可以在熔化带形成马 两种特性对焊缝强度以及热影响区氏体。因此，如图 1所示，对于很多 微观组织的尺寸大小都有影响。 现代汽车钢来说，熔化带的强度仅 仅取决于绝对含碳量。典型的相变 诱导塑性钢和双相钢的焊缝强度可 1 焊缝硬度 衡量一种钢在热影响区是否有以超过了 500 HV，使得焊缝对冷裂 （a）激光焊和电阻点焊后的汽车钢含碳 形成较硬相的趋势，通常要考虑其十分敏感。 碳当量。两种常用的计算碳当量的 公式为： 焊缝的伸长率可以通过埃氏杯 突试验来获得。埃氏指数与焊丝的 伸长率以及母材的伸长率有关。焊 缝必须要有良好的延展性，因为对 拼焊的板材或钢管，变形行为是在 焊接后进行的。从另一方面来说， 在碰撞变形时只有保证在车身机构 中的焊接部分性能良好才可以避免 过早的结构破坏。为了避免冷裂， 得到合理的焊缝韧性，焊缝的强度 Mn 6 Cr+Mo+V + 5 CE[IIW] = C + Cu+Ni 15 + (C≥0.18%) （1） Si Mn+Cu+CrNi CE[Pcm]=C+ + + 60 30 20 Mo V + 15 10 + +5B （C≤0.16%） （2） (b )由埃氏试验得到的焊缝伸长率与强度 碳当量的值越高，马氏体形成应该不超过 400 HV。体现在钢的化 的临界冷却速度就越低。然而，马学成分上，就是要求含碳量最好低 图1 2 0 0 8年第 1 0期 汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M 1 专 题报 道 F E A T U R E S 了。此外，焊缝热输入过多的增加 会导致热影响区的强度下降至母材 强度以下。所以，只有通过在焊接 后的热处理来降低焊缝的强度。可 行的一项技术是通过感应线圈跟踪 焊接接头，将焊缝加热到600 ℃。 不同的是宝马公司提出了在激光焊 前的预热方法。最可行的是在点焊 的过程中进行额外的热处理，热处 (a)铁碳相图上的超低碳钢部分(标注部分 为有效α铁素体晶粒长大区) (b) 电阻点焊的钛强化无间隙原子钢其 图2 理的方式就是加入焊前和焊后的热响区出现相似的晶粒长大 流循环。但是，由于空间和时间的现象。通过沉淀相钉扎或 限制，这种处理在大批量生产装配铌、硼原子的固溶拖曳作 线上都不是始终不变的。 用来组织晶界的迁移可以 尼桑公司描述了高强度钢电阻避免晶粒的长大。从这一 点焊拉伸剪切强度和横向拉伸强度点来说，新型的超低碳高 与含碳量的相互关系。这些结果表