Fe-Mn-Al-Si系TRIP-TWIP鋼激光焊接及其接頭的組織性能研究.pdf

1、高錳Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP鋼具有高的強度、延伸率和加工硬化能力。本文采用光纖激光器將兩種錳含量(分別為20wt.％和29wt.％)的Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP鋼進行激光焊接，并采用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子背散射衍射技術、透射電子顯微鏡、能譜儀、顯微硬度計和萬能材料試驗機研究了激光焊接接頭的顯微組織和力學性能。
　　 對焊接工藝進行研究后得出優(yōu)良的焊接工藝為:當焊接功率為1.5KW時，焊

2、接速度應該為20～50mm/s;當焊接功率增加，焊接速度也應該相應增加。另外，單位焊縫上的線能量是關鍵指標，當線能量在25～70J/mm之間時，不僅可以獲得成形性良好的焊縫，而且接頭的力學性能優(yōu)良，抗拉強度達到600MPa以上，斷后伸長率均大于50％;當線能量小于25J/mm或大于70J/mm時，接頭的力學性能急劇下降。
　　 對性能優(yōu)良的焊接接頭(P=1500W，V=20mm/s)的微觀組織和力學性能進行了研究。結果表明:焊縫

3、組織和晶粒形態(tài)復雜:靠近熔合線的焊縫組織以〈001〉擇優(yōu)生長的柱狀晶為主，而焊縫心部為細小的等軸晶且出現(xiàn)大量AlN納米顆粒;焊縫組織的孿晶界比例比母材的大幅度降低，但仍然達到了15.8％;焊縫在凝固過程中，先形成γ-奧氏體，當遇到應力集中時發(fā)生局部ε-馬氏體的相變來緩解應力，避免裂紋形成。熔合線寬度約為1μm，富Fe、Mn而貧Al、Si;焊接接頭無熱影響區(qū);主要合金元素Mn的濃度在整個接頭區(qū)域連續(xù)變化。硬度測試表明焊縫的硬度值最高(約2

4、20HV)，29Mn母材的最低(約165HV);在拉伸實驗中，焊接接頭抗拉強度達到591MPa，斷裂發(fā)生在遠離焊縫的29Mn母材，斷口形貌主要為大尺寸的等軸狀韌窩。
　　 對性能中等的焊接接頭(P=2000W，V=15mm/s)的微觀組織和力學性能進行了研究。結果表明:焊縫出現(xiàn)明顯凹陷和寬化，并且焊縫晶粒粗大;斷裂發(fā)生在焊縫且斷口形貌主要為小尺寸的等軸狀韌窩和解理河流花樣。
　　 焊接接頭(P=1500W，V=20mm/