[发明专利]一种提高中锰钢电阻点焊接头性能的方法

说明书

一种提高中锰钢电阻点焊接头性能的方法，包括如下步骤：1)测试出待焊的中锰钢钢板的奥氏体化终止温度A_C3，奥氏体化起始温度A_C1，马氏体开始转变温度M_S；2)将中锰钢钢板置于电阻点焊机两个电极之间，施加2.0～8.0kN的恒定电极压力将其夹紧；3)施加连接脉冲，用于熔化焊接区的中锰钢形成需要的熔核尺寸；4)施加往复相变脉冲，往复相变脉冲为两个或两个以上脉冲，各脉冲的电流值与作用时间相等或不等，其中每个脉冲电流3～10kA，作用时间3～30cyc，脉冲之间的时间间隔5～30cyc；当往复相变脉冲结束后，熔核在电极压力作用下冷却5～25cyc。本发明方法可使中锰钢点焊接头承载力提升尽3倍，接头断裂方式由完全界面断裂变为钮扣断裂。

技术领域

本发明涉及电阻点焊方法，特别涉及一种提高中锰钢电阻点焊接头性能的方法，解决中锰钢电阻点焊接头承载能力低的问题。

背景技术

为了减少能耗，降低汽车污染物排放，轻量化已成为汽车技术发展的一个重要趋势。中锰钢作为第三代汽车用钢家族的一员，其锰元素质量分数为5～12％，但是实际生产过程中常为4～13％，合金化程度比第二代汽车用钢低，其性能指标——强塑积一般为30～40GPa·％。相比第一代汽车用钢，中锰钢可更好地满足现代汽车对耐撞性的要求；相比第二代汽车用钢，中锰钢的力学性能略低，但在原料、熔炼等生产成本上比第二代更具有优势，因此具有广泛应用在汽车行业的潜力。

中锰钢的热处理生产工艺多为逆相变退火工艺、淬火-配分工艺，以获得特殊的室温组织。由于中锰钢内含有较多的锰元素，可以扩大奥氏体相区，所以热处理后的室温组织一般含有铁素体、马氏体以及一定数量的奥氏体。这些奥氏体是中锰钢具有良好强塑性能匹配的主要来源之一。“相变诱发塑性”(Transformation induced plasticity，TRIP)效应是通过对含有奥氏体组织的材料进行加载，在应力的作用下，奥氏体向马氏体转变。一方面，由于奥氏体向马氏体转变造成应力松弛，可推迟裂纹的产生；另一方面，奥氏体转变为马氏体后，体积增大，则其会对周围的铁素体组织造成应力，周围的铁素体也进行变形，同样也会推迟裂纹的产生，进一步提高材料的塑性。此外，由于原先的马氏体和转变后的马氏体都具有高强度，因而抵抗材料断裂的能力也较高。综上所述，中锰钢中含有复合组织时可获得良好的综合力学性能。此外，中锰钢用作汽车钢板时，还需要经历多道次的轧制工艺，促使晶粒细化，从而可在恰当的热处理后获得细小的组织，并进一步提高中锰钢的性能。

电阻点焊作为汽车行业中常用连接方法，其在生产过程中，具有高效、低成本等特点。电阻点焊的焊接工艺所涉及的参数众多，如焊接电流、焊接时间、冷却时间和电极压力等。因此，即使对于同一种材料，用不同焊接参数制备的点焊接头承载性能也可能存在很大差异。另外，中锰钢的电阻点焊可焊性较差，其主要原因是中锰钢的碳当量较高，介于0.35～0.7之间，大于一般认为具有良好焊接性能的碳当量最大值(0.24)，接头焊后产生缩孔缩松、裂纹等缺陷的倾向大，且接头组织主要为硬脆的马氏体，在外加载荷作用下，裂纹容易沿着焊接接头的原始贴合面扩展，最终以完全界面断裂的方式失效，导致接头承载能力低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高中锰钢电阻点焊接头承载性能的方法，利用“马氏体相变诱导晶粒细化及奥氏体稳定化”效应，通过点焊电极向被焊中锰钢施加多个使马氏体往复相变的脉冲，使熔核含有细小且室温下稳定的奥氏体组织，达到获得高承载性能接头的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

针对传统电阻点焊工艺条件下，中锰钢点焊接头性能不良，本发明利用“马氏体相变诱导晶粒细化及奥氏体稳定化”(Martensitic transformation induced grainrefinement and austenite stability，MIGA)效应，并使用多个马氏体往复相变脉冲，对接头进行加热。通过所述工艺可使熔核内产生具有一定数量、晶粒细小且在外力作用下有一定稳定性的奥氏体，从而在外加载荷的作用下产生TRIP效应，提高接头的强度和塑性，最终获得承载性能良好的接头。