【文章內(nèi)容簡介】 好的塑性、韌性，較低的時(shí)效敏感性，而且其加工性能好，能耐大氣、海水腐蝕，常用于工程機(jī)械及船舶結(jié)構(gòu)制造 [9]。 先進(jìn)高強(qiáng)鋼主要是通過相變進(jìn)行強(qiáng)化的鋼種，其強(qiáng)度級 別高于傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼 ,且擁有較低的屈強(qiáng)比和良好的碰撞吸能性。此外，先進(jìn)高強(qiáng)鋼力學(xué)性能穩(wěn)定、疲勞壽命高且沖壓成形性良好，應(yīng)用前景十分廣闊。常用的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼主要有復(fù)相（ CP）鋼、雙相（ DP）鋼、相變誘發(fā)塑性（ TRIP）鋼和孿生誘發(fā)塑性（ TWIP）鋼等幾種。 ①相變誘發(fā)塑性鋼（ TRIP）：相變誘發(fā)塑性鋼是一種利用殘余奧氏體應(yīng)變誘發(fā)相變、相變誘導(dǎo)塑性機(jī)制而研制的具有高強(qiáng)度、高延展性的鋼種 [10]。 TRIP 鋼主要含有碳、錳、硅、鋁、鈮、鉬等元素，其中碳主要富集在殘余奧氏體中，以增加殘余奧氏體數(shù)量，提高鋼的穩(wěn)定性及強(qiáng)度 [11]。微合金元素鈮的加入可有效控制 TRIP 鋼的奧氏體化及應(yīng)變過程中的各種相變，使奧氏體向鐵素體和貝氏體中的轉(zhuǎn)變，獲得高的殘余奧氏體的體積分?jǐn)?shù)及穩(wěn)定性，以提 TRIP 鋼的各項(xiàng)力學(xué)性能。 ②復(fù)相鋼（ CP）：復(fù)相鋼主要是一種由鐵素體、馬氏體和貝氏體組成，利用微合金元素的細(xì)化晶粒和析出強(qiáng)化的作用而形成的高強(qiáng)韌性、高疲勞性能的先進(jìn)高強(qiáng)鋼 [12]。復(fù)相鋼中添加鈮等合金元素可形成細(xì)小的碳化物以沉淀相析出，提高鋼的強(qiáng)度。合理的合金元素及合適的淬透性使復(fù)相鋼在保證好的強(qiáng)度及韌性的條件下具有更好的能量吸收能力。 ③孿生誘發(fā)塑 性鋼（ TWIP）：孿生誘發(fā)塑性鋼是利用變形時(shí)產(chǎn)生孿晶誘發(fā)塑性而得到高強(qiáng)韌性、高延展性的汽車結(jié)構(gòu)用鋼。 TWIP 鋼是 Grassal 等人在研究FeMnSiAl 系 TRIP 鋼時(shí)發(fā)現(xiàn)的，并提出孿晶誘發(fā)塑性的概念 [13]。 TWIP 鋼一般含錳、硅、鋁以及微量的鎳、釩、鉬等元素。 TWIP 鋼中錳含量約為 15%30%，其具有很強(qiáng)的促進(jìn)奧氏體化的作用，可以很好的加強(qiáng) TWIP 效應(yīng)，一般錳含量越 5 高， TWIP 鋼塑性越好。鋁元素亦可促進(jìn)鋼的奧氏體化，但易氧化不利于鋼的澆注，故含量不會太高約在 2%4%之間。 TWIP 鋼中硅元素固 溶于奧氏體，有利于提高鋼的強(qiáng)度，但硅會抑制 TWIP 效應(yīng)，并影響鋼的表面質(zhì)量。一般 TWIP 鋼中硅含量較低，在 2%4%左右。 ④雙相鋼（ DP） 雙相鋼的組織為鐵素體和馬氏體雙相組織，是一種強(qiáng)度高、韌性好、應(yīng)變硬化性強(qiáng)且成形性好的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼。其一般是由低碳鋼或者低合金鋼熱處理或控冷控軋后得到 [1]。雙相鋼主要分為熱軋雙相鋼和冷軋雙相鋼兩種。熱軋雙相鋼是在臨界區(qū)軋制，通過控制終軋溫度和壓下量，急冷后進(jìn)行盤卷得到；冷軋雙相鋼主要通過退火后的高速快冷獲得雙相組織 [14]。雙相鋼化學(xué)成分中主要有 C、 Si、Mn 等合金元 素，同時(shí)添加 Nb 等合金元素來細(xì)化組織結(jié)構(gòu)，提高抗拉強(qiáng)度。合金元素對高強(qiáng)度等級的雙相鋼強(qiáng)化效果更好。由于近年來生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，冷軋和熱軋雙相鋼的性能更加穩(wěn)定，生產(chǎn)制造也變得更加容易，這些都促使了雙相鋼的廣泛應(yīng)用。 高強(qiáng)鋼的應(yīng)用前景 高強(qiáng)鋼具有高的強(qiáng)韌性，優(yōu)良的成形性及焊接性，已廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、航天、船舶等工業(yè)。如高強(qiáng)度 IF 鋼具有良好的變形性及低的屈服極限，常代替軟鋼用作汽車外板，以實(shí)現(xiàn)汽車構(gòu)件減重、減薄。冷軋各向同性鋼沖壓成形性和抗凹陷性良好，常被用于生產(chǎn)汽車車身外板。高強(qiáng)度低合金鋼作為一種高 效能材料，成本較低且性能優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于油氣輸送管線、機(jī)械構(gòu)件和汽車鋼板的生產(chǎn)。 TRIP 鋼強(qiáng)度高，成形性及變形性能良好，成形零件抗沖撞吸收能力強(qiáng)，抗沖擊凹陷性好，多用來制作汽車車門沖擊梁、防護(hù)桿、車輪輪轂、汽車擋板、底盤部件等部件。復(fù)相鋼主要應(yīng)用于汽車高強(qiáng)度防撞擊部件上，如保險(xiǎn)杠、防撞桿和 B 柱等安全零件。馬氏體時(shí)效鋼強(qiáng)度很高，主要用于航空、船舶等工業(yè)中的重要結(jié)構(gòu)件。雙相鋼強(qiáng)度高、碰撞吸收能力強(qiáng)、沖壓性良好，目前可已廣泛應(yīng)用于如車身內(nèi)外板、保險(xiǎn)杠、防撞梁等汽車部件。 高強(qiáng)鋼用于汽車結(jié)構(gòu)制造，在減輕自重、節(jié)能減 排、提高安全性等方面展現(xiàn)了廣闊的前景。高強(qiáng)鋼尤其是先進(jìn)高強(qiáng)鋼已成為汽車輕量化用鋼的發(fā)展趨勢。 與其他輕量化材料相比，高強(qiáng)鋼具有鋼材的成形性好、回收利用率高、生產(chǎn)工藝簡 6 單、性價(jià)比高等優(yōu)勢。鑒于高強(qiáng)鋼在汽車部件應(yīng)用上的良好效果，促使高強(qiáng)鋼重新取代了部分鋁合金、鎂合金及復(fù)合材料成為一些汽車零件的加工材料。 隨著生產(chǎn)工藝的發(fā)展，高強(qiáng)鋼將會向強(qiáng)度更高，強(qiáng)度和延性配合度更好，成形加工性能更優(yōu)良，制造生產(chǎn)成本更低的方向發(fā)展。同時(shí)為了節(jié)約成本、增加安全性，高強(qiáng)鋼車身制造中將會應(yīng)用更多的激光拼焊板成形技術(shù)。該技術(shù)可更好地使材 料的性能與結(jié)構(gòu)相匹配，提高生產(chǎn)效率。除此之外，擁有良好防腐性能的可鍍層高強(qiáng)鋼板將會應(yīng)用更加廣泛，與之相關(guān)的生產(chǎn)和加工新技術(shù)也會成為高強(qiáng)鋼研究的方向。 2. 高強(qiáng)鋼焊接研究現(xiàn)狀 目前，國內(nèi)外用于高強(qiáng)鋼的焊接方法有很多，包括激光焊接、攪拌摩擦焊、閃光對焊、 TIG 焊、 MAG 焊、電阻點(diǎn)焊等。下文主要從激光焊接、電阻點(diǎn)焊、氣體保護(hù)焊三方面簡單介紹高強(qiáng)鋼焊接的研究現(xiàn)狀。 激光焊接 激光焊接技術(shù)是一種以激光束作為熱源通過激光與工件的相互作用，工件吸收激光能量轉(zhuǎn)化為熱能而熔化形成永久性連接的高效連接方法。相比于其 他常用的焊接方法，激光焊的特點(diǎn)是能量密度高、效率高、熱輸入量小、適應(yīng)性強(qiáng)、工件變形小且易于實(shí)現(xiàn)自動化，其焊件質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)焊接。隨著激光技術(shù)的發(fā)展成熟，激光焊接在航空航天、船舶工業(yè)、機(jī)械制造、輕工電子、汽車生產(chǎn)等領(lǐng)域應(yīng)用日趨廣泛。高強(qiáng)鋼激光焊接的特點(diǎn)是能量密度高、熱輸入小、加熱冷卻速度快，可促使晶粒細(xì)化，減小工件變形，但仍然存在焊縫凝固裂紋、 HAZ 裂紋和軟化等問題。近年來國內(nèi)外學(xué)者對高強(qiáng)度鋼激光焊接應(yīng)用的做了大量的探索研究，對高強(qiáng)鋼激光焊接性有了一定的認(rèn)識。 于群等人對 的雙相鋼 DP780 進(jìn)行激光焊對接和搭接試驗(yàn)，通過調(diào)整參數(shù)研究焊縫組織和性能特點(diǎn) [15]。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱影響區(qū)存在軟化現(xiàn)象，不過軟化區(qū)較窄，對拉伸性能影響不大。提高焊接速度可增加焊縫馬氏體含量，硬度增加，接頭成形能力降低。搭接試驗(yàn)時(shí)焊接速度增加，接頭剪切強(qiáng)度提高，剪切斷口為脆性斷裂。 在研究高強(qiáng)度雙相鋼 DP980 激光焊接頭的拉伸性能及疲勞性能 [16]的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)熔核區(qū)組織主要由馬氏體組成，熱影響區(qū)發(fā)現(xiàn)回火馬氏體組織。相同的 7 激光焊接條件下， DP980 鋼接頭熔核區(qū)硬度（ 450HV）高于 HSLA 鋼 （ 360HV），而 DP980 鋼熱影響區(qū)硬度下降更明顯。焊接后 DP980 鋼接頭拉伸性能良好，但韌性略有下降。應(yīng)力水平高于 250MPa 時(shí)， DP980 鋼接頭比 HSLA 鋼疲勞壽命更長。 氣體保護(hù)焊 一些國外學(xué)者研究了保護(hù)氣體和填充焊絲對 HSLA 鋼接頭組織和性能的影響 [17]。試驗(yàn)是在不同的保護(hù)氣體下分別用直徑為 的實(shí)芯焊絲 (ER70S6)和藥芯焊絲 (E71T1M)對 20mm 厚的 HSLA 鋼