基體馬氏體含量對雙相不銹鋼焊接接頭成形性能的影響
激光焊接后雙相不銹鋼焊接接頭顯微組織變化顯著(zhù),成形性能較母材差異較大,故激光焊接接頭成形性能的研究十分重要。如圖所示為兩種焊接接頭的杯突值。800MPa和1000MPa級雙相不銹鋼母材的杯突值分別為8.7mm和8.1mm,1000MPa級雙相不銹鋼焊接接頭的杯突值為6.9mm達母材85.0%。而800MPa級雙相鋼焊接接頭的杯突值最高為8.0mm達母材91.7%,成形性能最好。
進(jìn)一步對比兩種焊接接頭杯突斷口宏觀(guān)形貌,如圖所示發(fā)現800MPa級雙相不銹鋼焊接接頭的失效形式為垂直于全馬氏體區開(kāi)裂。分析認為,對于兩種焊接接頭而言,在杯突試驗的變形過(guò)程中由于全馬氏體區是高強度區域且兩側的熱影響區及母材金屬平均分配應變,使得全馬氏體區在變形過(guò)程中基本不發(fā)生移動(dòng),此時(shí)800MPa級雙相鋼焊接接頭的杯突性能主要受高強度的全馬氏體區的限制,最終當應變超出全馬氏體區的變形極限而未達到母材成形極限情況下產(chǎn)生裂紋并垂直于全馬氏體區向母材擴展,因此800MPa級雙相不銹鋼焊接接頭的最終失效形式為垂直于全馬氏體區方向開(kāi)裂并沿母材平行于焊縫擴展,如圖所示;而由于1000MPa級雙相不銹鋼焊接接頭不完全相變區的大的顯微硬度降幅(9.8%)以及大的區域寬度(624.0μm),在沖壓過(guò)程中還未到達全馬氏體區成形極限發(fā)生開(kāi)裂之前,不完全相變區就產(chǎn)生了局部應力集中承擔了整個(gè)試樣大部分的應變,發(fā)生了嚴重減薄并提前發(fā)生斷裂,從而導致試樣在不完全相變區開(kāi)裂并平行于全馬氏體區擴展,如圖所示。
綜上所述,雖然兩種焊接試樣的抗拉強度和屈服強度均與母材相當且拉伸斷裂位置均位于母材處,拉伸性能良好,但在杯突試驗中,基體馬氏體含量更高的1000MPa級鋼焊接接頭在沖壓過(guò)程中直接沿不完全相變區開(kāi)裂,成形性能較差。本文以基體馬氏體含量不同(36.0%和45.0%)的高強/超高強雙相不銹鋼為研究對象,研究了不同基體馬氏體含量對雙相鋼激光焊接接頭的組織轉變及拉伸性能和成形性能的影響規律,主要結論如下:
1. 基體馬氏體含量對激光焊接接頭的顯微組織類(lèi)型影響不明顯。熔合區、粗晶區和細晶區的顯微組織類(lèi)型一致均為板條馬氏體,混晶區為馬氏體、鐵素體以及細晶鐵素體。800MPa級雙相鋼焊接接頭的不完全相變區的寬度和顯微硬度下降幅度分別為399.0μm 和5.7%,1000MPa級雙相鋼焊接接頭的不完全相變區的寬度和顯微硬度下降幅度分別為624.0μm 和9.8%。
2. 在拉伸變形試驗過(guò)程中,不同基體馬氏體含量的雙相鋼焊接接頭的拉伸斷裂位置均位于母材。全馬氏體區使得焊接接頭馬氏體含量升高而塑性下降,導致延伸率下降,其中馬氏體含量增幅達4.2%的800MPa級雙相鋼焊接接頭的延伸率降幅達3.7%大于1000MPa級雙相鋼的1.8%。
3. 800MPa級雙相不銹鋼焊接接頭的失效形式則為垂直于全馬氏體區方向開(kāi)裂,突值達母材的91.7%,成形性能好;而1000MPa級雙相不銹鋼焊接接頭在杯突試驗中沿不完全相變區直接開(kāi)裂并擴展,突值為母材的85.0%。
本文標簽:雙相不銹鋼
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