高強(qiáng)度雙相鋼具有較低的屈強(qiáng)比、優(yōu)良的成形性能，廣泛應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域。但隨著高強(qiáng)鋼強(qiáng)度的提升，合金元素相應(yīng)增加，對(duì)焊接工藝的要求也越來越高。在高強(qiáng)度汽車用鋼生產(chǎn)過程中，為保證鋼帶穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)，通常采用窄搭接電阻焊焊接技術(shù)對(duì)鋼帶進(jìn)行連接。分析了厚規(guī)格高強(qiáng)度雙相鋼DP600在2130mm連退線生產(chǎn)過程中焊縫斷帶原因，并通過優(yōu)化焊接工藝對(duì)焊接接頭性能進(jìn)行改善。試驗(yàn)結(jié)果表明焊縫斷帶由焊縫未熔合引起。優(yōu)化工藝方案后，可得到性能良好的焊接接頭。

  隨著中國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展進(jìn)入快車道，高強(qiáng)度汽車板的應(yīng)用是汽車輕量化和節(jié)能減排的必然趨勢(shì)，為了滿足轎車“減重節(jié)能”的需要，越來越多的汽車零部件使用高強(qiáng)度汽車板制造。其中因雙相鋼具有良好的強(qiáng)塑性匹配及冷變形性能，其在車身制造中應(yīng)用廣泛。隨著馬鞍山鋼鐵股份有限公司（簡(jiǎn)稱馬鋼）雙相鋼產(chǎn)品需求量的不斷增大以及高強(qiáng)度汽車板的發(fā)展需求，在連續(xù)退火機(jī)組中，連退人口窄搭接焊機(jī)對(duì)帶鋼焊接質(zhì)量的保證是產(chǎn)能擴(kuò)大的重要保障，決定著高強(qiáng)度汽車板在高溫、大張力下的穩(wěn)定運(yùn)行。為防止馬鋼雙相鋼產(chǎn)品在連續(xù)退火過程中焊接接頭部位發(fā)生斷帶事故，馬鋼2130mm連退線對(duì)厚規(guī)格DP600進(jìn)行焊接試驗(yàn)，焊后對(duì)帶鋼焊接接頭進(jìn)行性能測(cè)試及微觀分析：并從焊接工藝角度提出性能改善方案。

一、試驗(yàn)材料與方法

 1. 試驗(yàn)材料

 試驗(yàn)材料為馬鋼2130mm連退線生產(chǎn)的厚度為2.45 mm冷軋馬氏體雙相鋼DP600，帶鋼狀態(tài)為連退入口軋硬卷，試驗(yàn)材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表。

 2. 試驗(yàn)方法

在馬鋼連續(xù)退火線人口對(duì)2. 45mm厚的DP600進(jìn)行窄搭接電阻焊試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備為西門子窄搭接電阻焊機(jī)，焊輪直徑20 mm。原始焊接及調(diào)整工藝參數(shù)見表。焊后對(duì)焊接接頭進(jìn)行拉伸試驗(yàn)及杯突性能測(cè)試，同時(shí)對(duì)焊接接頭進(jìn)行微觀分析。

二、試驗(yàn)結(jié)果與分析

 1. 原始工藝下焊接接頭性能

    圖為原始工藝下焊接接頭杯突試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果顯示2.45mm DP600焊接接頭杯突裂紋平行于焊縫展開，未滿足現(xiàn)場(chǎng)杯突評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

    從杯突試驗(yàn)結(jié)果來看，杯突開裂從焊接接頭搭接臺(tái)階處向內(nèi)擴(kuò)展起裂，可以看出裂開區(qū)未完全熔合。拉伸試驗(yàn)結(jié)果顯示該焊接工藝下拉伸斷裂位置在焊縫，屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度均有一定程度下降。拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表。    

    進(jìn)一步對(duì)拉伸斷口進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)斷口在搭接區(qū)域中心處，該區(qū)域可見部分自由晶粒表面，為非連續(xù)熔融特征，其余區(qū)域未熔合，如圖所示。在焊縫中心處應(yīng)力集中且熔融不充分，在外界拉應(yīng)力下，易使焊縫先于母材發(fā)生斷裂。

 2. 原始工藝下焊接接頭微觀分析

    為分析2.45 mm厚的DP600窄搭接電阻焊焊接接頭性能較差的原因，對(duì)接頭橫截面進(jìn)行掃描電鏡觀察，如圖所示。從圖可以發(fā)現(xiàn)，在焊接接頭上搭接面邊緣未熔合長(zhǎng)度較寬，約1.5mm，且張開角簿大，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)焊接接頭的下搭接面有兩條裂紋缺陷，一條為未熔合裂縫，一條為上搭接面帶鋼裂紋。同時(shí)對(duì)焊縫進(jìn)行高倍掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，焊接之后，焊縫內(nèi)部仍可分辨出搭接界面，搭接界面上下部組織區(qū)別明顯，顯示未熔合充分，如圖所示。進(jìn)一步對(duì)焊接接頭未熔合和帶鋼裂紋區(qū)域進(jìn)行掃描電鏡觀察，如圖所示，由圖中可以明顯看出搭接接頭上下部的裂縫為焊縫未熔合引起，下搭接面帶鋼裂紋可能由于焊縫成形差，焊后滾輪輥壓所致。

     分析認(rèn)為，由于焊接接頭邊部未熔合區(qū)域較寬，將會(huì)減小熔合面橫截面積，且邊部未熔合裂縫較深、張開角較大，為裂紋的擴(kuò)展提供通道，而焊縫內(nèi)部熔合不充分現(xiàn)象使得焊縫的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)一步降低‘”，在外界拉應(yīng)力下，焊縫先子母材發(fā)生斷裂。上述因素是導(dǎo)致2.45mm厚的DP600焊接接頭性能惡化的主要原因,這將增大現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)斷帶的風(fēng)險(xiǎn)。

 3. 工藝優(yōu)化后的焊接接頭組織與性能

    針對(duì)上述2.45mm厚的DP600窄搭接電阻焊焊接接頭失效分析，以及基于厚規(guī)格窄搭接電阻焊時(shí)材料剛度大、焊輪波動(dòng)等特點(diǎn)，做出以下焊接工藝調(diào)整。

    1. 降低焊接速度  預(yù)軟化厚板軋硬卷，利于帶鋼搭接面結(jié)合緊密。

    2. 降低碾壓輪壓力消除由碾壓輪壓力過大而產(chǎn)生的搭接面邊部裂紋。

    3. 降低搭接量提高搭接面電流密度。

    根據(jù)上述工藝調(diào)整思路，在原始焊接工藝基礎(chǔ)上做出調(diào)整，得出調(diào)整工藝。

    通過對(duì)調(diào)整工藝下焊接接頭性能測(cè)試，結(jié)果顯示該工藝下焊接接頭杯突性能完全合格，未出現(xiàn)沿搭接面撕裂情況，如圖所示；焊接接頭拉伸試驗(yàn)斷裂在母材，如圖所示。

    對(duì)該工藝下的焊接接頭橫截面在掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)焊接接頭搭接面上下邊部仍有未完全熔合區(qū)域，但未見滾壓裂紋；未熔合區(qū)域較窄約0.3mm，較數(shù)據(jù)庫(kù)中原工藝下焊接接頭搭接面邊部裂紋1.3mm有較大程度改善，如圖所示。同時(shí)對(duì)焊縫中心掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部組織均勻，未發(fā)現(xiàn)搭接面上下部明顯的組織區(qū)別，如圖所示。

三、結(jié)論

  1. 對(duì)2.45mm厚的DP600進(jìn)行窄搭接電阻焊，原始焊接工藝下焊接接頭杯突與拉伸性能較差，具有較大斷帶風(fēng)險(xiǎn)。

  2. 2.45 mm厚的DP600焊縫邊部存在較寬的未熔合裂縫，焊縫內(nèi)部存在熔合不充分現(xiàn)象，是導(dǎo)致焊接接頭性能較差的主要原因。

  3. 對(duì)于厚規(guī)格雙相鋼窄搭接電阻焊，降低焊接速度，碾壓輪壓力與搭接量有助于焊接接頭性能的改善。