[发明专利]一种双相高强钢焊接粗晶区韧性优化方法

说明书

本发明公开了一种双相高强钢焊接粗晶区韧性优化方法，利用热模拟的方法对双相高强钢焊接粗晶区的断裂机理进行分析，然后通过将响应曲面法与量子遗传算法相结合的方法建立试验参数和冲击功之间的响应面模型并对模型求解得到最优值，将最优值对应的工艺参数作为最优焊接工艺参数。本双相高强钢焊接粗晶区韧性优化方法在对双相高强钢进行施焊作业前通过使用有限的热模拟试验次数建立可靠的响应面模型来代替大量的试验，进而得到改善双相高强钢焊接接头粗晶区脆化、提高粗晶区韧性的最优焊接工艺参数，从而实现提高双相高强钢的焊接质量、最大限度降低双相高强钢焊接接头发生脆性断裂的风险。

技术领域

本发明涉及一种焊接优化方法，具体是一种适用于对DP590、DP780等双相高强钢的焊接粗晶区韧性进行优化的方法，属于焊接技术领域。

背景技术

双相高强钢(Dual-phase high-strength steel，简称DP钢)，又称复相钢，是由马氏体、奥氏体或贝氏体与铁素体基体两相组织构成的钢，是低碳钢或低合金高强度钢经临界区热处理或控制轧制后而获得。双相高强钢具有重量轻、强度高、成形性好的特点。有数据表明，汽车车身自重每减少10％、则每百公里油耗就会减少5％，因此双相钢已作为汽车轻量化设计中代替传统汽车钢材的首选材料成功应用于汽车产业。

如今在汽车生产行业，运用在车身上最多的为抗拉强度在700～1100MPa级范围内的双相高强钢，其中抗拉强度为700MPa级的双相高强钢应用最为广泛。由于车身一体化成型难度大，因此焊接成为生产车身的必要工序。然而，由于双相高强钢的碳当量过大，较大的碳当量不仅会导致双相高强钢的焊接性较差、而且会使粗晶区(即CGHAZ)的性能严重下降，因此会限制双相高强钢的应用。

对于焊接技术领域来讲，CGHAZ最潜在的缺陷在于容易发生脆性断裂。目前对CGHAZ断裂机理的研究争议在于是由于晶粒尺寸增大、还是碳化物的析出、或是中间相的析出。现有的研究大多致力于其他金属材料的断裂机理研究，如Gao等人研究了TA31钛合金电子束焊接后焊接接头的断裂韧性，结果表明，断口主要为韧性断裂，并存在大量韧窝，OM研究发现裂纹扩展路径为直裂纹，裂纹的扩展路径呈现出沿晶和穿晶的混合模式；Li等人研究了不同的温度对SA508-III焊接接头拉伸和断裂韧性的影响，结果表明，温度对SA508-III焊接接头的断裂韧性值有较大影响，从断口形貌上看，焊接接头中的母材和热影响区在20℃时表现为完全韧性断裂，而在100℃到320℃时表现为韧性断裂与部分解理断裂混合的模式。而现有研究针对双相高强钢的CGHAZ断裂机理研究却很少，主要原因是双相高强钢的CGHAZ本身宽度较窄，研究难度较大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种双相高强钢焊接粗晶区韧性优化方法，能够在对双相高强钢进行施焊作业前即得到改善双相高强钢焊接接头粗晶区脆化、提高粗晶区韧性的最优焊接工艺参数，可以实现提高双相高强钢的焊接质量、最大限度降低双相高强钢焊接接头发生脆性断裂的风险。

为实现上述目的，本双相高强钢焊接粗晶区韧性优化方法，利用热模拟的方法对双相高强钢焊接粗晶区的断裂机理进行分析，然后通过将响应曲面法与量子遗传算法相结合的方法建立试验参数和冲击功之间的响应面模型并对模型求解得到最优值，将最优值对应的工艺参数作为最优焊接工艺参数；具体包括以下步骤：

步骤一，计算碳当量；

步骤二，试样制作：将双相高强钢试样母板加工成的冲击试样；

步骤三，试样动态热模拟试验：采用动态热模拟试验机对试样进行热模拟，将峰值温度、加热速率和冷却速率此3个焊接影响因素分为多组水平，采用均匀化设计方法对试验参数进行设计；

步骤四，试样冲击试验：在冲击试验机上对试样进行冲击试验，测得各试样的冲击功；

步骤五，断裂分析：选择冲击功值最小的试样、并利用扫描电子显微镜对该试样的冲击断口进行观察，确定断裂起始点位置、断裂中部位置和断裂末端位置的断裂方式；