[发明专利]激光拼焊预镀层钢板及其热冲压成形构件

说明书

本申请涉及激光拼焊预镀层钢板及其热冲压成形构件。激光拼焊预镀层钢板包括第一预镀层钢板、第二预镀层钢板及二者的边缘之间的焊缝，其中，以重量百分数计的所述焊缝的成分使得焊缝在平衡态下的完全奥氏体化温度A_e3满足：A_e3=898‑30×C_Mn‑weld‑231×C_C‑weld+58×C_Al‑weld²+37×C_Al‑weld≤820。本发明通过控制基体钢板的成分和厚度及其预镀层厚度来控制焊缝的成分，使得在激光焊接期间不需要利用额外的辅助手段。由激光拼焊预镀层钢板制成的热冲压成形构件的焊缝具有改善的性能，提高了碰撞安全性。

技术领域

本发明涉及一种通过激光拼焊获得的激光拼焊预镀层钢板及由其制成的热冲压成形构件，其中，预镀层钢板是具有铝或铝合金预镀层的热冲压成形用的预镀层钢板。

背景技术

近年来，随着节能环保的迫切需求以及对于汽车安全性要求的提高，汽车轻量化和安全性成为汽车制造业亟待解决的问题。为了解决这两个问题，越来越多的技术人员关注到超高强钢，尤其是带有铝硅镀层的热冲压成形钢，其在抗碰撞性能等方面具有明显的优势，已成为保证安全性并减轻重量的发展方向。

在汽车制造中，激光拼焊方法能够将不同厚度、不同材质甚至不同表面状态的钢板焊接在一起。这种方法可以将需要的材料放在零件需要的位置上，进而实现最优化的成本、重量和安全性能。然而，对于常用的带有铝硅镀层的热冲压成形钢，初始钢板的Al-Si预镀层不利地影响焊缝的性能，这是因为Al-Si预镀层将在激光拼焊过程中熔入焊缝。所得焊缝中铝含量的分布会导致以下两个问题：

i）在铝含量相对较高的区域会形成金属间化合区域，其在热冲压后具有较高脆性，因此在焊缝服役过程中容易诱发裂纹，加速焊缝的失效；

ii）在铝含量相对较低的区域会形成铁素体，使得在热冲压过程中焊缝组织不能完全奥氏体化，进而在热冲压工艺之后产生马氏体和铁素体的双相组织，因此焊缝内会形成不同机械强度的区域，影响焊缝力学性能。

为解决上述技术问题，CN101426612A公开了由滚轧的涂镀板制造具有良好机械特性的焊接部件的方法，其中，板材由钢板基体和铝合金或铝基预镀层构成，所述预镀层由Al-Si金属合金层和包含Fe₂Al₃、Fe₂Al₅和Fe_xAl_ySi_z的金属间化合物层构成。金属间化合物层为3到10μm，并且金属合金层可为20μm。该专利一方面教导通过指向板材周边的激光束来除去上下两侧预镀层的Al-Si金属合金层，从而防止焊缝内形成金属间化合区域；另一方面教导保留上述金属间化合物层，其在后续加热阶段期间和加热阶段之后防止钢板基体的氧化和脱碳，从而获得的焊接接头在热处理后具有优良延展性和优良耐腐蚀性。

但是，在实际操作中发现，该专利未能完全解决上述第二个问题。为此，CN103917329A进一步提出，在去除Al-Si金属合金层后的激光拼焊过程中使用填充焊丝，其中，填充焊丝包含以重量百分数表示的以下元素：0.6%≤C≤1.5%、1%≤Mn≤4%、0.1%≤Si≤0.6%，Cr≤2%、Ti≤0.2%，余量为铁和来自加工的不可避免的杂质。填充焊丝的使用使得至少一部分焊缝金属区域的碳含量与基体钢板的最高碳含量之间的比率为1.27至1.59，增加了焊缝硬度，从而获得具有一定机械强度的焊接构件。