[发明专利]一种降低激光焊接头软化程度的超高强双相钢及生产方法

说明书

本发明公开了一种降低激光焊接头软化程度的超高强双相钢及生产方法，所述超高强双相钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.07‑0.20%、Mn≤3.0%、Si≤2.0%、S≤0.020%、P≤0.020%、Als：0.050‑1.0%、Mo≤0.50%、Cr：0.50‑1.0%、Nb+Ti+V≤0.50%、N≤0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述生产工序包括热轧、酸轧和连续退火工序。通过合理的成分设计并匹配相应的热轧、酸轧和连续退火工艺参数，获得了屈服强度为420‑900MPa、抗拉强度为780‑1200MPa的超高强度双相钢，本发明生产的超高强度双相钢在激光焊接时，接头的软化区的硬度下降值在20Hv以下，软化程度显著低于同强度级别的其他产品。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种降低激光焊接头软化程度的超高强双相钢及生产方法。

背景技术

随着对汽车安全性要求越来越高以及降低燃油消耗，越来越多的高强钢在车身中得以广泛应用，尤其在车身碰撞过程中，为了降低对乘员舱的侵入量以达到保护乘客的目的，越来越多的超高强钢尤其是抗拉强度为780MPa及以上的钢质应用越来越广泛，尤其是系列双相钢，该类钢质基体由铁素体和马氏体组成，具有良好的强度和塑形组合。

但是，超高强双相钢焊接时在焊接热循环的作用下基体中马氏体分解会产生软化的热影响区，接头的软化会导致焊接构件的拉伸性能、成型性能和疲劳性能等使用性能的下降，而且随着强度级别的增加，焊接后软化的程度也就越大，一般来说，抗拉强度在780MPa以上级别的铁素体马氏体双相钢在激光焊接时，软化区的硬度下降在30Hv以上，即软化率(软化区硬度/母材硬度，母材硬度在280Hv)大约在10%左右，而且随着材料强度级别的提高，软化率也会增大，如DP980激光焊时的软化率会在15-20%的范围内。同样地，包含焊缝的板材或构件的拉伸强度和成形性也会相应降低，且失效均发生在软化区。以疲劳性能为例，如DP980母材的疲劳强度为365MPa时，而带有激光焊焊缝的疲劳强度为268MPa，下降了27%，且软化程度越大，下降程度也越大。

因此，控制软化程度是该钢种急需解决的问题。激光焊接时母材经历了一个快速加热和冷却热循环过程，从热力学角度而言，铁素体-马氏体双相钢中的马氏体甚至在室温时都是不稳定的，所以焊接软化不可避免。本发明通过成分设计及相关工序的参数匹配，通过降低软化形成的驱动力以及析出强化以抵消马氏体回火导致的软化，从而提高接头整体性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低激光焊接头软化程度的超高强双相钢及生产方法。该发明生产的超高强双相钢具有高强度和高韧性，同时在激光焊接条件下，母材在经历焊接热循环后，软化区的硬度下降值在20Hv以下，软化率控制在5.8%以下。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种降低激光焊接头软化程度的超高强双相钢，所述超高强双相钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.07-0.20%、Mn≤3.0%、Si≤2.0%、S≤0.020%、P≤0.020%、Als：0.050-1.0%、Mo≤0.50%、Cr：0.50-1.0%、Nb+Ti+V≤0.50%、N≤0.010%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明化学成分设计思路：

C：碳是固溶强化元素，是材料获得马氏体含量的保证，确保了钢的强度，需要添加至少0.07%的碳，但是随着碳含量的增加，焊缝的淬硬性增加，容易在焊缝中出现裂纹，因此，含量控制在0.20%以下。

Mn：锰是强烈提高奥氏体淬透性的元素，含有适量Mn的奥氏体可以通过不同的快冷终止温度来获得期望的组织，从而获得不同性能的产品。

Si：是固溶强化元素，一方面可以提高材料强度，另一方面，可以加速碳向奥氏体偏聚，净化铁素体，从而改善成品的性能。

Cr：一方面起到强化作用，另一方面主要是用于推迟中温区域贝氏体的转变，从而有利于获得马氏体组织。