汽车焊接-高强度钢的焊接_汽车冲压_钣金（冲压）件设计资料.pdf
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2023-08-07
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F E A T U R E S
汽车工艺与材料
AT&M
2008
年第
10
期
1
专
题报道
在现在的汽车车身装配中，焊
接仍然是迄今为止最主要的连接技
术。钢作为结构材料的一个好处就
是相对于铝它有着全面良好的焊接
性。然而，焊接性的问题必须考虑
以上提到的所有钢种综合研究，同
时也要考虑到现代汽车装配厂采用
的各种特定的焊接工艺。电阻点焊
是一种典型的连接方法，而激光焊
在最近几年占据了越来越重要的位
置。除此之外，
MAG
和
MIG
焊接技
术应用于特殊零件如底盘结构的生
产，闪光焊接用于钢圈的焊合。从
激光焊、电阻点焊、
MAG
焊接、
MIG
焊接到闪光焊，焊缝热输入依次
增加，冷却速度相对依次下降。这
两种特性对焊缝强度以及热影响区
微观组织的尺寸大小都有影响。
1
焊缝硬度
衡量一种钢在热影响区是否有
形成较硬相的趋势，通常要考虑其
碳当量。两种常用的计算碳当量的
公式为：
CE[IIW] = C +
Mn
+
Cr+Mo+V
6 5
+
Cu+Ni
(
C
≥
0.18%
)
（
1
）
15
CE[Pcm]=C+
Si
+
Mn+Cu+Cr
+
Ni
30 20 60
+
Mo
+
V
+5B
（
C
≤
0.16%
）
（
2
）
15 10
碳当量的值越高，马氏体形成
的临界冷却速度就越低。然而，马
氏体最终的硬度仅仅取决于绝对含
碳量。微合金高强度钢的含碳量在
0.10%
以下。传统的碳
-
锰高强度钢
和现代的超高强度复相钢都能够超
过此值。要建立碳当量与冷裂敏感
性之间的直接关系是不可能的，因
为微观组织、含氢量以及约束条件
同样也有重要的作用。但是热影响
区内，只要硬度在
350 HV
以下都认
为是安全的。另一方面来说，热影
响区也不能太软，因为这样会形成
薄弱环节，有发生过早或不可预测
的失效的风险。
如果钢板采用激光焊，就要求
保持一个足够高的冷速，无论碳当
量为多少，都可以在熔化带形成马
氏体。因此，如图
1
所示，对于很多
现代汽车钢来说，熔化带的强度仅
仅取决于绝对含碳量。典型的相变
诱导塑性钢和双相钢的焊缝强度可
以超过了
500 HV
，使得焊缝对冷裂
十分敏感。
焊缝的伸长率可以通过埃氏杯
突试验来获得。埃氏指数与焊丝的
伸长率以及母材的伸长率有关。焊
缝必须要有良好的延展性，因为对
拼焊的板材或钢管，变形行为是在
焊接后进行的。从另一方面来说，
在碰撞变形时只有保证在车身机构
中的焊接部分性能良好才可以避免
过早的结构破坏。为了避免冷裂，
得到合理的焊缝韧性，焊缝的强度
应该不超过
400 HV
。体现在钢的化
学成分上，就是要求含碳量最好低
于
0.10%
。
超低碳钢的含碳量低于
50×
10
-6
，其焊缝强度非常适中，而且
低于预期最高值（如图
1
），这是因
为超低碳钢的马氏体转变开始的温
度很高而引起自回火效果。在高强
度低合金钢中，自回火同样可以发
生，例如通过人工增加焊缝热输入
等。在双相钢、相变诱导塑性钢和
模压强化钢中不可能出现自回火现
象，因为马氏体转变开始温度太低
高强度钢的焊接
中信金属公司中信微合金化技术中心 杨雄飞
(
b
)
由埃氏试验得到的焊缝伸长率与强度
之间的关系
图
1
（
a
）激光焊和电阻点焊后的汽车钢含碳
量与焊缝强度之间的关系
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