第11期 崔栋等：热处理对B1500HS钢激光拼焊板力学性能的影响 ·1501· 横向焊缝试样不同热处理方式在扫描电子显微镜下 学性能可能出现低于母材区域的情况，同时由于两 观测到的断口形貌. 次的高温热处理，在焊缝区域可能出现过烧的现象. 由图3可知，横向焊缝试样的断裂方式属于韧 图4为水冷后母材区域和焊缝区域断口照片.在焊 性断裂，断口处存在大量的韧窝，是典型的韧窝断 缝断裂区有较多晶界粗大且深的组织，晶粒尺寸约 裂，其中水冷处理试样有准解理断裂趋势.热处理 为母材区域的3~4倍，这是由于在热处理过程中焊 前试样的断口韧窝小而密，热处理后试样断口韧窝 缝区域局部产生了过烧现象 随着冷却速率增大而变大，塑性降低.热处理前试 为了分析拼焊板性能不均的原因，对垂直于焊 样断口更加平坦，说明在断裂时耗费的能量更少，其 缝的一条线上的焊缝区域和母材区域进行了能谱分 韧性较差 析.图5是水冷热处理后母材和焊缝的能谱对比 拼焊板的热处理不同于普通板热处理之处在于 从图中可以看出，其主要成分是Fe和Mn,同时存在 焊缝的存在，在热处理之前，焊缝区域就由于受到过 少量的Al、Si、Cr等，焊缝区域的元素成分与母材相 超过熔点温度的激光焊接处理，对拼焊板热处理时 比几乎没有变化，故说明热处理对拼焊板元素的分 相当于对焊缝区域进行了二次处理，焊缝区域的力 布的影响很小 E 图4横向焊缝试样的水冷断口形貌.(a)母材区域：()焊缝区域 Fig.4 Water quenching fracture morphology of a specimen with a transverse weld:(a)base metal region:(b)weld area 240000F(d 220000 下e 270000 200000 240000 180000 210000 160000F 180000 12000 140000 150000 型100000 Mn 120000 80000CCm 90000 60000 Fe Fe 40000 FeKese CrCr 60000- Mn 20000 30000 4 56 7 9 0 2 4 6 8 能量keV 能量keV 图5水冷拼焊板能谱：(a)母材区域：(b)焊缝区域 Fig.5 EDS spectra of the tailor-welded blanks after water quenching:(a)base metal region:(b)weld area 2.3拼焊板微观组织与性能 大，因此材料强度就越高.图6为光学显微镜下得 热冲压过程其本质就是材料组织由强度低的铁 到的母材试样的金相照片. 素体和珠光体转变为强度高的马氏体.研究表 图6(a)是母材试样热处理前的金相图，主要有 明4，冷却速度越大，得到的马氏体越细，宽度越 铁素体和珠光体组成，母材原始组织强度较低，塑性 均匀，而原奥氏体晶粒大小由加热温度和保温时间 较好；图6(b)~(d)分别是空冷、模具冷却和水冷 决定，不随冷却速度变化而变化.马氏体板条束是 热处理后的母材试样金相图，在加热温度、保温时 抵抗变形和破断的最小组织单元，马氏体板条束越 间、转移时间都一致的情况下，冷却速度越快，越是 多，裂纹扩展所受到的阻力就越大，消耗能量也就越 促进奥氏体晶粒转变为马氏体，其形成的马氏体板第 11 期 崔 栋等: 热处理对 B1500HS 钢激光拼焊板力学性能的影响 横向焊缝试样不同热处理方式在扫描电子显微镜下 观测到的断口形貌． 由图 3 可知，横向焊缝试样的断裂方式属于韧 性断裂，断口处存在大量的韧窝，是典型的韧窝断 裂，其中水冷处理试样有准解理断裂趋势． 热处理 前试样的断口韧窝小而密，热处理后试样断口韧窝 随着冷却速率增大而变大，塑性降低． 热处理前试 样断口更加平坦，说明在断裂时耗费的能量更少，其 韧性较差． 拼焊板的热处理不同于普通板热处理之处在于 焊缝的存在，在热处理之前，焊缝区域就由于受到过 超过熔点温度的激光焊接处理，对拼焊板热处理时 相当于对焊缝区域进行了二次处理，焊缝区域的力 学性能可能出现低于母材区域的情况，同时由于两 次的高温热处理，在焊缝区域可能出现过烧的现象． 图 4 为水冷后母材区域和焊缝区域断口照片． 在焊 缝断裂区有较多晶界粗大且深的组织，晶粒尺寸约 为母材区域的 3 ～ 4 倍，这是由于在热处理过程中焊 缝区域局部产生了过烧现象． 为了分析拼焊板性能不均的原因，对垂直于焊 缝的一条线上的焊缝区域和母材区域进行了能谱分 析． 图 5 是水冷热处理后母材和焊缝的能谱对比． 从图中可以看出，其主要成分是 Fe 和 Mn，同时存在 少量的 Al、Si、Cr 等，焊缝区域的元素成分与母材相 比几乎没有变化，故说明热处理对拼焊板元素的分 布的影响很小． 图 4 横向焊缝试样的水冷断口形貌． ( a) 母材区域; ( b) 焊缝区域 Fig． 4 Water quenching fracture morphology of a specimen with a transverse weld: ( a) base metal region; ( b) weld area 图 5 水冷拼焊板能谱: ( a) 母材区域; ( b) 焊缝区域 Fig． 5 EDS spectra of the tailor － welded blanks after water quenching: ( a) base metal region; ( b) weld area 2. 3 拼焊板微观组织与性能 热冲压过程其本质就是材料组织由强度低的铁 素体和珠光体转变为强度高的马氏体． 研 究 表 明［14--15］，冷却速度越大，得到的马氏体越细，宽度越 均匀，而原奥氏体晶粒大小由加热温度和保温时间 决定，不随冷却速度变化而变化． 马氏体板条束是 抵抗变形和破断的最小组织单元，马氏体板条束越 多，裂纹扩展所受到的阻力就越大，消耗能量也就越 大，因此材料强度就越高． 图 6 为光学显微镜下得 到的母材试样的金相照片． 图 6( a) 是母材试样热处理前的金相图，主要有 铁素体和珠光体组成，母材原始组织强度较低，塑性 较好; 图 6( b) ～ ( d) 分别是空冷、模具冷却和水冷 热处理后的母材试样金相图，在加热温度、保温时 间、转移时间都一致的情况下，冷却速度越快，越是 促进奥氏体晶粒转变为马氏体，其形成的马氏体板 · 1051 ·