一种高强度钢板的点焊接头及其制造方法技术

本发明专利技术通过得到以下点焊接头来提高点焊接头的焊接质量，特别是接头的力学性能，所述点焊接头是通过使多块钢板搭接点焊而形成的点焊接头，其中所述钢板中的至少一块为锰含量为0.5％‑15％质量的高强度钢板，在焊点中心通过沿着钢板的板厚方向切开的截面内包括焊接母材、熔化区和热影响区，其中母材显微硬度为HV1，熔化区显微硬度为HV2，且0.8≤HV2/HV1≤1.2，所述方法为通过在点焊完成后进行一定温度和时间的保温处理，其中满足

【技术实现步骤摘要】
一种高强度钢板的点焊接头及其制造方法
本专利技术涉及汽车领域中的一种高强度钢板的点焊接头以及制造方法。
技术介绍
近年来，随着全球为了实现对温室气体排放和燃油消耗量的下降的要求，汽车轻量化成为汽车领域的一个重要发展方向。而为了实现汽车轻量化而又不丧失汽车安全性，越来越多的高强度钢板得以在汽车制造中应用。特别是随着钢铁技术的不断发展，兼顾生产成本和优良材料性能的第三代高强钢出现，其中包括锰含量相对较高的中锰钢。电阻点焊是汽车制造中应用最广泛的一种制造技术，但是中锰钢在进行电阻点焊往往出现焊接失效为界面失效，并且接头强度较低，无法满足使用要求。文献1中公开了一种提高中锰钢点焊接头性能的方法，通过在主焊接后添加多个脉冲的方法，使焊接区由多层熔核来提高焊接接头强度。但是在实际应用中添加多个脉冲需要焊接设备保证每次脉冲时间和焊接电流的一致性是很困难的，而且文献中只是减少裂纹和内部缺陷的生生，并无法使接头熔核区组织发生根本性的改变，接头强度并未见报道提高。文献2中公开了一种通过在正式通电之后，再通过比正式电流更高的电流进行通电的方法。文献3中公开了一种在正式通电之后使焊接压力增加再进行通电加热的方法来焊接高强钢。但是这些方法都存在着稳定性问题，并不能获得一致性较好的焊接接头。目前已有的方法主要都是通过控制点焊过程中的焊接工艺，例如电流、压力等方法，均存在焊接质量不稳定的问题，而且均是针对普通的高强度钢，特别是当锰含量较高时并未见达到理想的焊接结果。因此，本领域中缺少一种针对含锰量为0.5％-15％质量的高强度钢板电阻点焊接头以及制造方法来达到接头的高力学性能。现有文献专利文献1：CN109500483A；专利文献2：日本特开2010-115706号公报；专利文献3：日本特开2010-149187号公报；
技术实现思路
本专利技术主要解决的问题是针对含锰量为0.5％-15％的高强度钢板在进行电阻点焊时内部容易出现缺陷、夹杂、裂纹，而在焊接失效时为界面失效，接头性能非常低的问题。本专利技术提供以下方案：提供一种点焊接头，其特点在于：所述点焊接头是通过多块钢板搭接点焊而形成的点焊接头，所述钢板中的至少一块为锰含量为0.5％-15％质量的高强度钢板，在焊点中心通过沿着钢板的板厚方向切开的截面内包括焊接母材、熔化区和热影响区，所述的焊接母材平均显微维氏硬度为HV1，且300≤HV1≤550，所述的熔化区平均显微维氏硬度为HV2，且0.8≤HV2/HV1≤1.2；所述热影响区的平均显微硬度为HV3，且0.5≤HV3/HV1≤1。优选地，所述高强度钢其中至少一块的锰含量为4-12％。优选地，所述熔化区马氏体的含量不小于90％。优选地，所述的点焊接头内部具有碳化物析出物。提供一种点焊接头的制造方法，其特点在于，所述方法包括以下步骤：(d)使至少两块钢工件堆叠经电阻点焊而形成初始焊接接头，在焊点中心沿着钢板的板厚方向切开的截面内包括初始熔化区和初始热影响区；(e)对初始焊接接头在温度T下热处理并保持时间t，使包括熔化区和热影响区内的一部分马氏体内的碳原子扩散距离达到2nm以上，所述温度T和时间t满足如下公式：所述时间t的单位为秒；(f)对热处理后的焊接接头进行冷却处理，直至在焊接接头中心沿着钢板的板厚方向切开的截面内包括焊接母材、熔化区和热影响区，其中母材平均显微维氏硬度为HV1，且300≤HV1≤550，所述的熔化区平均显微维氏硬度为HV2，且0.8≤HV2/HV1≤1.2；所述热影响区的平均显微硬度为HV3，且0.5≤HV3/HV1≤1。优选地，所述高强度钢其中至少一块的锰含量为4-12％。优选地，熔化区马氏体的含量不小于90％。优选地，所述温度T为120-650摄氏度，保温时间t为1-60分钟。优选地，所述热处理过程是在箱式电阻炉、井式电阻炉、气体渗碳炉和盐浴炉的任一种中完成的。优选地，所述热处理过程中焊点接头内部具有碳化物析出。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过简单的热处理工艺可以稳定得到接头性能良好的焊点接头，相对现有技术焊点接头拉剪性能得到很大提高，而且方法简单、成本较低。附图说明图1所示为本专利技术所示的焊接示意图；图2所示为本专利技术中所得最终焊接接头示意图；图3所示为本专利技术中图2所示接头的放大图；图4为使用本专利技术方法所得最终焊接接头的横截面图；图5为使用和未使用本专利技术方法所得焊点截面的硬度分布比较图；图6为使用本专利技术方法和未使用本专利技术方法所得焊点的力学性能比较；表1为使用和未使用本专利技术方法时所得焊点最大力学性能比较。附图标记：1—第一焊接电极；2—第二焊接电极；3a—第一金属工件；3b—第二金属工件；4—焊接接头；4a—接头热影响区；4b—接头熔化区；5a—接头母材区；5—熔化区内的马氏体；6—碳原子；7—结合界面；8—碳原子迁移方向；具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外，附图为示意图，因此本专利技术装置和设备的并不受所述示意图的尺寸或比例限制。需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。参考图1，其中1、2分别为第一焊接电极和第二焊接电极，由任何导电和导热材料制成，例如可由铜合金制成，包括铜铬(CuCr)合金、铜铬锆(CuCrZr)合金，添加氧化铝颗粒的铜合金或其他各种的可用作电极材料的铜合金。图中焊接接头是由3a、3b两块金属工件搭接而形成的焊接接头，其中至少一块为锰含量为0.5％-15％质量的高强度钢板，再进一步为锰含量为4％-12％质量的第三代高强钢—中锰钢。值得注意的是，接头也可以是由三块或以上的金属工件搭接而构成，其中至少一块为锰含量为0.5％-15％质量的高强度钢板，而3a、3b的厚度一般为0.3-3mm之间。4为由搭接组合件焊接而形成的焊接接头，如图2所示接头4包含母材5a以及焊接熔化区4a和热影响区4b。焊接熔化区4a主要是由马氏体所构成，其含量为不小于90％，而其余组织常见为冷却过程中的残余奥氏体成分。母材区5a的平均硬度为HV1，300≤HV1≤550；熔化区的平均硬度为HV2，且0.8≤HV2/HV1≤1.2，热影响区的平均显微硬度为HV3，且0.5≤HV3/HV1≤1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种点焊接头，其特征在于：所述点焊接头是通过多块钢板搭接点焊而形成的点焊接头，所述钢板中的至少一块为锰含量为0.5％-15％质量的高强度钢板，在焊点中心通过沿着钢板的板厚方向切开的截面内包括焊接母材、熔化区和热影响区，所述的焊接母材平均显微维氏硬度为HV1，且300≤HV1≤550，所述的熔化区平均显微维氏硬度为HV2，且0.8≤HV2/HV1≤1.2；所述热影响区的平均显微硬度为HV3，且0.5≤HV3/HV1≤1。/n

【技术特征摘要】
1.一种点焊接头，其特征在于：所述点焊接头是通过多块钢板搭接点焊而形成的点焊接头，所述钢板中的至少一块为锰含量为0.5％-15％质量的高强度钢板，在焊点中心通过沿着钢板的板厚方向切开的截面内包括焊接母材、熔化区和热影响区，所述的焊接母材平均显微维氏硬度为HV1，且300≤HV1≤550，所述的熔化区平均显微维氏硬度为HV2，且0.8≤HV2/HV1≤1.2；所述热影响区的平均显微硬度为HV3，且0.5≤HV3/HV1≤1。


2.如权利要求1所述点焊接头，其特征在于：所述高强度钢其中至少一块的锰含量为4-12％。


3.如权利要求1所述点焊接头，其特征在于：所述熔化区马氏体的含量不小于90％。


4.如权利要求1所述点焊接头，其特征在于：所述的点焊接头内部具有碳化物析出物。


5.一种点焊接头的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(a)使至少两块钢工件堆叠经电阻点焊而形成初始焊接接头，在焊点中心沿着钢板的板厚方向切...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨上陆，王艳俊，罗海文，李硕硕，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31