Mater. Sci. Eng. A：TRIP钢搅拌摩擦焊接头组织与拉伸性能

【引言】

TRIP钢属于一种新型钢材，目前主要用于轻量化的汽车构件中，不仅能实现轻量化、节约能源，还能保证结构的安全性。但传统焊接技术会使TRIP钢的组织发生转变，降低接头的机械性能，而搅拌摩擦焊是一种新型固相连接技术，所以搅拌摩擦焊在连接TRIP钢有很大优势。但目前还鲜有研究人员对焊缝组织和性能之间的关系进行研究。

【成果简介】

近日，日本东北大学的S.Mironov、Y.S.Sato、H.Kokawa、H.T.Fujii和青山学院大学S.Yoneyama以及日立的S.Hirano合作在Materials Science and Engineering: A发表了最新的研究成果“Microstructure and tensile behavior of friction-stir welded TRIP steel”。在该文中，研究人员对TRIP钢进行了搅拌摩擦焊，并用电子背散射衍射（EBSD）和数字图像相关技术研究了组织与性能的关系。

【图文导读】

图1 焊接接头横截面的宏观形貌图

RS和AS分别是：后退侧和前进侧。TD、ND和WD分别是横向、纵向和焊接方向。

图2 焊接接头各个区域的SEM图

（a）母材的SEM图

（b）区域1的SEM图

（c）区域2的SEM图

（d）搅拌区中间区域的SEM图

（e）搅拌带区域的SEM图

图3 焊缝显微硬度和力学性能

（a）沿焊缝方向的显微硬度

（b）母材和焊接接头的应力应变曲线

图4 加载以后焊接接头上表面的真应变分布图

（a）弹性载荷下的焊接接头上表面的真应变分布图

（b）塑性应变为0.2%时的焊接接头上表面的真应变分布图

（c）塑性应变为1.5%时的焊接接头上表面的真应变分布图

（d）塑性应变为3.2%时的焊接接头上表面的真应变分布图

（e）塑性应变为3.6%时的焊接接头上表面的真应变分布图

图5 热影响区奥氏体相转变的EBSD图

（a）热影响区的奥氏体相转变的不同区域组合EBSD图

（b）b区域的高分辨放大图

（c）c区域的高分辨放大图

（d）d区域的高分辨放大图

图6 区域1的组织变化情况

（a）残余奥氏体的分解

（b）残余奥氏体的球化

（c）贝氏体铁素体的回复

图7 拉伸过程中焊缝显微组织的变化

（a）EBSD图表明残余奥氏体的减少

（b）高分辨EBSD图的奥氏体呈叠层分布的表明可能存在奥氏体转变为马氏体

图8 EBSD取向图

（a）EBSD取向图

（b）搅拌区残留奥氏体和马氏体的典型取向关系

图9 马氏体转变极射投影图

（a）K-S取向关系下的极射投影图

（b）N-W取向关系下的极射投影图

（c）利用图8（a）中的晶粒实测的极图

图10 焊缝区马氏体转变的验证

（a）焊缝区马氏体的取向差分布图

（b）焊缝区马氏体变体匹配频率图

【小结】

研究人员利用EBSD和电子背散射衍射技术系统研究了TRIP钢搅拌摩擦焊接头组织和拉伸性能。研究发现焊接过程中的热量会使接头热影响区产生一定的软化，焊缝区会发生马氏体相变。组织上的变化会使焊接接头拉伸过程中过早断裂，所以证明组织转变是影响接头力学性能的关键因素。残余奥氏体的分解和球化以及贝氏体铁素体的回复是热影响区材料软化的主要原因。此外，马氏体转变受变体选择的影响。

文献链接：Microstructure and tensile behavior of friction-stir welded TRIP steel（Mater. Sci. Eng. A，2018，doi:10.1016/j.msea.2018.01.053）。

本文由材料人新人组杨树供稿，赵飞龙审核，点我加入材料人编辑部。

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