Mater. Sci. Eng. A：TRIP鋼攪拌摩擦焊接頭組織與拉伸性能

【引言】

TRIP鋼屬于一種新型鋼材，目前主要用于輕量化的汽車構件中，不僅能實現輕量化、節約能源，還能保證結構的安全性。但傳統焊接技術會使TRIP鋼的組織發生轉變，降低接頭的機械性能，而攪拌摩擦焊是一種新型固相連接技術，所以攪拌摩擦焊在連接TRIP鋼有很大優勢。但目前還鮮有研究人員對焊縫組織和性能之間的關系進行研究。

【成果簡介】

近日，日本東北大學的S.Mironov、Y.S.Sato、H.Kokawa、H.T.Fujii和青山學院大學S.Yoneyama以及日立的S.Hirano合作在Materials Science and Engineering: A發表了最新的研究成果“Microstructure and tensile behavior of friction-stir welded TRIP steel”。在該文中，研究人員對TRIP鋼進行了攪拌摩擦焊，并用電子背散射衍射（EBSD）和數字圖像相關技術研究了組織與性能的關系。

【圖文導讀】

圖1 焊接接頭橫截面的宏觀形貌圖

RS和AS分別是：后退側和前進側。TD、ND和WD分別是橫向、縱向和焊接方向。

圖2 焊接接頭各個區域的SEM圖

（a）母材的SEM圖

（b）區域1的SEM圖

（c）區域2的SEM圖

（d）攪拌區中間區域的SEM圖

（e）攪拌帶區域的SEM圖

圖3?焊縫顯微硬度和力學性能

（a）沿焊縫方向的顯微硬度

（b）母材和焊接接頭的應力應變曲線

圖4 加載以后焊接接頭上表面的真應變分布圖

（a）彈性載荷下的焊接接頭上表面的真應變分布圖

（b）塑性應變為0.2%時的焊接接頭上表面的真應變分布圖

（c）塑性應變為1.5%時的焊接接頭上表面的真應變分布圖

（d）塑性應變為3.2%時的焊接接頭上表面的真應變分布圖

（e）塑性應變為3.6%時的焊接接頭上表面的真應變分布圖

圖5 熱影響區奧氏體相轉變的EBSD圖

（a）熱影響區的奧氏體相轉變的不同區域組合EBSD圖

（b）b區域的高分辨放大圖

（c）c區域的高分辨放大圖

（d）d區域的高分辨放大圖

圖6 區域1的組織變化情況

（a）殘余奧氏體的分解

（b）殘余奧氏體的球化

（c）貝氏體鐵素體的回復

圖7 拉伸過程中焊縫顯微組織的變化

（a）EBSD圖表明殘余奧氏體的減少

（b）高分辨EBSD圖的奧氏體呈疊層分布的表明可能存在奧氏體轉變為馬氏體

圖8 EBSD取向圖

（a）EBSD取向圖

（b）攪拌區殘留奧氏體和馬氏體的典型取向關系

圖9 馬氏體轉變極射投影圖

（a）K-S取向關系下的極射投影圖

（b）N-W取向關系下的極射投影圖

（c）利用圖8（a）中的晶粒實測的極圖

圖10 焊縫區馬氏體轉變的驗證

（a）焊縫區馬氏體的取向差分布圖

（b）焊縫區馬氏體變體匹配頻率圖

【小結】

研究人員利用EBSD和電子背散射衍射技術系統研究了TRIP鋼攪拌摩擦焊接頭組織和拉伸性能。研究發現焊接過程中的熱量會使接頭熱影響區產生一定的軟化，焊縫區會發生馬氏體相變。組織上的變化會使焊接接頭拉伸過程中過早斷裂，所以證明組織轉變是影響接頭力學性能的關鍵因素。殘余奧氏體的分解和球化以及貝氏體鐵素體的回復是熱影響區材料軟化的主要原因。此外，馬氏體轉變受變體選擇的影響。

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

本文由材料人新人組楊樹供稿，趙飛龍審核，點我加入材料人編輯部。

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