[00109281]超高强汽车钢焊接接头组织性能调控技术

项目背景：

《中国制造 2025》中将轻量化作为汽车行业的重点发展方向，并提出要加快促进超高强钢、铝合金、镁合金等轻质材料在汽车上的应用，实现整车减重的目标，轻量化已然成为国家的重要战略，轻量化将是汽车行业发展规划中的重中之重。钢铁材料作为汽车的基本构成材料，在相当一段时间内，仍然具有不可替代的作用。其中，超高强钢在汽车上所占比率已从 2009 年的 7%增加到 2019 年 的 30%，不仅具有明显减重作用，还具备一定的价格优势，能够同时满足轻量化、安全性、低成本等要求，是汽车用材的主流。焊接是车身制造的关键技术环节，汽车用钢焊接性较差，焊接区易产生气孔、裂纹以及内部残余应力分布不均等缺陷，同时热影响区还存在一定程度的软化，显著降低焊接接头的强度和韧性，对汽车安全可靠性造成严重损害。车身焊接质量直接决定着后续涂装、总装工序的质量，不良的焊接车身，不仅影响整车外观，还会导致漏雨、风噪、路躁和车门关闭障碍的发生。因此，针对超高强钢在汽车工业使用过程中面临的焊接问题，需要开展针对超高强汽车钢焊接接头组织调控技术的研究，实现汽车工业中超高强钢在工艺与结构方面的良好配合，更好的促进汽车轻量化的发展。

关键工艺技术：

项目的关键工艺技术为：基于组织演变的焊接接头组织-性能调控技术，即基于超高强钢焊接过程中的组织演变与力学性能的一致性关系，提出组织性能的控制技术。通过分析超高强汽车用钢在焊接过程中的热变形行为以及温度场和应力场的变化，揭示接头不同区域的组织演变规律，分析接头不同区域中不同物相的分布特征，并采用热模拟技术研究热影响区组织和性能的变化规律，阐明焊接缺陷产生行为及产生机理，建立系统的焊接工艺-性能评价关联性评估模型。

推广应用情况：

本项目已获得国家重点研发计划及河钢集团邯郸钢铁公司、山东钢铁集团日照有限公司的资助，并以邯郸钢铁公司生产的超高强钢为对象，开展焊接接头组织性能调控研究。

技术优势：

本技术创新点在于将焊接接头显微组织与力学性能实现一致性评价，建立了系统的工艺-性能评价关联性评估模型，创造性地采用一系列非破坏性实验实现了接头质量评价及性能预测，缩短试验周期。同时，效益是企业的生命线，使用本技术能够在节约企业成本的同时提高生产效率，符合当前的社会形势，且已经帮助合作企业获得了客观的经济效益，成果突出，优势明显。

性能指标：

已经实现超高强 QP980 和 QP1180 钢激光焊接及电阻点焊接头制备，能够稳定生产厚度 1.0mm~2.0mm，接头表面平整，正反成形良好，无明显变形，力学性能（抗拉强度可达 1000MPa 以上，延伸率可达 17%）优异，室温成型性能（室温下 IE 可达 5.87mm）良好的超高强汽车钢焊接接头，并已经实际应用于白车身连接中。目前已具备超高强汽车钢焊接结构件生产的全流程工艺技术，并实现对焊接接头实体模型的基础数据采集，建立了相应的接头强度估算模型和含缺陷接头的分析计算模型，实现了对含缺陷焊接接头的组织与强度预测，掌握了对焊接接头的组织性能控制技术。

市场分析：

可以推广到钢铁企业深加工业务领域，或汽车零部件及主机厂在超高强钢焊接过程中的质量控制等方向。

经济效益分析：

预期投资 150 万元，可解决组织性能优化，从而提升焊接质量，实现焊接产品品质提升，年创造经济效益 500 万元。

成果亮点：

1. 具有自主知识产权，研究成果已申请发明专利 1 项。

2. 成果来源：河钢集团邯郸钢铁公司、山东钢铁集团日照有限公司横向项目等。

3. 技术先进性：本项目针对超高强汽车用钢焊接问题进行研究，源于国家汽车行业的重大需求，突破传统破坏性试验的局限性，掌握超高强零部件焊接成型与组织性能控制一体化工艺技术，形成了具有自主知识产权的控制技术，并实现了该技术在行业内的推广应用。