汽车大梁用钢710L焊接焊材选用

汽车大梁用钢700L焊接焊材选用

一、材料特点

700L是GB/T3237‐2015《汽车大梁用钢》标准中的一种钢牌号，属于微合金化钢高强度钢，其化学成分及机械性能见下表：

表1：化学成分

表2：机械性能

GB/T3237‐2015《汽车大梁用钢》是针对汽车大梁冲压成型工艺而设计的，对冷成形性能要求非常高，为了满足其要求，该系列钢材杂质（硫、磷、氧）含量非常低。700L在汽车大梁用钢系列中属于强度比较高的钢种，其材料主体成分为09Mn2，按常理说强度不至于达到那么高，如低温管道用钢09Mn2V 其强度不过是500MPa，可知700L材料一定应用了先进的强化手段。

晶粒细化是人们最向往的强化方法，它既可以提高材料韧性，又可以提高材料强度，对于冲压用的高强钢，这是最好的办法。

通过添加微量元素Ti、Nb、V，对材料进行微合金化，在奥氏体晶界析出的微小碳化物或氮化物，可以钉扎奥氏体晶界阻止其晶粒长大，确保在热轧过程中奥氏体晶粒等级，也可以有利于铁素体晶核形成，同时也起强化晶粒的作用。

在奥氏体相变过程中析出，Ti、Nb、V碳化物或氮化物再一次析出，造成弥散强化，弥散强化在提高材料强度时，对韧性影响很小。

控轧控冷是21世纪先进的钢材轧制工艺，通过控制加热温度、轧制过程、冷却条件等工艺参数，有效地实现了钢材晶粒细化和弥散强化，使得基体09Mn2强度提高到700MPa，而且冲压性能优异。

二、可焊性特征

从上述的材料强化机理可知，在焊接时，材料经过焊接热循环，在热影响区重新奥氏体化和相变，母材在控扎控冷的晶粒细化和弥散强化效果将不复存在了。按材料的成分来看，热影响区可能产生魏氏体或上贝氏体，使其

强度和韧性双双下降，尤其是韧性。热影响区中加热温度低于相变的回火区，铁素体晶粒和碳化物（或氮化物）析出相也会聚合长大，强度也将略有降低。

即使热影响区性能变差，但也不至于开裂，因为母材含碳量究竟很低，抗裂性还是有保障的。但是焊缝就不同了，为了达到等强度，要么含碳量提高到0.12%以上，要么加入一些合金元素，这都会导致焊缝产生淬硬组织，使焊缝抗裂性反而不如母材了。

焊缝当然也可以通过细化晶粒，形成针状铁素体组织，也可以添加微量元素起弥散强化，但焊接热循环过程与控扎控冷相比，效果自然差很多。所以通过添加焊缝合金元素是提高其强度的主要方法。

综上可见，汽车大梁用高强钢（700L），在可焊性上有两个方面值得注意：其一热影响区强度韧性双双下降；其二焊缝产生裂纹倾向趋大。

三、焊接工艺措施

针对汽车大梁用高强钢可焊性特征，焊接时可采取如下措施：

其一：尽量降低焊接线能量，使热影响区的宽度越小越好，同时也可防止热影响区晶粒过于粗大。

其二：选择适宜的焊接材料。除了考虑焊缝化学成分外，碱性焊渣也是必选的。

其三：焊接坡口设计采用焊缝金属填充量少、拘束度低的型式。既可减少焊接线能量，也可降低焊缝裂纹产生几率。如U型坡口。

四、焊接材料选择原则

焊材选择基本依据是焊接结构的设计强度要求。

如果允许低配，如抗拉强度按500MPa来选择焊材，那根本就不是问题，如J507、ER50‐6，可确保焊缝不裂，但母材采用700MPa强度级别的，也就没有意义了。

如果要求等强度或基本等强度，选择焊材以下两条路线：

其一：选择低温焊材：众所周知，低温钢合金元素主要是镍金属，镍元素在钢中有个特点，可以细化晶粒，提高强韧性；因为镍金属可以降低钢的晶界张力，减少了晶界铁素体的数量，促进针状铁素体的产生，使铁素体晶粒细化。

其二：选择适宜合金配伍，抑制不良的组织形成：焊缝的含碳量控制在0.12%以内，这是满足抗裂性的基本条件；其次采用合金元素抑制条状铁素体和上贝氏体的形成，在这方面金属钼有特别作用；再者添加适当的微量元素Ti、Nb、V细化晶粒；这样三管齐下，可保焊缝不裂。

综上所述，汽车大梁用钢700L焊材选择示例如下：

焊条：E5516‐N3（J557Ni）、E6216‐N2M1、E6916‐N3M2。

焊丝：ER55‐Ni、ER62‐D2、ER69‐1。

药芯焊丝：E551T5‐Ni2、E621T5‐Ni2、E691T5‐K9

埋弧焊丝：H08MnMoA、H05Mn2Ni2MoA 、H08Mn2MoA；碱性熔炼焊剂101。