文：周少云   陈寅  冯冠文   方芳（宝钢股份中央研究院武汉分院（武钢有限技术中心）

近年来，汽车热成形零件的市场需求呈爆发式增长趋势，热成形零件在白车身上的应用比例高达 45％，预计未来五年将增长一倍以上。热成形高强钢已是国内钢铁企业提升汽车用钢竞争力的必然选择。通过热成形技术可克服冷成形中存在的回弹严重、成型困难及成型开裂等难题。

在较早的热成形技术中，钢板的表面没经过镀层处理，热成形过程中表面会发生一定程度的氧化，产生表面脱碳和氧化起皮现象，降低了生产效率，可采用抛丸的方法除去表面氧化物。随着热成形技术的发展，镀层技术越来越多地应用于热成形钢。镀层可以防止热成形过程中表面氧化和脱碳，还能提高漆装后的防腐蚀性能

镀锌技术是汽车工业中最成熟应用最广泛的镀层技术，为了提高镀层的切口保护性，热镀纯锌（GD和热镀合金化（GA）镀层逐渐发展起来。但山于液态锌会诱导基体开裂，限制了锌基镀层的推广应用的，所以本文针对GI和GA镀层热成形钢进行点焊性能对比研究，为实际生产提供指导。

1实验材料和方法

试验钢为1500MPa级热成形钢冷轧板（2 2 MnB5），板厚l. 5 mm。采用热浸镀工艺模拟试验机进行热镀试验，标准试样尺寸为220mmIl()mm><l. 5mmo热浸镀工艺如下：试样在红外炉内以5 ℃ / s的速度加热到7 5 0 ℃，保温6 0 s，在冷却仓内经缓冷再快冷到460、490 ℃至锌锅进行热镀。镀后试样在热处理炉中分别加热到930和910 ℃，并保温5min，然后在冲压机上采用平板模具进行热冲压，保压时间是20S。

将热冲压前后的镀层试样宏观形貌如图1所示，在有效的镀层区域按点焊要求制备成110mm × 20mm的条状试样，共20对。在中频直流DBZ-160 点焊机上进行实验，每对试样搭接长度不低于20mm。

2结果与讨论

由于热冲压前、后钢板的强度差距较大，点焊工艺参数需要有部分改变。其中，热冲压前的点焊工艺参数为：中频直流，电极直径6mm，最小焊点直径 3 · 6 mm，焊接压力2 · 5 kN，焊接时间2 0 Oms。焊点直径冫3 · 6 mm时的电流为下限，3个焊点中两个焊占飞溅时的电流减去200A为上限。而试样经过热冲压后，抗拉强度将超过1500MPa，需要在ZWICK 静态拉伸机上在一定的位移范围进行拉伸试验。其占焊工艺参数为：中频直流，电极直径6mm，焊接压力4 kN，焊接时间16 Oms × 3。

每个电流均焊接两次或以上，以出现飞溅确定最大电流、焊点直径超过3 · 6mm或界面的断裂方式确定最小电流。记录电流、焊点直径、断裂方式、有无飞溅和剪切力大小，对两种镀层的焊接电流范围进行比较。

2 · 1热冲压前GI镀层及GA镀层点焊性能对比

试验钢在热冲压前的镀层如图la、图lc所示，可以看出实验室所得镀层较为完整，无可视漏镀点。

其中Gl镀层较为光亮，GA镀层呈现发亮的灰色。根据上述点焊工艺参数，在中频直流DBZ—160点焊机上进行焊接，根据焊点直径和飞溅的情况，两种镀层的点焊工艺窗口如图2所示。

图2a、2b分别为热冲压前的GI和GA镀层点焊工艺窗口，排除飞溅和焊点直径小于3 · 6mm的数据，热冲压前的Gl镀层焊接电流范围为8 · 2 kA 、9 · 8 kA，窗口为1. 6 kA，GA镀层焊接电流范围为 8 · 7kA、10 · 3kA，窗口为1.7kAo两种镀层的焊接电流窗口非常接近。实际生产的两种镀层点焊工艺窗口在2 · 0kA、2 · 5 kA，大生产的镀层板与实验室制备的镀层板相比，镀层厚度更为均匀，点焊工艺窗口较宽，但二者总体差距不大。

2 · 2热冲压后GI镀层及GA镀层点焊性能对比

试验钢在热处理炉中经过高温加热并在平板模上冲压后，镀层宏观形貌发生改变，如图1 b、图1 d 所示，试样上未覆盖镀层的位置有明显的氧化铁皮生成。热冲压后GI及GA镀锌的点焊工艺窗口如图3所示。

GI镀层在9 30 ℃保温5 min热冲压后，原板灰色的镀层表面有一层氧化膜生成，呈现淡淡的黄色，经酒精清洗烘干后直接进行点焊，电流范围为 7 · 8kA、& 2kA，窗口为0 · 4kA。

GA镀层点焊时出现较多的飞溅，与镀层表面有一层连续的氧化层有较大关系。经酒精清洗烘干后直接进行点焊，电流范围为7 · 4kA、8· IkA，窗口为0· 7kA0 两种镀层在热冲压后进行点焊，焊接窗口均匀较大幅度的降低，均小于IkAO由于两种镀层热处理后表面均生成一层连续的氧化层，对电极损伤严重，这点可在点焊之前增加一道轻抛，可以改善镀层的表面氧化层对焊接性能的影响。但同时，高温下熔融的锌将从表面向基体快速扩散，山于晶界是优先扩散的通道，使得晶界受到极大的弱化，出现液态金属脆（LME)。对比图2 b、图3 b，可以发现GA镀层在热处理前后点焊工艺窗口有一定的缩小，但没有Gl（图2 a、图3 a)镀层严重，可以认为GA镀层随液态金属脆的敏感性要低于Gl镀层。

3结论

试验钢在热处理前后镀层的点焊性能差距较大。热处理前，G I镀层焊接电流范围为 8. 2k A !9.8k A ，窗 口 为 1. 6k A ;G A 镀层焊接电流范围为8. 7k A 〜10. 3k A ,窗口为 1. 7k A 。

热处理后，镀层表面均有一层氧化层，对焊接性能影响较大。同时，由于纯锌层对液态金属脆更为敏感 ，液态锌易向晶界扩散，焊接性能大幅度降低。在未经轻抛的条件下对点焊性能进行统计，G I镀层焊接电流范围为7. 8k A !8. 2k A ，窗口为0.4k A ;G A 镀层焊接电流范围为7.4k A 〜8. lk A ，窗口为0. 7k A 。