本发明涉及一种高疲劳性能高耐蚀搭接焊接接头，属于焊接技术领域，特别是涉及一种汽车薄板用的高疲劳性能高耐蚀搭接焊接接头。
背景技术：
由于承受周期性载荷，汽车减震系统用结构钢板除了强度性能要求外，还对疲劳性能提出了要求。此外，处于防锈蚀目的，钢板常常需要在表面涂装一层锌，以提高防锈蚀能力。
减震系统中需要用大量焊接结构件。焊接过程引入的残余应力会影响焊接件变形、以及焊接热影响区和焊接接头的疲劳性能。焊接接头中焊缝金属由于化学成分不同于钢板，因此其性能不同于钢板，其疲劳性能一方面决定于化学成分和微观组织，另一方面决定于焊接接头的形貌和应力状态。同时，焊缝金属形状和表面质量决定了涂装质量和应力状态，也影响了乃耐蚀性能。
现有技术主要关注焊接工艺，以及焊接效率提升。但对于焊接接头的疲劳性能和耐蚀性能报道少。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供高疲劳性能高耐蚀搭接焊接接头，适用于汽车减震系统用涂镀薄板的搭接焊接，通过焊缝金属成分设计和工艺设计，提升了焊接接头的疲劳性能和耐蚀性能，从而提升了结构件寿命。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
高疲劳性能高耐蚀搭接焊接接头，以重量百分比计，焊缝金属化学成分包括：C 0.35-0.60％，Si 0.6-1.2％，Mn 1.50～3.0％，Ni 2.0-4.0％，Cu 0.3-2.0％，N 0.02-0.10％，S≤0.015％，P≤0.015％，余量为Fe及杂质元素；搭接焊接工艺采用Ar+2-5％CO2混合保护气体，电流150-220A，电压20-25V，焊接速度6-9m/min，热输入量在2-5kJ/cm；
高疲劳性能高耐蚀搭接焊接接头，焊缝金属还包括：Cr 0.2-2.0％，Mo0.2-2.0％，Nb 0.01-1.0％和Ti 0.01-1.0％中的一种或以上；
高疲劳性能高耐蚀搭接焊接接头，接头形式为搭接形式，板厚在5mm以下；
高疲劳性能高耐蚀搭接焊接接头，经过107次疲劳循环后，其疲劳断裂应力≥350N/mm2。
C：主要用于降低焊缝金属在焊接冷却过程中的奥氏体向铁素体相变温度，从而在在焊接接头中产生压应力，从而提高疲劳性能。当其含量≤0.35％时，效果不明显；当其含量超过0.6％时，冷裂纹敏感性加大，容易引起冷裂纹，破坏焊接质量。因此，优选其成分为0.35-0.60％。
当其含量在0.40-0.50％之间，效果更好。
Si：主要用于提高焊接成型性。一方面可以加大焊接熔池流动性，另一方面用于焊接熔池脱氧，在提高焊缝金属内部质量的同时，也提高了焊接成型质量。当其含量低于0.6％时，其效果不明显；当其含量超过1.2％时，会增加焊缝表面的氧化皮厚度，从而破坏成形性能，也不利于涂装后的耐蚀性能。因此，优选其成分为0.6-1.2％。
Mn：是扩大奥氏体区元素。在降低奥氏体向铁素体转变温度的同时，也会参与焊接熔池中的脱氧反应。其对于相转变温度的下降可在焊接接头中引入压应力，从而提高疲劳寿命。当其含量低于1.5％时，效果不明显；当其含量超过3.0％时，会增加焊缝金属表面氧化层厚度，恶化成型性能，从而降低涂装后的耐蚀性能。因此优选Mn含量为1.5～3.0％。
Mn≥C+2×Si。由于C和Si增加了焊缝金属的凝固裂纹敏感性，控制该关系可有效降低焊缝金属的固液两相区宽度，从而降低凝固裂纹敏感性。
Ni：是扩大奥氏体区元素，可有效降低奥氏体向铁素体转变温度的同时，从而在焊接冷却过程中引入压应力，改善残余应力状态，从而提高疲劳寿命。同时，Ni添加会提高焊接接头低温韧性，从而增加结构安全性。尤其是在碳含量超过3.0％的情况下，不添加Ni很难确保室温冲击韧性。
当其含量低于2.0％时，效果不明显；当其含量超过4.0％时，一方面会增加成本，另一方面会增加焊缝金属表面氧化层厚度，并增加氧化皮与焊缝金属基体的结合力，不利于涂装后的耐蚀性能。因此优选含量2.0～4.0％。
当其含量在2.5-3.5％时，效果更好。
Cu：主要用于提升焊接金属耐蚀性能。同时，该元素也是奥氏体区扩大元素，通过降低奥氏体向铁素体转变温度的同时，从而在焊接冷却过程中引入压应力，改善残余应力状态，从而提高疲劳寿命。同时利用在纳米相低温析出的特点，在后续的电镀过程中，也可以强化焊缝金属。
当其含量低于0.3％时，效果不明显；当其含量超过2.0％时，会影响焊接熔池的流动性，不利于焊缝成型。因此优选含量0.3～2.0％。
当其含量在0.5-1.5％时，效果更好。
N：用于降低焊缝金属在冷却过程中的相转变温度，从而在焊缝金属中引入压应力来提高疲劳性能。当其含量低于0.02％时，效果不明显；当其含量超过0.10％时，容易在焊缝金属中造成气孔等缺陷。因此，其优选含量是0.02-0.10％。
S，P：都容易发生偏析，且对力学性能不利，作为杂质元素应控制在合理范围，本发明中，控制其含量S≤0.015％，P≤0.015％。
本发明还可以添加Cr 0.2-2.0％，Mo0.2-2.0％，Nb 0.01-1.0％和Ti 0.01-1.0％中的一种或以上。
添加的目的是提高焊缝金属的淬透性，从而促进马氏体生成，同样会降低焊接接头的残余应力，从而提高疲劳性能。
Cr和Mo添加还可以提高焊缝金属本身的耐蚀性能。含量低了，效果不明显；当含量高了，会影响成本，也会影响焊接成型。
Nb和Ti添加会细化焊缝金属组织，从而增加焊缝金属的强度和韧性。同时，由于其细化组织作用，会降低凝固裂纹敏感性。含量低了，效果不明显；当含量高了，容易引起碳氮化物聚集长大，从而成为疲劳裂纹源头，从而降低疲劳性能。
本发明中还对以下参数做出要求：
搭接焊接工艺采用Ar+2-5％CO2混合保护气体，电流150-220A，电压20-25V，焊接速度6-9m/min，热输入量在2-5kJ/cm。
当保护气体中CO2含量低于2％时，影响焊缝成型性能，也会提高成本；当含量高于5％时，焊缝金属表面氧化皮厚度增加，不利于成型性，同时也会降低涂装后的耐蚀性能。
电流低于150A时，熔化焊丝速度降低，不利于焊接效率；当电流超过220A时，容易导致热输入量过大，残余应力过大，从而降低疲劳性能。
电压低于20V时，焊缝与母材过渡不足，容易形成咬边，形成应力集中，降低疲劳性能；当超过25V时，容易引起焊缝中部表面凹陷，影响焊接成型。
焊接速度低于6m/min时，一方面影响焊接效率，另一方面容易造成焊缝余高过高，不利于焊缝成型；当速度超过9m/min时，容易引发咬边等缺陷，降低疲劳性能。
热输入量低于2kJ/cm时，不利于焊接成型性能；当超过5kJ/cm时，引入残余应力较大，不利于疲劳性能。
高疲劳性能高耐蚀搭接焊接接头，接头形式为搭接形式，板厚在5mm以下。
板厚超过5mm时，该方法效率较低，且会影响焊接成型。当板厚在1.2-3.0mm之间时，效果更好。
高疲劳性能高耐蚀搭接焊接接头，107疲劳循环后，断裂应力≥350N/mm2。
本发明的优点及有益效果：
1.本发明采用高碳Ni-Cu-N焊缝金属成分设计，通过控制低温相转变引入压应力，从而提高疲劳性能；同时通过焊接工艺设计，得到了成型良好的焊接接头，从提高了涂装后的耐蚀性能。
2.本发明技术实现高疲劳性能和高耐蚀性的同时，还兼顾了高速焊接，可广泛应用于汽车、机械等领域对疲劳性能有要求的涂镀薄板的焊接。
具体实施方式
以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
选用厚度0.8-5mm薄板。
制作直径0.8-1.6mm焊丝，实芯或者药芯。
搭接焊接工艺采用Ar+2-5％CO2混合保护气体，电流150-220A，电压20-25V，焊接速度6-9m/min，热输入量在2-5kJ/cm。
开展焊接试验，可选择填充焊丝，也可不填丝。
焊后对焊接接头的化学成分、接头质量，耐蚀性能和疲劳性能进行检验。
腐蚀试验测试如下：
按照汽车板的电镀处理方法，在钢板及焊接接头电镀一层厚度20微米的金属层，然后按照标准，进行取样。然后放置在屋顶，进行全天候暴露试验，周期为2年，每12个月取样测试一次。
疲劳试验测试如下：
焊接试验后，截取试样进行疲劳性能测试。同时，也对腐蚀试验后的焊接接头进行取样进行疲劳试样，以对比模拟真实服役环境下的疲劳性能。
实施例1-2：
钢板厚度为2.5mm。采用直径1.2mm的药芯焊丝。
焊接试验参数见表1。
经检验，焊缝金属化学成分见表2，质量性能见表3。
实施例3-4：
钢板厚度为3.5mm。采用直径1.2mm的实芯焊丝。
焊接试验参数见表1。
经检验，焊缝金属化学成分见表2，质量性能见表3。
实施例5-6：
钢板厚度为2.0mm。采用直径1.2mm的药芯焊丝。
焊接试验参数见表1。
经检验，焊缝金属化学成分见表2，质量性能见表3。
实施例7-8：
钢板厚度为1.6mm。采用直径1.0mm的药芯焊丝。
焊接试验参数见表1。
经检验，焊缝金属化学成分见表2，质量性能见表3。
对比例1-2：
钢板厚度为2.5mm。采用直径1.2mm的药芯焊丝。
焊接试验参数见表1。
经检验，焊缝金属化学成分见表2，质量性能见表3。
对比例3-4：
钢板厚度为3.5mm。采用直径1.2mm的实芯焊丝。
焊接试验参数见表1。
经检验，焊缝金属化学成分见表2，质量性能见表3。
通过上述实施例可知，本发明高疲劳性能高耐蚀搭接焊接接头，通过焊缝金属成分设计和工艺设计，提升了焊接接头的疲劳性能和耐蚀性能，并同时提升了焊接效率，从而提升了结构件寿命。
表1实施例焊接试验参数
表2实施例焊缝金属化学成分(wt.％)
表3实施例焊接接头质量和性能