【摘要】：隨著汽車保有量不斷升高,隨之而來的道路、停車場、交通安全和燃油緊張等問題也日趨突出,因此汽車的減重、節(jié)能、小型化、安全以及環(huán)保等問題備受人們關注。而超高強度鋼以其超高的強度及良好的塑性得到了汽車制造業(yè)的青睞。汽車板生產(chǎn)過程中退火工藝顯得尤為重要,其中核心技術為連續(xù)退火的快冷技術。高強及超高強冷軋板在連續(xù)退火生產(chǎn)中冷卻速度能不能達到生產(chǎn)工藝要求,直接影響到產(chǎn)品的機械性能。因此,提高快冷段的冷卻速度,對提高產(chǎn)品性能,滿足用戶要求和提升市場競爭力等方面有重要意義。本文在實驗室條件下進行了冷軋高強鋼的成分設計、熔煉、鍛造,在實驗室的兩輥熱軋機上進行多道次控制軋制和控制冷卻,熱軋板經(jīng)酸洗后在實驗室四輥冷軋機上進行多道次冷軋,經(jīng)過實驗室的連續(xù)退火工藝獲得了最終組織為多邊形鐵素體+馬氏體的高強度級別冷軋鋼板。通過對三種成分體系實驗用鋼超快冷條件下退火工藝參數(shù)的研究,可以得出,在超快冷條件(冷卻速度50℃/s以上)下,隨著退火溫度的升高,實驗用鋼的抗拉強度和屈服強度先上升后下降,斷后延伸率先下降后上升;隨著過時效溫度的升高,實驗用鋼的抗拉強度逐漸下降,而且過時效溫度越高,抗拉強度的下降越明顯,而屈服強度則隨著過時效溫度的升高逐漸升高,實驗用鋼的斷后延伸率呈上升的趨勢;隨著快冷速度的提高,實驗用鋼的抗拉強度和屈服強度明顯上升,并且隨著退火溫度的上升,屈服強度上升越加明顯,而實驗用鋼的斷后延伸率則隨著快冷速度的提高明顯下降。通過對連退冷卻工藝中退火溫度、快冷速度以及過時效溫度的研究,1#實驗用鋼退火溫度為860℃保溫80s,快冷速度為1000℃/s,過時效溫度為240℃保溫240s時得到最高的抗拉強度為1070MPa;2#實驗用鋼退火溫度為860℃保溫80s,快冷速度為1000℃/s,過時效溫度為240℃保溫240s時得到最高的抗拉強度為1187MPa;3#實驗用鋼退火溫度為860℃保溫80s,快冷速度為1000℃/s,過時效溫度為240℃保溫240s時得到最高的抗拉強度為1615MPa,均實現(xiàn)了 1OOOMPa以上級別的要求。隨后以1#和2#實驗用鋼為例,對實驗用鋼的強化機制進行研究,對于本文中的低合金高強鋼而言,主要存在的強化方式為固溶強化、細晶強化、相變強化和位錯強化。對于固溶強化增量,1#、2#實驗用鋼分別為107MPa、123MPa。在最優(yōu)退火溫度,過時效溫度下1#實驗用鋼各快冷速度(50、200、500以及1000℃/s)下對應的細晶強化增量分別為234MPa、254MPa、265MPa以及271MPa,2#實驗用鋼各快冷速度下對應的細晶強化增量分別為241MPa、254MPa、271MPa以及278MPa。2#實驗用鋼在最優(yōu)退火溫度,過時效溫度下各冷速條件對應的位錯強化增量分別為24MPa、81MPa、122MPa以及275MPa。通過綜合分析和對比實驗用鋼的強化增量理論值和實際值,發(fā)現(xiàn)均存在40MPa左右的差距,各強化機制除了會單獨對實驗用鋼的強度有所貢獻之外,還會有強化機制之間的相互作用,即存在重疊和加強。在實驗用鋼塑性變形特性的研究方面,采用準靜態(tài)和中高應變速率拉伸實驗,研究了從10-4s-1到1O00s-1九個應變速率下實驗用鋼的力學性能變化,發(fā)現(xiàn)1OOOMPa級冷軋高強鋼在準靜態(tài)變形條件下,強度變化不明顯,斷后延伸率基本不變;而在中高應變速率變形條件下,強度明顯增加,斷后延伸率升高,出現(xiàn)了明顯的應變速率敏感性。利用Hollomon方程、修正的C-J分析法以及動態(tài)因子研究了 1OOOMPa級冷軋高強鋼在不同變形條件下的變形特性,其表現(xiàn)為兩階段變形特性,第一階段為鐵素體塑性變形,第二階段為馬氏體塑性變形,而第一階段的應變硬化能力強于第二階段。通過金相組織觀察,計算出了雙相鋼中鐵素體晶粒尺寸和馬氏體體積分數(shù)。通過透射電鏡觀察,研究了 1OOOMPa級冷軋高強鋼的微觀變形機理。實驗用鋼經(jīng)動態(tài)拉伸后,內(nèi)部組織發(fā)生明顯的變化。鐵素體內(nèi)部出現(xiàn)大量位錯,位錯主要聚集在馬氏體/鐵素體晶界處,并且鐵素體內(nèi)部會出現(xiàn)位錯塞積,鐵素體本身發(fā)生碎化。馬氏體經(jīng)過高速拉伸,內(nèi)部位錯沒有明顯增加,但會沿著拉伸方向伸長,有明顯的塑性變形。結合1OOOMPa級冷軋高強鋼的組織特征和變形行為,本文對Johnson-Cook和Zerilli-Armstrong塑性本構模型進行了相應的修正,得到了適合于1OOOMPa級冷軋高強鋼在大跨度應變速率范圍條件下的本構模型。通過模型的可決系數(shù)比對,發(fā)現(xiàn)修正后的兩種模型在準靜態(tài)下均具有良好的擬合度,但在高應變速率下,修正的Z-A模型能更好的反映1OOOMPa級冷軋高強鋼的塑性變形特性。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1;TG335
【圖文】：

圖２－１邋ＵＬＳＡＢ－ＡＶＣ車身使用高強鋼示意圖（ＭＰａ）逡逑入２１世紀，所有的研究和開發(fā)工作集中在開發(fā)新型的超高強度鋼，體計劃配套的新型鋼板。閂本開發(fā)的超細晶粒鋼Ｐｍ通過細化鐵素化妮（碳、氮）析出彌散硬化技術等實現(xiàn)了材料好的深沖性能、低連續(xù)退火技術的提高和發(fā)展為超高強度鋼的生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，Q営貿(mào)呃淙此俁鵲拇慊鴯ひ�，工叶\隹估慷任罰福埃浚保矗罰埃統(tǒng)咔慷雀職宀貳ｅ義銑滌美湓職�，永@涫歉咔慷群統(tǒng)咔慷雀鄭喚鼉哂杏乓斕淖酆锨矣猛炯涔惴海喚瞿艽蠓燃跎儷堤逯亓�，秸樮綅u模檔橢圃齏蠓忍岣咂檔陌踩�，是覠▏繙\Ｖ匾摹⒕哂惺諧【赫攀平暈夜抵圃煲檔目燜俜⒄狗⒒釉嚼叢街匾淖饔謾ｅ義獻盼夜叩燈擋康鬧鴆教岣吆推黨敵透祿淮俁鵲募涌歟用饗�。但我国哉~滌貿(mào)咔慷壤淙楦值難芯亢涂⑸�，哉V

本文編號：2766740