本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)塑積鋼熱成形—淬火碳配分一體化工藝研究

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【摘要】：汽車車身的輕量化能保障汽車安全的同時(shí)滿足節(jié)能減排的要求。輕量化的首選材料為高強(qiáng)度鋼,需采用熱沖壓成形工藝。但目前傳統(tǒng)熱沖壓汽車用鋼尚無(wú)法滿足某些汽車零部件對(duì)防撞性能的要求。本研究擬開(kāi)展強(qiáng)塑積高于20000MPa?%的汽車用鋼的研制及相關(guān)成形淬火一體化工藝開(kāi)發(fā)。本文在前期工作的基礎(chǔ)上,與實(shí)際貼合,融入變形量(奧氏體化后壓縮變形)與冷卻速率這兩大因素,結(jié)合實(shí)驗(yàn)鋼(94#)開(kāi)發(fā)了兩種熱成形-淬火配分一體化工藝:熱成形-淬火在線碳配分(Hot Stamping-Quenching Online Partitioning,HS-QOP)一體化工藝以及熱成形-淬火動(dòng)態(tài)碳配分(Hot Stamping-Quenching Dynamic Partitioning,HS-QDP)一體化工藝,著重探究HS-QDP中不同變形量、冷卻速率與鋼組織性能的關(guān)系。得到如下結(jié)果:工藝主要在Gleeble3500實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行物理模擬。采用EBSD,EPMA,OM,SEM,TEM,等分析測(cè)試技術(shù)對(duì)新工藝處理的實(shí)驗(yàn)鋼(94#)微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,采用室溫單向拉伸實(shí)驗(yàn)對(duì)其常規(guī)力學(xué)性能測(cè)定。HS-QOP工藝試樣,隨變形量的加大,晶粒細(xì)化顯著,強(qiáng)塑積26245MPa?%高于之前的20088MPa?%;變形量15%時(shí)強(qiáng)塑積高達(dá)28783 MPa?%。此類工藝的殘奧含量較高,特征為粗大的塊狀,細(xì)長(zhǎng)的薄膜狀和細(xì)小的顆粒狀。不同變形量下,試樣的抗拉強(qiáng)度和延伸率變化規(guī)律不同。HS-QDP工藝試樣主要顯微組織為板條狀的淬火態(tài)馬氏體,其形貌特征以及衍射花樣可以判定出殘余奧氏體的存在。隨動(dòng)態(tài)配分冷卻速率的加大,馬氏體板條邊緣變得彎曲,寬度加大,長(zhǎng)度變短。其殘余奧氏體主要為細(xì)長(zhǎng)的薄膜。變形量主要起細(xì)化晶粒的作用。試樣中馬氏體板條間的碳富集區(qū)域明顯。最佳工藝為9號(hào)(HS-QDP-15%-1℃/s),延伸率為16.57%,抗拉強(qiáng)度為1610MPa,強(qiáng)塑積為26678MPa?%已超過(guò)20000 MPa?%。XRD對(duì)殘奧含量進(jìn)行檢測(cè)。94#鋼殘余奧氏體的穩(wěn)定性與含碳量有密切的關(guān)系,平均含碳量在1.10 wt.%時(shí)殘余奧氏體可以保留至室溫,此條件下殘余奧氏體TRIP效應(yīng)顯著。不同工藝條件下屈服強(qiáng)度存在差異,HS~QOP試樣的屈服強(qiáng)度低于HS~QDP試樣。試樣延伸率與殘余奧氏體的轉(zhuǎn)化率呈現(xiàn)正比關(guān)系。熱沖壓成形實(shí)際件中,22MnB5零件其強(qiáng)塑積為10320 MPa?%,延伸率只有10%。94#熱成形后,最高強(qiáng)塑積數(shù)值為16807MPa?%,延伸率達(dá)13.1%,比22MnB5提升效果顯著。以上結(jié)論表明結(jié)合自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)鋼(94#)開(kāi)發(fā)的HS-QOP工藝以及HS-QDP工藝應(yīng)用于熱沖壓成形領(lǐng)域潛力巨大,兼容性好,鋼板綜合力學(xué)性能高。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG142.1;TG161

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