本文關鍵詞：高強度防撞梁熱成形微觀組織及力學性能變化的研究

  更多相關文章： 熱成形 高強度鋼 微觀結(jié)構(gòu) 力學性能 變化規(guī)律 防撞梁

【摘要】：熱成形工藝是近幾年來針對車用高強度鋼成形技術方面發(fā)展起來的一種新的技術,熱成形技術是先將高強度鋼(如BR1500HS、22MnB5等高強度鋼)在加熱過程中奧氏體化,經(jīng)一定時間的保溫,使其完全奧氏體化,然后送入帶有冷卻系統(tǒng)的模具中熱成形并淬火,最終材料獲得完全的馬氏體組織。與傳統(tǒng)的冷成形過程相比,熱成形時,材料的變形抗力小、塑性好,經(jīng)快速冷卻淬火,獲得高甚至超高強度。材料的熱成形強化過程必然導致材料內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。觀察熱成形后材料的微觀組織變化并去解釋微觀結(jié)構(gòu)變化對材料力學性能變化的影響是本課題研究的主要內(nèi)容。課題以針對BR 1500HS高強度鋼防撞梁為例,研究材料熱成形后其微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律與力學性能之間的關系,同時對材料熱成形工藝參數(shù)及影響因素等進行研究。即研究在一定淬火速率下,通過控制加熱溫度、保溫時間、移動時間,觀察材料熱成形后的微觀組織(形貌、晶粒尺寸大小等),測試熱成形后材料的力學性能,得到熱成形后材料微觀結(jié)構(gòu)變化與力學性能之間的關系,以及熱成形加熱溫度、保溫時間、移動時間對材料微觀結(jié)構(gòu)及力學性能變化的影響;根據(jù)加熱保溫過程中材料表面氧化現(xiàn)象,研究材料表層沿厚度方向微觀結(jié)構(gòu)變化及對力學性能的影響,如高強度汽車防撞梁熱成形后,表層氧化對防撞梁抗沖擊性能的影響等。課題研究表明,材料在加熱至完全奧氏體化溫度后進行熱成形,由于急劇高溫-冷卻的作用,材料表層產(chǎn)生氧化脫碳,同時還伴有其他合金元素含量的變化,其表層由表到里形成鐵素體組織、鐵素體及馬氏體的混合組織、完全馬氏體組織的漸變微觀結(jié)構(gòu),里層為均勻板條馬氏體組織的微觀結(jié)構(gòu)。材料微觀結(jié)構(gòu)的變化直接影響到材料力學性能的變化,熱成形后,材料的抗拉強度、硬度及抗沖擊性能明顯提高,延展性下降。通過響應曲面分析方法優(yōu)化了熱成形工藝參數(shù)。采用本課題研究成果,進行某公司生產(chǎn)防撞梁(BR1500HS)時生產(chǎn)工藝與參數(shù)的優(yōu)化選取,優(yōu)化后防撞梁的強度由原始的650MP a提高到1550MPa,硬度由原始的30.1HRC提高到51.3HRC,所能承受的最大沖擊力提升了1.5倍,極大的提高了汽車的安全性。
【關鍵詞】：熱成形 高強度鋼 微觀結(jié)構(gòu) 力學性能 變化規(guī)律 防撞梁
【學位授予單位】：集美大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 高強度鋼在汽車領域的應用10-12
• 1.2 熱成形高強度鋼的應用現(xiàn)狀12-13
• 1.3 高強度鋼熱成形工藝的研究13-14
• 1.4 課題研究的背景和意義14
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 熱成形微觀組織變化影響因素研究16-33
• 2.1 引言16
• 2.2 實驗試樣、器材及方案16-20
• 2.2.1 實驗材料及試樣16-18
• 2.2.2 實驗器材18-20
• 2.2.3 實驗方案20
• 2.3 移動時間的選擇范圍20-22
• 2.3.1 散熱溫度隨滯空時間變化20-21
• 2.3.2 試樣強度隨移動時間變化21-22
• 2.4 成形模具壓力的選擇22-23
• 2.5 熱成形工藝參數(shù)對高強度硼鋼微觀結(jié)構(gòu)的影響23-29
• 2.5.1 熱成形正交實驗23-24
• 2.5.2 不同熱成形工藝條件下的微觀組織24-27
• 2.5.3 形變對微觀結(jié)構(gòu)變化的影響27-28
• 2.5.4 工藝參數(shù)的變化與斷口形貌28-29
• 2.6 微量元素的具體作用29-31
• 2.6.1 合金元素對鋼的淬透性能的影響29
• 2.6.2 碳（C）、硼（B）兩重要元素在熱成形中的作用29
• 2.6.3 碳（C）、硼（B）元素對材料表面的特殊作用29-30
• 2.6.4 保溫時間對表面漸變層厚度的影響30-31
• 2.7 結(jié)論31-33
• 第3章 力學性能變化及優(yōu)化工藝參數(shù)研究33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 力學測試實驗裝備及方案33-35
• 3.2.1 拉伸實驗34
• 3.2.2 硬度檢測34-35
• 3.3 實驗結(jié)果分析35-39
• 3.3.1 測試實驗結(jié)果匯總35-36
• 3.3.2 力學性能實驗結(jié)果分析36
• 3.3.3 各加熱溫度下保溫時間對抗拉強度的影響36-37
• 3.3.4 各加熱溫度下保溫時間對硬度的影響37-38
• 3.3.5 表層硬度值變化38-39
• 3.3.6 各加熱溫度下保溫時間對延伸率的影響39
• 3.4 工藝參數(shù)的優(yōu)化39-46
• 3.4.1 響應曲面方法原理39-41
• 3.4.2 響應曲面分析與優(yōu)化41-46
• 3.5 微觀結(jié)構(gòu)反映力學性能46
• 3.6 結(jié)論46-48
• 第4章 防撞梁感應加熱的參數(shù)選擇及漸變結(jié)構(gòu)提高沖擊性能研究48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 防撞梁高頻感應加熱過程原理及成形48-49
• 4.3 實驗條件49-51
• 4.4 完全馬氏體化工藝參數(shù)值的確定51-54
• 4.4.1 傳送速度對熱成形效果的影響51-53
• 4.4.2 感應電流對熱成形效果的影響53-54
• 4.4.3 熱成形加熱機床的工藝參數(shù)范圍54
• 4.5 力學性能檢測54-58
• 4.5.1 抗拉性能測試55-56
• 4.5.2 靜態(tài)彎曲測試56-57
• 4.5.3 硬度測試57-58
• 4.5.4 抗沖擊性能模擬58
• 4.6 漸變結(jié)構(gòu)提高防撞梁抗沖擊性能58-59
• 4.7 結(jié)論59-61
• 第5章 結(jié)論與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61
• 5.2 研究展望61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-67
• 在學期間科研成果情況67

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 彭成允;江明天;李小平;蔡麗娟;;熱沖壓鋼板BR1500HS淬火工藝參數(shù)優(yōu)化[J];重慶理工大學學報(自然科學);2013年08期

2 蔡長生;;熱沖壓成形技術與應用[J];鍛壓技術;2013年03期

3 李輝平;賀連芳;趙國群;;硼鋼B1500HS界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與壓力關系的研究[J];機械工程學報;2013年16期

4 崔俊佳;于海平;李春峰;雷呈喜;邢忠文;;高強鋼板熱沖壓工藝中的相變模擬[J];塑性工程學報;2013年01期

5 侯紅苗;盈亮;吳秀峰;王玉山;趙立信;胡平;;加熱溫度對22MnB5微觀組織和奧氏體晶粒的影響[J];鍛壓裝備與制造技術;2012年06期

6 郭幼丹;程曉農(nóng);;基于多層復合微觀結(jié)構(gòu)的22MnB5鋼熱成形的力學行為[J];塑性工程學報;2012年04期

7 姜大鑫;武文華;胡平;申國哲;盈亮;;高強度鋼板熱成形熱、力、相變數(shù)值模擬分析[J];機械工程學報;2012年12期

8 張國勝;周超;崔海濤;陳野;;轎車車身結(jié)構(gòu)輕量化[J];公路交通科技;2012年01期

9 姜超;單忠德;莊百亮;戎文娟;劉萌;;初始成形溫度對超高強鋼熱沖壓件力學性能的影響[J];金屬熱處理;2011年12期

10 胡平;馬寧;;高強度鋼板熱成形技術及力學問題研究進展[J];力學進展;2011年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 賀連芳;硼鋼B1500HS的熱沖壓關鍵參數(shù)測試及其淬火性能研究[D];山東大學;2012年

2 周青春;硅在H13型熱作模具鋼中作用的研究[D];上海大學;2012年

3 馬寧;高強度鋼板熱成形技術若干研究[D];大連理工大學;2011年

4 武和全;汽車車架碰撞安全性分析及其優(yōu)化設計[D];南昌大學;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 于宏元;車用高強度鋼板熱沖壓工藝改進研究及應用[D];大連理工大學;2013年

2 石富強;兩小球彈塑性碰撞過程的動力學分析及建模[D];蘭州大學;2011年

3 朱超;超高強度鋼板的熱沖壓成形模具設計及優(yōu)化[D];吉林大學;2010年

4 張金虎;汽車保險杠碰撞仿真研究[D];武漢理工大學;2009年

5 周全;汽車超高強度硼鋼板熱成形工藝研究[D];同濟大學;2007年

6 譚志耀;超高強度鋼板熱沖壓成形基礎研究[D];同濟大學;2006年

，

本文編號：883239