汽车超高强钢防撞梁热成形试验

以汽车用超高强度钢22MnB5为研究对象,采用直接热成形工艺和间接热成形工艺进行汽车防撞梁成形试验。采用金相显微镜、显微硬度仪和万能拉伸试验机等分析测试手段对成形件的组织、力学性能进行了分析。探讨了直接、间接热成形工艺对成形组织及力学性能的影响。结果表明,成形件的微观组织为理想的板条状马氏体,抗拉强度达到1500MPa以上,硬度在450HV以上,完全满足生产要求,实际生产中可以根据情况选择合适的成形工艺。     

超高强钢热成形淬火阶段的工艺参数优化

以汽车用超高强钢22MnB5为研究对象,开发了一种压力可调的热成形淬火装置,采用二步染色金相分析技术及材料性能试验等对热成形淬火阶段工艺参数进行优化。结果表明:对于2mm厚22MnB5,当以室温下的水为冷却介质时,热成形淬火阶段板料发生完全马氏体转变的临界压力为0.3 MPa;实际生产中,2mm厚22MnB5热成形淬火阶段的最佳压力为1.0 MPa以上;板料从800℃开始冷却时,最佳的保压时间为8s。     

超高强钢热冲压硬化机理

以22MnB5钢为研究对象,分析了超高强钢热冲压成形过程中相变硬化机理。根据热模拟试验结果建立了加热过程奥氏体晶粒尺寸计算模型和变形抗力模型。采用有限元法对材料热冲压同时淬火冷却过程的温度场进行了分析,采用相变动力学模型分析了热成形过程中发生的相变,以及显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:形成均匀细小板条马氏体组织的最佳工艺为900～950℃加热5min,超过30℃/s快速淬火并保压8s左右。     

新型热成形汽车用钢的合金化设计与力学性能分析

针对传统22MnB5热冲压成形钢塑性不足导致其强塑积偏低的问题,模拟分析Mn,Cr,Co,Ni等合金元素对热成形钢显微组织临界冷却速度的影响,综合考虑淬透性、合金成本及热冲压成形钢实际生产工艺要求,设计新型汽车热冲压成形用钢,研究热冲压加热温度对其力学性能的影响。结果表明：在碳质量分数为0.20%、锰质量分数为1.70...     

22MnB5硼钢板热冲压成形组织及力学性能研究

对22MnB5硼钢板热冲压成形工艺进行实验研究,制定22MnB5硼钢板奥氏体化工艺制度,分析奥氏体化时间和保压时间对22MnB5硼钢板成形性能及力学性能的影响规律。结果表明,22MnB5硼钢板的奥氏体化时间为5min,保压时间为60s时,热冲压效果较好,冲压件的抗拉强度在1550 MPa,强塑积在15.6 GPa·%,加工件的金相组织为马氏体。22MnB5硼钢板合适的热冲压成形工艺制度为奥氏体化温度950℃,奥氏体化时间为5min,保压时间为60s。     

微合金元素Nb、V对热成形钢组织及氢脆敏感性影响

通过光学显微镜(OM)、电子背散射技术(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、3D原子探针等检测手段和持续弯曲+0.1 mol/L HCl溶液浸泡的实验方法,对Nb、V微合金化的热成形钢22MnB5NbV和传统未微合金化的热成形钢22MnB5的组织及氢脆敏感性能进行分析与研究。结果表明:相比较22MnB5,22MnB5NbV淬火后组织更细小,均匀性更好;相同应力水平、氢环境溶液条件下,22MnB5NbV板发生延迟断裂对应的时间长于22MnB5,其发生延迟断裂对应的临界应力水平高于22MnB5;22MnB5NbV钢基体小角度晶界数量多于22MnB5,且Nb、V通过与C结合形成的第二相粒子区域可有效捕获H元素,抑制氢扩散,起到降低材料氢脆敏感性的作用。     

超高强钢盒形件热冲压工艺的实验研究

以汽车用钢22MnB5为例,研究其热冲压工艺。对制得的热冲压件进行力学性能、硬度、金相组织分析,通过调整热冲压工艺参数,制得抗拉强度约1600MPa、延伸率约10%、硬度约450Hv、微观组织为板条状马氏体的超高强度钢板件。     

22MnB5热成形钢板钨极氩弧焊接性能

对采用钨极氩弧焊接工艺(TIG)的厚度为4mm的22MnB5热成形钢板的焊接性能进行了研究,分析了不同焊接参数下接头的微观组织和力学性能。结果表明:采用直流TIG焊工艺,在其他焊接参数一定的条件下,当焊接电流为60A和100A时,所焊试件均出现焊接缺陷;焊接电流为80A时,焊接试件虽无宏观缺陷,但焊缝金属中出现魏氏组织。采用直流脉冲TIG焊工艺,在平均电流为60A时能够使焊接试件良好成形,试件焊缝及热影响区粗晶区、细晶区均为铁素体和珠光体的混合组织,热影响区内高温回火区由板条马氏体、下贝氏体及珠光体构成,低温回火区内碳化物呈粒状析出。随着距焊缝中心距离的增加,接头的显微硬度呈上升趋势,抗拉强度为631MPa,仅为母材的42.1%。     

应力状态对模具分区冷却热成形S-rail硬度分布的影响

利用S-rail模具,以汽车用超高强度钢BR22MnB5为研究对象,结合模具分区冷却热成形工艺研究了模具温度及成形件应力状态对其最终硬度的影响。研究显示:随着模具温度升高,成形件的硬度减小;当模具热区和冷区的温度分别为400℃和室温(20℃)时,相应区域的硬度分别为300HV和460HV,热、冷区之间的硬度出现明显的梯度变化;板料在热成形过程中发生变形,其内圆角处受压应力,抑制马氏体生成,而外圆角处受拉应力,马氏体更易生成,所以外圆角硬度值大于其内圆角硬度值。     

汽车B立柱热成形性能数值模拟

高强度钢板在车身上的应用需求越来越大,针对其在冷成形工艺下容易发生破裂、起皱、回弹等现象,采用热成形工艺的方法提高高强钢板的塑性,并保证其成形后的强度.以材料为22Mn B5的汽车B立柱为例,对其热成形过程进行数值模拟分析.采用设置板料成形温度、模具初始温度、压边力大小及冲压速度大小的方法,并最终确定汽车B立柱热成形条件下最优的工艺参数配比.将热成形工艺下模拟的结果与冷成形工艺进行对比,最终验证了热成形工艺的优越性.     

基于损伤修正M-K模型的高强度钢成形极限预测

为探究材料内部损伤演化对其成形特性的影响,在M-K凹槽失稳理论的基础之上,通过引入GTN损伤模型,建立了耦合损伤的高强度钢22MnB5成形极限预测方法,并确定了相关损伤参数。该方法以临界孔洞体积分数作为失稳判据,增强了预测方法的物理意义。通过理论计算分析了变形路径对板材失稳以及损伤演化的影响。同时,通过开展NAKAZIMA实验研究,获取了22MnB5的成形极限数据并对其变形特点进行了分析。通过与实验结果的对比,验证了本文预测方法的有效性。     

热冲压22MnB5硼钢中频电阻点焊接头组织及力学性能研究

对2mm热冲压22MnB5硼钢试样采用中频电阻点焊连接技术,利用合适的焊接参数开展了热冲压硼钢中频电阻点焊工艺研究.对比分析了其组织及力学性能,并对试样接头进行拉剪实验、十字拉伸实验,横截面进行了微观组织、硬度分布、断裂模式分析,初步找到热冲压硼钢中频电阻点焊不同焊接规范对焊接接头力学性能的影响规律.结果表明:合理的中频电阻点焊工艺下的焊接接头具有良好的力学性能,能满足实际生产需求.     

冷轧TRB薄板的连续退火工艺试验研究

为了探索连续退火工艺对TRB板组织与性能的影响,在实验室采用四辊可逆式冷轧机进行单厚度过渡区TRB板轧制,对轧制的DP590双相钢和22Mn B5热成形钢TRB薄板进行模拟连续退火试验,利用光学显微镜和扫描电镜,以及拉伸和硬度试验方法研究钢板退火后各厚度区的组织与力学性能差别.研究表明:TRB板变厚度区的最大厚度偏差为0.03 mm,长度误差1.0 mm.TRB板在连续退火的冷却段和过时效段,其薄区温度较过渡区和厚区的温度偏低57~20℃,导致DP590钢板薄区的抗拉强度和伸长率较高,屈服强度与厚区的相当,而22Mn B5钢TRB板的屈服与抗拉强度偏高.在TRB板的变厚度区内维氏硬度波动较小.根据厚区的厚度来制定冷轧DP590双相钢TRB薄板的连续退火工艺,将更有利于保证钢板的组织与力学性能,对22Mn B5热成形钢TRB薄板建议采用罩式退火.     

S355J2W钢自阻加热弯曲成形回弹控制与质量分析

为研究S355J2W高强钢板自阻加热弯曲成形过程中电流密度对回弹的影响及成形件的质量,设计了自阻加热V形弯曲试验和自阻加热几字形弯曲试验,通过改变自阻加热时加载的电流密度大小对成形后零件的回弹现象进行研究.根据试验结果,选择成形精度最高、回弹现象最小的几字形零件进行质量分析,并将其与室温成形的几字形零件进行对比,从而研究自阻加热弯曲成形工艺的优势.将所选取的两个几字形零件分别划分为9个不同的区域,对不同区域的试件进行显微组织观察与力学性能测试,将单向拉伸试验、冲击落锤试验与显微硬度的测试结果作为评价成形件质量的标准,同时将两个零件在力学性能上的差异与显微组织观察的结果联系起来.结果表明:随着电流密度的增大,S355J2W钢自阻加热弯曲成形过程中的回弹得到改善;相比于室温成形的几字形零件,采用自阻加热弯曲成形工艺可以很大程度地改善回弹现象;并且自阻加热成形件的组织更加均匀,其力学性能指标,如抗拉强度,延伸率,冲击韧性和显微硬度也有所提高.     

热成形中材料热物性参数对Beck反算KIHTC的影响

为探究22Mn B5钢板热冲区过程中影响换热强度因素、准确求解KIHTC,利用Beck反算法,准确求解热成形22Mn B5高强钢在冲压淬火过程中的界面换热系数KIHTC,并分析了模具和样件热物性参数的改变对KIHTC的影响.研究中利用自制圆台试验模型和自主开发的Beck反算法程序,分别通过选取不同模具材料(45号钢、H13钢)的方式和通过选用淬火过程中有马氏体相变的22Mn B5钢与无相变的AISI-304不锈钢对比的方式来分别研究模具热物性参数的改变和硼钢淬火马氏体相变过程热物性参数的改变对热成形工艺中KIHTC的影响.分析结果表明:22Mn B5钢样件与45号钢模具间的KIHTC要比与H13钢模具间的KIHTC大,其中导热系数的改变对KIHTC的改变起主导作用;马氏体相变的发生,对KIHTC产生正向增益的效果,且增益量约30.2%,同样,相变前后导热系数的差异对KIHTC的改变起主导作用.     

大型曲轴用钢热成形材料模型的研究

通过对大型曲轴用钢35CrMo钢的热力模拟试验和数据处理, 研究了变形温度、应变速率等参量对35CrMo钢应力、应变关系和再结晶特征的影响.建立了该钢热成形的材料模型,给有限元数值模拟该钢热成形过程提供了基本数据,也为热成形力能参数和加热温度的合理确定提供了科学依据.     

22MnB5NbV热成形钢氢损伤与氢聚集的可视化研究

通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射技术(EBSD)等手段及电化学充氢与氢微印等实验,表征分析22MnB5NbV热成形钢的组织结构、氢损伤形核临界条件、氢损伤与氢聚集可视化;建立氢损伤演变模型预测氢致裂纹演变方式,并通过充氢实验进一步观察氢致裂纹的形核与扩展,验证模型预测结果。结果表明：22MnB5NbV钢组织基本由马氏体组成,组织较细小,平均晶粒尺寸约7.81μm,小角度晶界占比高达35.34%;充氢4 h时,22MnB5NbV钢诱发氢鼓泡形核的临界电流密度为30 mA/cm2;氢原子首先在氢鼓泡内部大量聚集,随充氢时间的增加,氢原子复合为氢分子后在氢压的驱动下逐渐向外部扩散,充氢10 h后,氢原子聚集趋势消失,呈弥散状分布在氢鼓泡四周。长时间电化学充氢会使氢鼓泡的聚集状态呈方向性,在材料内部形成多个线性排列的氢鼓泡,最终连接为不连续氢致裂纹;高浓度氢原子在氢鼓泡内壁偏聚后使其周围基体发生局部软化,在氢压的作用下氢鼓泡易向一端或两端扩展,形成氢致裂纹。     

超高强度防撞梁热冲压成形工艺优化

对超高强度防撞梁的热冲压成形过程进行了模拟分析,揭示了热成形过程不同阶段板料温度、厚度、微观组织和性能的变化规律,以及初始成形温度、冲压速度和压边力等工艺参数对超高强钢热成形的影响规律,优化了防撞梁热成形工艺参数,并通过试验进行了验证。结果表明:热冲压成形过程中,板料厚度变化主要发生在高速冲压阶段,微观组织及性能变化主要发生在淬火阶段,热冲压成形件卸载后的回弹量很小;初始成形温度对板料厚度变化影响显著,初始成形温度较低时板料成形性较差;冲压速度过大或过小均易导致板料减薄严重;添加压料板会大幅降低板料流动性,易导致拉裂;对本文构件而言,最佳工艺参数是:初始成形温度为800℃、冲压速度为100mm/s,不设置压料板。     

硫易切削钢SUM23HS中硫化物形态控制

通过加热对比试验,研究加热工艺对硫易切削钢SUM23HS中硫化物形态的影响,借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子微探针分析仪(EPMA)对加热方坯硫化物形貌、分布状况进行分析,通过ANSYS仿真软件对方坯厚度方向的温度场进行模拟计算,获取方坯厚度方向温度场分布。结果表明,2种加热工艺试验中,采用工艺二(均热温度1 230℃,均热时间80 min,在炉总时间3 h)条件加热的SUM23HS钢硫化物形态更接近"纺锤状"。采用2种加热工艺生产SUM23HS钢盘条,盘条金相组织和客户使用状况显示,工艺二的易切削钢切削性能更优。     

镁合金板材热渐进成形的实验研究

利用数控实验机床(CNC),热拉伸实验机和金相显微镜,对AZ31B镁合金板材热渐进成形进行了工艺研究和理论分析.结果表明,镁合金板料在加热条件下可以实现单点渐进成形.极限角随板材厚度和成形温度的增加而增加;各向异性对250℃条件下板料渐进成形影响程度最小;板材的质量是镁合金渐进成形产生缺陷的主要因素之一.AZ31B板料热渐进成形工艺制度:厚度为0.3～1.5 mm,最佳成形温度区间为200～250℃,进给量△δ区间为0.1～0.6 mm,成形时间控制在25～30 min,成形极限角为50°～65°.