基于Dynaform的B柱加强件热冲压全流程仿真及优化

为研究不同工艺参数对超高强钢热冲压零件成形质量的影响规律,以B柱加强件为研究对象,基于Dynaform进行热成形及保压淬火全流程数值模拟。通过正交试验分析了坯料初始温度、模具初始温度、压边力和保压时间对热冲压产品的厚度均匀度、马氏体平均转化率和马氏体分布均匀性的影响规律,并且确定了最优工艺参数组合:坯料初始温度为750℃、模具初始温度为30℃、压边力为5000 N、保压时间为15 s。通过仿真验证,结果表明:建立的质量评价标准可以有效保证产品的性能。最优工艺参数组合下零件的质量评价标准分别为:厚度均匀度为0. 0491、马氏体平均转化率为99. 92%、马氏体分布均匀性为0. 0024。     

冲压速率对高强钢热冲压马氏体相变的影响

高强钢热冲压技术是实现节能减排和提高整车碰撞性能的重要途径.热冲压过程中的马氏体相变在很大程度上决定了成形件的力学性能,而冲压速率是热冲压的关键工艺参数之一.本文建立了高强钢热冲压成形过程和保压淬火过程的有限元模型,通过研究不同冲压速率下成形件马氏体平均转化率和马氏体分布均匀性的变化,揭示冲压速率对高强钢热冲压成形件马氏体相变的规律.     

基于质点逆向追踪的铝合金空心型材横断面温度的不均匀性

采用挤压金属质点逆向追踪方法,分析了铝合金空心型材挤压过程中型材横断面温度分布不均匀性的原因及主要影响因素。结果表明:挤压过程中质点在分流孔内流动时的温度变化对模孔出口处型材横断面温度分布不均匀性的影响较大,而在焊合室内和模孔内流动时,温度变化对模孔出口处型材横断面温度分布不均匀性影响较小;挤压过程中各项热流作用对型材横断面温度分布不均匀性的影响程度由大到小依次为摩擦热、塑性变形热以及金属与工模具间的传热;通过模具结构设计和挤压工艺参数合理化,可使空心型材横断面温度分布的不均匀性得到较大的改善。     

模具热导率对热冲压成形工艺影响的数值研究

为了评价模具材料的导热性能对热冲压成形工艺的影响,选择优质H13钢和自主开发的HDLM热冲压专用模具材料进行对比分析,采用LF457型激光导热仪对模具材料的导热性能进行评价,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对其组织进行观察。同时,建立了盒形件热冲压成形及模内淬火过程的数值仿真模型,研究了模具热导率对成形件冷却行为、组织演变以及模具温度的影响规律。研究表明,在热冲压模具服役温度200~400℃内,HDLM模具钢的热导率高于40 W/(m·℃),约为H13钢的1.5倍;在热冲压保压淬火过程中,模具材料的热导率对热冲压成形件的冷却行为起重要作用;当模具材料为HDLM钢时,仅需约10 s就能使盒形件关键部位的组织完全转变为马氏体,相比于H13钢,其保压冷却时间缩短了近41%,保压冷却效率提升了约80%,有效地加快了热冲压生产节拍和提高了生产效率,并且模具温度的均匀性也有较大改善,最高温度不超过330℃,有利于延长模具的使用寿命。     

热冲压成形工艺参数对硼钢板帽形件回弹影响分析

热冲压技术是指板料在高温成形后进行保压淬火,此过程伴随着温度快速降低,材料屈服强度升高,弹性模量变大,并约在300~400℃时,组织开始由奥氏体向马氏体转变,零件应力应变场逐步改变。最终开模时,零件会产生一定回弹。针对这种复杂的过程,探讨了保压时间、板料厚度等热冲压工艺对于帽形件回弹的影响。通过试验测量了不同热冲压工艺下硼钢板帽形件的回弹量。研究表明,保压时间越长,回弹越小,并最终稳定在一定范围,且板料越薄,回弹减小。     

0.12C-5Mn锰钢的组织演变

对热轧、正火、冷轧、淬火及逆相变退火后的0.12C-5Mn锰钢的组织进行了研究。结果表明:热轧板组织为珠光体+铁素体;正火后,组织较热轧态更加粗大,沿轧向分布更加均匀;冷轧板珠光体分布更加混乱弥散;750℃淬火组织为少量马氏体和铁素体,625℃逆相变退火后组织仍然为马氏体和铁素体,但马氏体量减少。     

打印机底壳翘曲变形分析及工艺参数正交优化

在打印机底壳模具设计制造之前,先采用Moldflow最佳浇口模块分析出最佳的进浇位置。采用Moldflow水路向导设计水路,发现深腔部位温度较高、凸凹模模温差较大、模温不均匀。增加隔水板之后,深腔部位温度降低,凸凹模温差在10℃以内;最后对工艺参数进行优化,采用正交实验法分析模具温度、熔体温度、保压压力、保压时间各因素对翘曲变形的影响程度,并得到最佳工艺方案。最终翘曲变形量为1.739 mm,满足产品要求。     

回火处理对15Cr12MoVN钢显微组织和冲击吸收能量的影响北大核心CSCD

采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究了15Cr12MoVN马氏体钢在回火处理过程中的组织转变规律及回火处理对冲击吸收功的影响。结果表明:回火处理后15Cr12MoVN马氏体钢中的主要析出相是M23C6碳化物,分布在原奥氏体晶界和板条界上。当回火温度由700℃增加到800℃时,碳化物析出数量增加,颗粒尺寸增大,分布均匀性得到显著改善;原奥氏体晶界上的碳化物形貌由细小、离散的颗粒状向粗大、连续的颗粒状转变,而板条界上的碳化物形貌均保持细小的颗粒状或短棒状。随回火温度增加,15Cr12MoVN马氏体钢韧脆转变温度(DBTT)降低,在750~800℃范围内达到最低值,冲击断口结晶状区由完全解理断裂向塑性撕裂和局部韧窝转变。     

回火处理对15Cr12MoVN钢显微组织和冲击吸收能量的影响

采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究了15Cr12MoVN马氏体钢在回火处理过程中的组织转变规律及回火处理对冲击吸收功的影响。结果表明:回火处理后15Cr12MoVN马氏体钢中的主要析出相是M23C6碳化物,分布在原奥氏体晶界和板条界上。当回火温度由700℃增加到800℃时,碳化物析出数量增加,颗粒尺寸增大,分布均匀性得到显著改善;原奥氏体晶界上的碳化物形貌由细小、离散的颗粒状向粗大、连续的颗粒状转变,而板条界上的碳化物形貌均保持细小的颗粒状或短棒状。随回火温度增加,15Cr12MoVN马氏体钢韧脆转变温度(DBTT)降低,在750~800℃范围内达到最低值,冲击断口结晶状区由完全解理断裂向塑性撕裂和局部韧窝转变。     

无钛热冲压成形钢的连续冷却与等温转变规律

利用Thermo-Calc热力学软件(TCFE 9数据库)、DIL805A/D变形热膨胀相变仪和场发射扫描电镜(FE-SEM)研究了连续冷却转变及等温转变过程中无钛热冲压成形钢的微观组织演化规律。结果表明:试验钢的Ac₁=749 ℃,Ac₃=863 ℃。绘制了CCT曲线和TTT曲线;无钛热冲压成形钢的马氏体相变开始温度Ms=385 ℃,马氏体相变结束温度Mf=130 ℃。过冷奥氏体冷却过程中,发生马氏体相变的临界冷却速度为5 ℃/s;当等温温度高于750 ℃时,热冲压成形后可获得全马氏体组织。     

0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢的连续冷却相变动力学

采用显微组织表征和硬度测试研究了0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢连续冷却转变动力学和显微组织演化规律。结果表明:0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢在1100 ℃×60 min奥氏体化条件下,以0.5~100 ℃/s的速度冷却时仅发生马氏体转变,马氏体相变的开始温度(Ms)约为212 ℃,结束温度(Mf)约为25.3 ℃,组织均为板条马氏体,硬度约为371 HV。冷却速率的变化对相变温度、室温组织和硬度无显著影响。采用K-M方程描述马氏体相变过程,其相变动力学参数α约为0.0317。     

中锰钢中原奥氏体晶粒尺寸对马氏体相变的影响

对中锰钢中原奥氏体晶粒尺寸对马氏体相变动力学的影响进行了分析。利用SEM、XRD、热膨胀相变仪和EBSD等检测手段,研究了不同原奥氏体晶粒尺寸下马氏体相变速率和马氏体板条组织的变化。通过不同温度的奥氏体化处理,分别得到了尺寸为(190±15)、(36±2)、(11±2)和(4.8±2) μm的原奥氏体晶粒。结果表明:随着原奥氏体晶粒尺寸的降低,马氏体相变开始温度由289 ℃降低到250 ℃,而马氏体的相变速率先升高后降低。分析表明,马氏体的相变速率与马氏体的形核点数量直接相关,而马氏体的形核点数量受原奥氏体晶粒尺寸大小和马氏体板条的宽长比影响。当原奥氏体晶粒尺寸小于5 μm时,马氏体板条的宽长比明显增加,马氏体形核点数目随过冷度增加而增加的速率明显降低,从而造成马氏体相变速率降低。     

冷轧304不锈钢的马氏体逆相变及奥氏体再结晶行为

将冷轧304不锈钢在750~800 ℃退火78~127 s,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(EBSD)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)等手段探究其组织演变行为并测定其拉伸性能。结果表明:在等温退火过程中,试验钢内发生扩散型和切变型马氏体逆相变和奥氏体的再结晶,随着退火温度的升高和保温时间的延长,马氏体逆相变和奥氏体再结晶逐渐完成,试验钢的屈服强度下降,断后伸长率提高。     

提高Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢超低温韧性的固溶处理工艺

研究了12Cr-10Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢在1000 ℃固溶处理+750 ℃重复低温固溶处理+不同温度时效处理后的显微组织、室温强度和低温冲击性能,并用XRD分析了不同固溶和时效工艺下的残留奥氏体/逆转变奥氏体含量,对比分析了不同固溶处理工艺下时效响应强度逆转变奥氏体的析出和时效强化规律。结果表明,Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢经1000 ℃固溶处理后再进行750 ℃低温固溶处理时以α′→γ剪切逆相变形成奥氏体,不仅遗传奥氏体的晶粒形态和尺寸,且形成的奥氏体内高密度缺陷增大马氏体相变抗力,同时显著降低逆转变奥氏体的形成温度,使750 ℃固溶处理两次时残留16.4%奥氏体,再经460 ℃峰时效形成了30%以上的残留奥氏体+逆转变奥氏体,液氮温度冲击吸收能量极高,达80 J以上,并且奥氏体的高缺陷密度遗传到马氏体内增强时效强化效应,因此显著改善低温冲击性能的同时并未明显降低抗拉和屈服强度。     

热冲压工艺参数对22MnB5马氏体钢汽车B柱性能影响的有限元模拟

通过有限元仿真软件Autoform分析了热冲压过程中工艺参数的变化对22MnB5马氏体钢B柱起皱、回弹、减薄、马氏体量以及强度的影响。结果表明:22MnB5马氏体钢B柱热冲压最优化工艺参数为加热温度930 ℃,冷却速率80 ℃/s。该工艺参数下,热冲压过程各处均完成马氏体转变,硬度分布均匀,材料减薄率较低,热冲压成形效果好,尺寸精度高,冲压件强度均大于1400 MPa。     

H13钢相变规律及其模具的真空热处理数值模拟

以H13钢热作模具真空淬火热处理组织演化预测数值模拟为目的,采用DIL805L热膨胀仪对H13热作模具钢进行连续冷却相变试验,结合显微组织和硬度绘制H13钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线)。研究了不同冷速对试样显微组织和硬度的影响,对Koistinen-Marburger方程中相变因子进行拟合,研究了H13钢的相变规律。结果表明,马氏体转变的临界冷速为1 ℃/s,Ms点为335 ℃,随着冷速增大,试样硬度直至增大到660 HV。将拟合后的马氏体相变方程通过二次开发手段导入有限元软件中开展数值模拟计算,计算结果显示H13钢模具不同取样点处马氏体体积分数为90%,可认为真空气淬后H13钢模具的组织为马氏体和残留奥氏体。     

热处理工艺对冷拔0Cr13钢丝显微组织和硬度的影响

通过Leica DM 2500光学显微镜和MICROMET 5104维氏硬度计研究了不同热处理工艺对拉拔0Cr13钢丝显微组织和硬度的影响。结果表明:试验用冷拔0Cr13不锈钢丝750~830 ℃加热2 min可以完成再结晶,而845~880 ℃加热时1 min就能完成再结晶。可见,随着加热温度的升高,材料发生再结晶的时间逐渐变短。但是当加热温度超过920 ℃后空冷过程中容易形成马氏体,且随加热温度的升高马氏体含量增加。试验用材料的最佳热处理工艺为845~880 ℃加热1 min。试验条件下,再结晶完成后,材料硬度为130~140 HV0.1。     

Effect of welding parameters on residual stress in type 420 martensitic stainless steel

Abstract

The effect of welding parameters on residual stress induced by shrinkage of weldment and metallurgical phase transformation in type 420 martensitic stainless steel has been investigated. In this study, type 1018 low carbon steel was adopted as the base metal and type 420 martensitic stainless steel was used for the filler metal during submerged arc welding. The thermal cycles at various locations were recorded and dilatometry was used to examine the martensite phase transformation temperatures. The experimental results show that the residual stress increased with the heat input during welding. Using a higher welding heat input increased the amount of heat going into the weldment and elevated the martensite phase transformation temperature. Residual stresses could not be significantly reduced by increasing preheat (interpass) temperature while welding. Using higher preheat temperature conditions could elevate the equilibrium temperature and the martensite phase transformation temperature and increased the heat input to the weldment.     

薄钢板气体射流控冷结构数值模拟与试验验证

对3种用于薄钢板冷却的气体射流控冷结构进行了数值模拟分析,通过比较气体射流控冷结构内风速流场和钢板温度场,确定单均风板气体射流控冷结构可满足薄钢板淬火要求,且冷却均匀性较好,并进行了试验验证。结果表明:与无均风板相比,设置一个或两个均风板时,工件近壁面风速流场与温度场均匀性得到提高,利用单均风板气体射流控冷结构对钢板进行风冷时,在20 s时工件上存在的最大温度差约为63.8 ℃。在20 s内钢板平均温度从920 ℃冷却至Ms点(412 ℃)以下,最低冷速约为27.2 ℃/s,大于马氏体转变临界冷却速度27 ℃/s,表明单均风板气体射流控冷结构可用于薄钢板气体射流淬火工艺。