Si和Mn含量对超高强度热成形钢组织和性能的影响

采用OM、SEM、EBSD和TEM等技术,研究了Si、Mn含量对超高强度热成形钢在相同的轧制和模拟热冲压成形工艺处理后的组织和性能的影响。结果表明,Si、Mn含量对热成形前轧制态钢的组织和性能有较大影响,在其它成分相同的情况下,随着Mn含量(质量分数)由0.57%增加到1.21%,实验用钢的屈服强度由552 MPa提高到751 MPa,抗拉强度由757 MPa提高到1124 MPa,组织由贝氏体+铁素体+珠光体转变为马氏体+贝氏体。随着Si含量由0.25%增加到0.38%,实验用钢的抗拉强度逐渐升高,屈服强度和伸长率呈波动趋势。在950℃保温5 min相同的工艺条件下模拟热冲压淬火实验后,4种钢的组织均为马氏体,但马氏体的精细结构各不相同,平均亚晶粒尺寸大小不一;含0.34%Si和1.21%Mn的钢B的综合力学性能最优,其屈服强度为1161 MPa,抗拉强度为1758 MPa,伸长率为6.5%,且热冲压成形后的组织为细小的板条马氏体,马氏体板条上有大量的位错,且只有少量的碳化物析出。基于本研究成分设计的超高强度热成形钢,其热冲压成形前的组织和性能与热成形后的力学性能无明显相关性,只是最终的马氏体精细结构略有差别,有利于工业化批量试制零件的性能稳定性控制。     

超高强度钢热冲压成形过程仿真研究

首先,根据力学和热物性实验数据建立了热冲压工艺的材料模型,通过分析坯料与模具交界面的传热特性和摩擦系数,有效确定了热冲压模拟的边界条件。然后,利用LS-DYNA软件对整个热冲压过程进行数值模拟,分析了热冲压成形过程中不同时刻成形状态和温度分布以及板料不同位置的温度变化。最后,对热冲压成形后坯料的力学性能进行了测试和分析。研究发现,由于坯料/模具界面的冷却条件影响,热冲压件的力学性能表现出非均匀的现象,与其他位置相比,部件的侧壁具有更高的抗拉强度和屈服强度,同时,这一现象与实验结果吻合较好。     

工艺参数对AM50A镁合金双控成形件组织和性能的影响(英文)

利用四因素四水平正交实验研究工艺参数对双控成形AM50A镁合金构件的力学性能和微观组织的影响。双控成形的参数变化曲线表明,锻造过程是在压射过程完成35 ms后启动的。这表明双控成形过程既包含高速充填过程又具有高压密实过程。与压铸相比,双控成形构件既具有好的表面质量又具有高的力学性能。这主要是由于双控成形构件具有细小、均匀且具有很少(或者没有)铸造缺陷的微观组织所致。与浇注温度、模具温度和锻造压力相比,压铸速度对构件的屈服强度、抗拉强度和伸长率有更大的影响。但是与压射速度、模具温度和锻造压力相比,浇注温度对构件的硬度有更大的影响。除模具温度之外,675°C的浇注温度、2.7 m/s的压射速度和4000kN的锻造压力是获得最高的屈服强度、抗拉强度、伸长率和硬度的工艺参数。而要获得最高的屈服强度、抗拉强度、伸长率和硬度的模具温度匹配顺序为:205、195、195和225°C。在压铸件的拉伸断口表面能够发现明显的显微缩松和微裂纹。双控成形构件的拉伸断口表面存在大量的韧窝,没有铸造缺陷。这种韧窝形貌的断口对于提高构件的力学性能非常有利。     

汽车底板前横梁内板热成形工艺

针对汽车底板前横梁内板的热成形过程中存在的工艺难点进行了研究，在常规热冲压工艺基础上进行改进，通过有限元仿真软件Autoform建立了有限元模型，对汽车底板前横梁内板热成形过程进行了模拟。分析不同的模具结构及成形方式后发现，在采取增加零件圆角半径并且采用分步热冲压成形的方法时，零件最大减薄率下降到0.146,最大增厚率下降到0.110,成功解决了汽车底板前横梁内板在成形过程中存在的局部起皱开裂问题。并对试制零件进行了力学性能与微观组织检测，发现经过分步热冲压后，微观组织完全马氏体化，抗拉强度为1350 MPa,通过实际制造的汽车底板前横梁内板零件验证了该方案的可行性。     

汽车保险杠热冲压成形及坯料形状设计

以某型号汽车的保险杠为对象,设计了全尺寸的热冲压成形模具;结合夹持和定位要求,对坯料形状进行了优化设计,通过工艺实验验证模具及板料设计的可靠性,并检验了热成形零件的微观组织及力学性能。结果表明:采用形状优化的板坯,在机械手输送过程中,其位置稳定性大大提高;金相分析显示热成形保险杠获得了完全马氏体组织,抗拉强度达到1550MPa,洛氏硬度为47.5HRC,且各测试点硬度十分均匀,伸长率可达6%;在保证板料临界冷却速率的前提下,提高模具温度有助于降低成形力和稳定淬火温度。     

汽车保险杠热冲压成形及坯料形状设计

以某型号汽车的保险杠为对象,设计了全尺寸的热冲压成形模具;结合夹持和定位要求,对坯料形状进行了优化设计,通过工艺实验验证模具及板料设计的可靠性,并检验了热成形零件的微观组织及力学性能.结果表明:采用形状优化的板坯,在机械手输送过程中,其位置稳定性大大提高;金相分析显示热成形保险杠获得了完全马氏体组织,抗拉强度达到1550MPa,洛氏硬度为47.5 HRC,且各测试点硬度十分均匀,伸长率可达6％;在保证板料临界冷却速率的前提下,提高模具温度有助于降低成形力和稳定淬火温度.     

热冲压成形零件质量控制因素分析

热冲压成形技术是提高高强度钢板塑性成形能力,保证冲压零件尺寸精度以及提高冲压零件的强度级别的新型成形技术。本文在介绍超高强度钢板的热冲压成形工艺流程及应用的基础上,对直接影响热冲压零件成形质量的主要因素进行了识别和深入分析,讨论了模具材料、模具冷却设计及热冲压工艺参数如奥氏体化温度、保温时间、冷却速度和保压时间对热冲压零件质量的影响趋势,为车身制造中热冲压成形零件质量控制提供参考。     

基于拓扑优化的高强钢冲压凸模设计方法

由于高强钢零件有着更高的屈服、抗拉强度,在冲压生产时需要更大的成形力,因此,在设计模具时会放大安全系数,使结构强度得到提升。针对目前高强钢冲压模具结构设计经验不足,造成模具设计质量增大、成本增加的问题,采用有限元的方法,对高强钢复杂板冲压模具凸模的结构进行了刚强度分析,结合工程经验与拓扑优化技术,将凸模结构进行了优化,使模具整体的刚度提高并且模具质量减轻了10%,实现了轻量化设计。结合冲压成形模拟仿真技术,将凸模关键结构的应力状态与模具结构特点综合考量,提出了新的针对于高强钢冲压模具的设计思路。     

6014铝合金U形件弯曲回弹

为了控制并减小6014铝合金U形件冲压过程中的回弹现象、提高成形件的强度和力学性能,对6014铝合金试样进行了弯曲实验,对弯曲后的试样进行时效处理并对其进行分析。弯曲实验研究了板料初始温度、模具工作温度、压边力、弯曲后保压时间4个工艺参数对回弹的影响。实验结果表明,影响回弹的主要因素是成形过程中的板料初始温度和模具工作温度,温度越高,回弹越小。通过逐步回归分析得到回弹量θ和板料初始温度T_1、模具工作温度T_2的关系为θ=5.52206-0.00832T_1-0.00231T_2。分析发现,热冲压成形试样与常温成形试样的硬度相差不大,均与原始板材T4态相近。经过时效处理后,热冲压与常温成形试样的硬度均有提高,但前者的提高幅度更大,经过热冲压-时效处理的成形件的强度更高。热冲压-时效后的成形件的力学性能相比于T4态板材稍有降低。     

高强钢热冲压成形变强度工艺研究

通过冷热分块模具实现了高强钢板热冲压成形变强度工艺,研究了模具温度和冷却速率等工艺参数对于零件力学性能和组织转变的影响规律。结果表明,模具为室温时,零件为完全的马氏体组织;当模具温度为500℃保压120s时,零件为完全的贝氏体组织,零件的强度随模具的温度升高而降低,伸长率则随模具温度升高而升高;通过使用冷热分块模具热冲压的变强度U-形件,维氏硬度由冷却区向加热区梯度逐渐减小,过渡区域长度约为68 mm。这些表明通过冷热分块模具实现变强度热冲压成形零件是可行的。     

一种新型热冲压钢的组织和性能研究

以一种新型的热冲压钢作为试验钢,以常用的22Mn B5热冲压钢作为对照钢,并用两种钢进行了汽车零件热冲压试验。对其微观组织和力学性能等方面进行了综合分析和比较。结果表明,C元素是提高新型热冲压钢强度的主要因素,同时Nb元素有较好的晶粒细化效果,使得强度提高的同时伸长率保持不变。新开发的热冲压钢在热冲压后零件抗压强度比22Mn B5钢抗拉强度高约250 MPa,伸长率保持不变,具有良好的力学性能。     

退火工艺对汽车板用镁合金力学性能的影响

以AZ31B镁合金材料为原料制备了汽车板样品,研究了退火工艺对其力学性能的影响。结果表明:经400℃退火,保温4 h后的力学性能最佳,横向屈服强度和纵向屈服强度分别为200 MPa和238 MPa,其横向抗拉强度与纵向抗拉强度分别为328 MPa和368 MPa,对应的其横向伸长率和纵向伸长率分别为18.95%和19.65%。合适的退火温度和退火保温时间可以消除轧制过程中的形变孪晶,进而细化晶粒,提高退火后镁合金板的力学性能。     

高强汽车钢温冲压成形工艺探讨

热冲压成形汽车零部件的室温组织为全马氏体组织,虽然强度高,但延展性差。为此,提出了一种采用热轧后直接淬火获得马氏体组织,随后在冲压工序进行回火以提高冲压件延展性的温冲压成形工艺。采用热轧实验机和MMS-200热力模拟实验机模拟温冲压成形过程,并对实验钢力学性能和组织结构进行了分析。结果表明：随温冲压成形温度的升高及保温时间的延长,实验钢成形后抗拉强度和维氏硬度值不断下降,伸长率呈先上升后下降再上升的趋势。随成形温度的增加,实验钢组织由马氏体不断转变为回火马氏体、回火屈氏体和回火索氏体。在350℃保温120～180 s,实验钢成形后力学性能最佳,抗拉强度超过1 500 MPa,伸长率大于8%,硬度值在425HV～440HV之间。冲压成形温度越高,对冲压设备所需求的力能参数越低。     

热冲压成形汽车用高强钢板的组织与性能研究

对汽车车身用的22MnB5高强钢板在热冲压成形中的组织和力学性能进行了研究。结果表明:22MnB5钢板热冲压后,材料的微观组织由铁素体和珠光体转变为均匀的板条马氏体,且硼元素在热冲压过程中发生偏聚。热冲压可以极大地提高22MnB5钢的强度和硬度,降低材料的伸长率。     

高强钢变强度热冲压成形模具及实验研究

随着超高强钢热冲压成形技术在汽车工程中的推广应用,除了提高汽车结构件强度外,人们从不同角度产生了对零件变强度成形中热成形技术应用的关注,即在一次热冲压过程中,使得同一零件在不同部位具有不同的力学性能。从变强度热成形的基本原理入手,选择通过改变模具温度的方式来实现不同冷却路径的方法作为研究对象,探究模具温度、保压力(接触压强)对冷却路径的影响。以平板件为实验对象,设计了符合实验要求的平模实验模具;针对模具温度、保压力设计了相应的实验方案。结果表明,初始模具温度、保压力对冷却速率具有显著的影响,随着初始模具温度的升高以及保压力的降低,板料冷却速率发生明显的下降。     

温成形钢及其汽车安全结构件的成形技术

以一种新型具有低奥氏体化温度和高淬透性的第三代汽车钢0.1C-5Mn冷轧板为原材料,按照与热成形基本一致的工艺流程,成功试制出温成形零件。结果表明:温成形钢板的加热温度比传统热成形温度低100~150℃;温成形模具较热成形模具简化;温成形工艺成本更低、效率更高。温成形后的零件尺寸精度高、形状复杂,对在温成形后的零件上截取的试样进行板拉伸试验,试样的抗拉强度不小于1.3 GPa,且伸长率大于12%,说明其力学性能尤其是塑性优于以22Mn B5钢为原料的热成形零件。研究表明,温成形钢及其汽车安全结构件可逐步替代、升级传统22Mn B5热成形钢汽车安全结构件。     

基于相变与回弹的热冲压成形冷却过程控制

回弹是影响高强度板热冲压成形精度的主要因素,通过22MnB5硼镁合金板热冲压成形实验,考察了冷却速率对回弹和相变的影响,提出了热冲压成形模具冷却系统设计相关的技术问题。研究表明,只有当冷却速度达到或超过临界冷却速度时,奥氏体才能直接转变为均匀马氏体;在模具结构、冷却系统、冷却介质等因素确定的情况下,可以通过控制冷却系统的水流速度,实现对最佳冷却速度的控制,消除热冲压成形中变形和回弹等缺陷,提高高强度板热冲压成形质量。     

硼钢板热冲压成形过程接触热阻研究

高强度钢热成形中,板料的冷却路径直接影响成形后零件的力学性能,可靠的接触热阻能提高热成形温度场模拟计算结果的准确性。为了研究热冲压成形过程中板料与模具界面间的接触热阻,以WH1300HF热成形用无涂层硼钢板为研究对象,在小型实验伺服压力机上进行了硼钢板的热冲压平模实验,得到了不同压强下板料淬火冷却曲线及模具温度冷却曲线,并通过顺序函数法计算出板料和模具接触界面的热流密度及接触热阻。研究结果表明,板料与模具间界面的热流密度峰值随压强增加而增加,接触热阻稳定值随压强增加而减小。根据能量守能定律,计算出热冲压硼钢板马氏体相变潜热及平模淬火实验中马氏体相变分数。     

选区激光熔化成形12CrNi2合金钢的显微组织和力学性能

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了12CrNi2合金钢. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度仪、室温拉伸试验等方法研究了激光能量密度对合金钢显微组织和力学性能的影响. 结果表明,成形合金钢的宏观组织可分为熔池区与热影响区两部分,微观组织为回火马氏体和少量残余奥氏体. 随激光能量密度(E_V)增加,成形合金钢的孔洞缺陷逐渐减少,致密度逐渐增加,最高可达到99.87%;同时,熔池体积增大,寿命增加,冷却速度降低,导致回火马氏体板条宽化,热影响区变宽,合金钢的显微硬度和强度降低,塑性增加. 在E_V为81.34 J/mm3条件下,SLM成形12CrNi2合金钢具有最优强塑性,抗拉强度和屈服强度分别为1098和882 MPa,断后伸长率为20.07%. 采用SLM技术成形12CrNi2合金钢可获得比激光熔化沉积(LMD)和铸造成形更佳的综合力学性能.     

汽车B柱高强度钢热冲压工艺

采用数值模拟与试验相结合的方法,研究了汽车B柱22Mn B5高强度钢热冲压成形工艺。根据对B柱零件结构的分析,设计模具型面,并合理添加压料板。建立B柱热冲压有限元模型,设置板料加热温度、模具温度、压料板的压力、冲压速度、淬火保压压力等工艺参数,确定工艺参数方案。对B柱热冲压进行全过程数值模拟,得到了热冲压件的厚度、微观组织、硬度等性能分布情况,并与试验结果进行对比。热冲压件性能检测结果表明:零件的厚度分布较均匀,最大减薄率小于25%,平均硬度达到470 HV以上,平均抗拉强度达到1400 MPa以上,显微组织为均匀板条状马氏体。成形后的B柱各项性能均满足热冲压技术规范要求,表明了该B柱热冲压成形工艺的可靠性。