22MnB5热冲压钢的研究进展

22MnB5热冲压钢具有良好的成形性能和较高的成形强度,在提高车身的碰撞安全性和减轻车重方面具有显著的效果,使其在白车身上的应用越来越广。本文介绍了22MnB5热冲压钢的发展现状,对22MnB5热冲压钢的材料特性、奥氏体化工艺及冲压成形性能的最新研究进展进行了概括,结合22MnB5热冲压钢的镀层技术介绍了其焊接、涂镀、耐蚀等性能的研究进展。探讨了22MnB5热冲压钢的优势及存在的问题,指出热冲压钢镀层技术是将来发展的重要方向。     

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。     

热冲压快速冷却工艺对22MnB5钢组织与性能的影响

基于RCP（Rapid Cooling Process）快速冷却工艺+不同模具温度淬火热处理工艺,对22MnB5钢板材的淬火力学性能及微观组织进行了研究,探讨了冷速、强度硬度之间的关系,建立了三者之间的硬度指数模型。结果表明,采用加入淬火前快速冷却过程及改变淬火模具温度的方式可以有效实现梯度冷却速率控制,冷却速率实现了从6 ~40 ℃/s的变化,微观组织从铁素体与珠光体、上、下贝氏体逐渐向“残留奥氏体+马氏体”组织过渡,对应的强度区间范围为700~1600 MPa。建立的冷速、强度硬度模型与试验数据拟合良好。     

热冲压成形22MnB5钢板的组织和性能

采用扫描及透射电镜观察和力学性能实验研究了22MnB5钢板热冲压成形件的组织形貌和力学性能。结果表明,加热温度930℃,保温4.5 min,初始成形温度850℃,冲压速度75 mm/s条件下,22MnB5钢板热冲压成形完成完全马氏体转变,得到均匀板条马氏体组织,组织内产生高密度位错,强度大幅提升,抗拉强度达到1550 MPa。形变有助于动态再结晶并获得更为细小的马氏体组织,促进细晶强化。硼元素在晶界发生偏聚,延长奥氏体转变孕育期,提高了22MnB5钢的淬透性,同时引起点阵畸变,促进相变强化。     

22MnB5钢相变特性和热成形工艺研究

采用热膨胀仪研究了22Mn B5钢连续冷却转变特性,并对热冲压零件的力学性能以及显微组织进行了研究。结果表明,880℃及以上温度奥氏体化,快速冷却后主要发生奥氏体向马氏体的转变,但当奥氏体化加热温度降低到820℃时,冷却后的组织中存在明显的铁素体。热冲压方式制造的22Mn B5钢试样具有良好的力学性能,抗拉强度能够达到1 500 MPa,屈服强度能够达到1 000 MPa。显微硬度达到450HV以上。     

高强度硼钢22MnB5的热变形方程及其模拟应用

利用Gleeble-3500热模拟试验机,在温度为700℃～950℃、应变速率为0.01/s～0.4/s的条件下,对高强度硼钢22MnB5的热变形行为进行研究。结果表明,随着变形温度的升高,硼钢的延伸率升高,变形抗力降低;随着应变速率的提高,硼钢22MnB5的变形抗力和延伸率增大。根据高温拉伸实验得出的数据,构建硼钢22MnB5的稳态流变应力模型和热变形方程,并将试验结果和构建的本构方程输入ABAQUS软件进行U型件热弯曲成形的回弹模拟,数值模拟结果与实验结果吻合较好,验证了模型的可靠性和正确性,为成形所需的最大载荷及设备选择提供依据。     

新型热冲压高强钢22MnB5(Nb&V)的热变形本构关系

为了研究新型热冲压高强钢22MnB5 (Nb&V)高温流变力学行为,采用热模拟试验机Gleeble-1500D,在550～850℃温度区间,分别以0. 1、0. 5、1和5 s~(-1)的应变速率进行等温单向拉伸实验,得到相应实验条件下的真应力-应变曲线。综合考虑应变量、加工硬化、应变速率和温度等因素的影响,采用Johnson-Cook模型描述了流变应力方程,将建立的新型高强钢本构模型应用于热冲压数值模拟中,得到板料变形过程的载荷变化曲线,并与实验数据进行对比表明,该模型能准确描述不同变形条件下的流变应力-应变曲线,较好地再现了变形过程中的加工硬化、应变速率强化以及温度软化等效应。     

22MnB5高强钢板热成形淬火时间对回弹的影响规律

以22MnB5高强钢板力学及热物理性能的实验数据为基础,运用PAMSTAMP软件对22MnB5高强钢板U形梁的热冲压成形过程、成形后的淬火冷却工艺以及回弹分析的全部过程进行了有限元模拟,并根据模拟参数进行了物理实验验证,找出了22MnB5钢板U形梁热冲压成形后的淬火时间对回弹影响的基本规律.实验分析结果表明:在特定时间内,随着淬火时间的增加,板料回弹量有所降低;当淬火时间继续延长时,板料回弹值不再发生显著变化,最佳淬火时间为20 s.实验分析结果为高强钢板热冲压工艺的实际生产运用提供了良好的实验依据.     

快速加热和短时保温对22MnB5钢组织与性能的影响

将快速加热、短时间保温及快速冷却的快速热处理方法应用于钢的热成形工艺中,利用连续退火试验机对材料热处理过程进行模拟试验,研究不同工艺参数下22MnB5钢相变点的变化规律以及组织与性能的演变规律,并揭示其机理。结果表明,加热速率增大提高了相变点温度,加热温度需要大于950 ℃才能保证完全奥氏体化。传统热成形工艺最终组织为全马氏体结构,而快速热处理工艺为马氏体、贝氏体和未溶碳化物共同组成的组织,且晶粒尺寸从11.50 μm细化至7.60 μm。在1000 ℃保温10 s时力学性能表现较好,此时抗拉强度相较于传统热成形工艺略有提高,且伸长率从6.39%提高至8.44%,产生这种具有优异性能的组织构成的原因与快速加热和短时间保温导致的成分不均匀有关。     

22MnB5热成形钢变厚度轧制及退火工艺

基于离散化思路建立变厚度轧制的厚度控制系统;在实验四辊轧机上进行了单厚度过渡区的22MnB5热成形钢变厚度板轧制,对轧后的板材进行模拟退火试验,使用光学显微镜、扫描显微镜观察及拉伸试验分析了变厚度板退火后不同厚度位置的组织和力学性能。结果表明,在50 mm变厚度区中：厚度偏差为0.08 mm,长度偏差为0.3 mm。变厚度板在退火快速冷却过程中不同厚度区存在较大的温度差,薄区温度跟随性差,其他退火过程的温度跟随性好,偏差不大;不同厚度区的力学性能区别小;快速冷却退火后的组织为层状珠光体+铁素体;结合工艺可行性并有效保证组织性能控制,建议根据厚区的厚度来制定退火工艺,并采用低冷却速度的罩式退火或半连续退火。     

Mo对22MnB5钢板热冲压过程中高温氧化行为的影响

针对22MnB5钢板在热冲压成形过程中易被氧化且氧化层易脱落,不仅影响工件的美观和表面质量,也会对模具造成一定磨损的问题,需研究热冲压成形钢的高温氧化行为。采用模拟试验对22MnB5和22MnMoB5钢板的高温氧化行为进行了分析。结果发现,除含Mo和不含Mo外,两种钢板在其他元素含量及工艺参数相同条件下,22MnMoB5钢板的氧化程度明显低于22MnB5钢板,这主要是因为Mo能够在基体表面富集,阻碍易被氧化元素向氧化层扩散;同时,促进Cr氧化物在基体和外氧化层间富集形成保护层,从而抑制基体被进一步氧化。     

Thermal behavior of aluminum-coated 22MnB5 in hot stamping under dry and lubricated conditions

The hot stamping of aluminum-coated 22MnB5 has usually been conducted under dry condition, for which the forming load is high since the coefficient of friction is over 0.5. In order to decrease the forming load, the authors previously proposed the use of a lubricant to decrease so that the coefficient of friction from over 0.5 to 0.3. However, it is necessary to understand the heat transfer property in hot stamping under lubricated condition. The purpose of this paper is to examine the heat transfer property of aluminum-coated 22MnB5 in hot stamping under dry and lubricated conditions. In this study, the die and specimen temperatures were measured during compression and compression-sliding tests under dry and lubricated conditions using the hot flat drawing test simulator. In the compression test, the die and specimen temperatures measured under dry and lubricated conditions were the same. On the other hand, in the compression-sliding test up to a sliding distance of 70 mm, the die temperature under lubricated condition was lower than that under dry condition, and it was found that the heat transfer under lubricated condition is superior to that under dry condition. Consequently, there is a difference between the specimen temperatures under dry and lubricated conditions. However, from the results of the tensile test, there is no difference between the tensile strengths under dry and lubricated conditions.     

An investigation of the blanking process of the quenchable boron alloyed steel 22MnB5 before and after hot stamping process

Recently, one of the most important issues in the automotive industry is lightweight construction. While maintaining safety standards, the fuel consumption can be decreased by reducing the weight of the vehicle. To manufacture lightweight vehicle components with high strength, hot stamping with quenchable boron steels is becoming more common in automotive industries. However, the high strength achieved in the press-hardened parts causes severe wear and sometimes unexpected premature failure in the blanking tools during the trimming and piercing processes. Because of high costs for repairing blanking tools, laser cutting has been used in almost all automotive industries in spite of the long process time. Thus, the aim of this work is to develop economical shearing methods for use on the press hardened ultra high strength steels which will enhance the tool life and meanwhile to achieve good product quality. As a preliminary investigation into the blanking strategies of the hardened boron steel 22MnB5, the conventional mechanical blanking process was carried out to predict the sheared edges of the parts and the wear evolution of blanking tools versus the number of blanking strokes. Subsequently, warm blanking was performed with a developed tool, while simultaneously applying hot stamping process to improve the tool life by reducing the shearing load.     

基于22MnB5钢的铌钒微合金化热成形钢的研发

基于现有热成形零件冷弯性能不足、氢脆敏感性强等共性技术问题,在22MnB5钢的基础上采用Nb、V微合金化的设计思路,对试验钢的显微组织、淬透性和极限尖冷弯性能进行研究.结果表明:微合金化前后22MnB5热成形钢的显微组织均为全马氏体,但是微合金化后的试验钢组织更为细小;Nb-V微合金化能有效提高22MnB5热成形钢的淬...