1180 MPa级超高强度汽车薄板钢的延迟断裂性能

利用U型弯曲试验研究了3种1180 MPa级超高强汽车薄板钢的延迟断裂性能。结果表明,DP1180钢的组织主要为马氏体+铁素体;MS1180钢的组织主要为马氏体+少量铁素体;QP1180钢的组织主要为马氏体、铁素体和少量残留奥氏体。DP1180钢的抗延迟断裂性能最好,其次是MS1180钢,QP1180钢的抗延迟断裂性能最差。此外,组织对试验钢的延迟断裂性能有重要影响,马氏体的含量和形貌、残留奥氏体含量都会影响钢的延迟断裂性能。     

1180MPa级超高强钢慢速率拉伸延迟开裂性能

针对DP1180和QP1180两种超高强度汽车用钢板,通过微观组织分析和慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了这两种1180 MPa级超高强汽车钢的延迟开裂性能。试验结果表明,DP1180钢的微观组织为马氏体+铁素体,QP1180钢的微观组织为马氏体+铁素体+少量残余奥氏体。试验钢的延迟开裂性能用其在0. 1 mol·L~(-1)的HCl介质中与空气介质中的力学性能指标的比值表示。QP1180钢断裂时间、断面收缩率、断后伸长率、抗拉强度的比值均低于DP1180钢,说明0. 1 mol·L~(-1)的HCl介质对QP1180钢力学性能指标影响更大些,其延迟开裂的敏感性更高。     

奥氏体化温度对汽车用QP钢组织性能的影响

利用扫描电镜及透射电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机对采用不同的奥氏体化温度处理后QP钢微观组织和力学性能进行观察及测试分析,探讨了奥氏体化温度对QP钢组织与力学性能的影响。研究结果表明:奥氏体化温度对QP钢最终的组织性能有决定性影响。部分奥氏体化时,QP钢的最终组织为马氏体+残留奥氏体+铁素体;完全奥氏体化时,QP钢的最终组织为马氏体+残留奥氏体。随奥氏体化温度提高,铁素体数量减少,马氏体数量增多,QP钢的强度增加,塑性下降。拉伸过程中,QP钢中发生了残留奥氏体向马氏体转变。     

QP980-DP980异种先进高强钢激光焊接头微观组织及力学性能

采用光纤激光焊实现了异种汽车用先进高强钢QP980与DP980的拼焊连接,对异种焊接接头的微观组织、硬度分布进行了观察和测试,对焊接接头的拉伸性能进行了测试,对断口形貌进行了观察和分析。结果表明,焊缝区域的组织全为马氏体组织,且硬度最高(535 HV);两侧焊接热影响区均可分为完全相变区、不完全相变区和回火区三个区域。两侧热影响区中的完全相变区由于冷却速度快全部为马氏体组织,硬度提高;不完全相变区部分形成马氏体,成为马氏体和铁素体的混合区,回火区由于回火马氏体的出现使其硬度下降。QP980侧的回火区由回火马氏体、铁素体和残余奥氏体组成; DP980侧的回火区由回火马氏体和铁素体组成。接头拉伸断裂发生在DP980侧热影响区,抗拉强度达到DP980母材的98. 9%,断后伸长率约为DP980母材的70. 9%,断裂模式为韧性断裂。     

QP980钢CCT曲线的测定

采用膨胀法并结合金相法和硬度法,利用Gleeble-1500D热模拟试验机测定QP980钢在不同冷却速度下过冷奥氏体连续冷却时的膨胀曲线,利用Origin软件绘制QP980钢过冷奥氏体连续冷却相转变(CCT)曲线,分析冷却速度对QP980钢组织和硬度的影响。结果表明:QP980钢过冷奥氏体的冷却速度小于1.5℃/s时,主要发生铁素体、珠光体和贝氏体的转变;随着冷却速度的增加,铁素体软相组织不断减少,贝氏体等硬相组织不断增加,硬度值增加显著;冷却速度在2℃/s~10℃/s范围内主要发生贝氏体和马氏体的转变,硬度值变化较显著;冷却速度大于10℃/s时只发生马氏体转变,硬度值变化趋于缓慢。     

汽车用TWIP1000钢的组织和性能

通过金相检验、单轴拉伸试验、极限拉深试验及杯突试验研究了第二代先进高强度TWIP1000钢的显微组织、力学性能和胀形性能,并与第一代先进高强度DP600钢的组织和性能进行了对比。结果表明:TWIP1000钢的室温组织为奥氏体,奥氏体晶粒直径为5～15μm,DP600钢的室温组织由铁素体和马氏体组成; TWIP1000钢的抗拉强度为977 MPa,屈服强度为501 MPa,断后伸长率为62. 3%,应变硬化指数为0. 33;而DP600钢的抗拉强度为624 MPa,屈服强度为391 MPa,断后伸长率为28. 1%,应变硬化指数为0. 17,TWIP1000钢的力学性能显著优于DP600钢。此外,TWIP1000钢和DP600钢的极限拉深比分别为2. 31和2. 24,二者差异不明显。所有TWIP1000钢杯突试验的试样都未破裂,而DP600钢的平均杯突值为14. 51 mm,说明TWIP1000钢板的胀形性能优于DP600钢板。     

奥氏体化保温时间对低碳硅锰Q&P钢组织性能影响的研究

采用场发扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸实验研究了不同的奥氏体化保温时间对双相区保温+QP热处理和QP热处理两种工艺的组织和性能。结果表明:经QP热处理的实验用钢,在奥氏体区保温60 s时,得到的组织为马氏体+铁素体+残余奥氏体;经过双相区保温+QP热处理,奥氏体区保温60 s时,得到的组织为马氏体+残余奥氏体,随保温时间的延长,两种热处理工艺得到的组织均为马氏体+残余奥氏体;随奥氏体区保温时间的延长,QP热处理和双相区保温+QP热处理抗拉强度均呈先升高后降低的趋势,伸长率均逐渐降低。其中在奥氏体保温60 s时,双相区保温+QP热处理得到的强塑性最好。     

DP980-GMW2和Q&P980-GMW2拉剪型焊点疲劳性能研究

研究了DP980-GMW2和QP980-GMW2钢板拉剪型焊点的金相组织、硬度分布和疲劳性能;采用扫描电镜分析了疲劳断口的形貌特征。结果表明:DP980-GMW2和QP980-GMW2钢板拉剪焊点的疲劳极限分别为1000和1200 N;焊核区都形成粗大的马氏体;由于马氏体回火,造成DP980和QP980钢板在热影响区都出现软化现象;疲劳断口由裂纹源、扩展区、瞬断区组成。     

考虑TRIP效应的QP980超高强度钢多相本构模型

Q&P钢是一种高强度高塑性的第三代先进高强度钢种,合理的微观组织结构和塑性变形过程中引发的相变诱导塑性,是决定其力学性能的关键因素。通过SEM观察确定QP980的微观组织为板条马氏体、铁素体和残余奥氏体的混合组织。由XRD实验测量得到QP980钢板在单向拉伸状态下不同应变量对其残余奥氏体转化量的影响规律,发现QP980中残余奥氏体的体积分数随应变量的增加呈非线性下降的趋势。根据O-C马氏体相变动力学模型,得出QP980中残余奥氏体含量和等效应变的关系函数。根据等功原理和混合硬化准则,建立了考虑TRIP效应的QP980多相本构模型,并与QP980单向拉伸实验得到的应力应变曲线对比,验证了该模型的有效性。     

超高强双相钢冲杯盐雾延迟开裂性能的研究

利用拉深冲杯盐雾延迟开裂实验研究了三种超高强双相钢的延迟开裂性能。结果表明,DP780钢的抗延迟开裂性能最好,其次为DP980钢,DP1180钢抗延迟开裂性能最差。DP980和DP1180钢存在一临界成型比(DP980钢介于1.6～1.7,DP1180钢约为1.6),在该临界成型比以下时,冲杯试样不会出现延迟开裂现象。此临界成型比可在一定条件下作为超高强钢是否会出现延迟开裂的评价依据。     

大气环境下1180MPa级超高强钢延迟开裂寿命研究

通过对试验钢进行拉深成形模拟超高强钢实际应用时的应力、应变状态,研究了盐雾和大气环境下DP1180钢、MS1180钢和QP1180钢这3种1180 MPa级超高强汽车薄板钢拉深冲杯试样的延迟开裂寿命.试验结果表明:在盐雾条件下,DP1180钢的抗延迟开裂性能最好,QP1180钢的抗延迟开裂性能最差;但大气环境下,DP1...     

淬火分离钢板成形性能的研究及应用

淬火—配分(QP)钢是近年来发展起来的一种含有残余奥氏体的低碳低合金高强度钢板。本文通过单向拉伸试验得到了QP980钢板的基本力学参数,通过动态拉伸试验得到了QP980钢强度与延伸率随着应变速率变化而变化的曲线。并通过QP980钢试验模的开发对其优良的成形性能进行了验证。结果表明:QP980钢板具有良好的静态和动态力学性能,其实际冲压成形能力接近DP590钢板,明显强于DP780和DP980钢板。     

QP980和DP980高强钢板的抗延迟断裂性能

高强钢零件的延迟断裂现象是汽车使用安全性的严重威胁。针对QP980和DP980两种高强度汽车用钢板,基于单向拉伸实验和电化学充氢,分析了预变形对高强钢充氢后的伸长率及强度的损失规律,对比了DP980和QP980的抗延迟断裂性能。研究发现,预应变从0至7%变化时,QP980和DP980均发生严重的塑性损失,但在同一预应变下,QP980的各项塑性损失几乎均大于DP980,得出QP980的抗延迟断裂性能较DP980差。通过断口形貌分析,发现QP980相比DP980更易受到氢的侵入从而脆化,从而验证了实验结果的准确性和科学性。     

淬火分离钢板成形的有限元仿真研究

先进高强度钢是保证汽车轻量化而又提高安全性能的基础结构材料。淬火分离钢是近几年为满足汽车工业对高强度、高塑性钢板的需求而开发研制的含有残余奥氏体的低碳低合金先进高强度钢。通过数值模拟的方法对某车型前门QP980钢铰链柱和DP590钢铰链柱的成形性进行了分析。结果表明:QP980钢拥有和DP590钢相当的延展性能,但其回弹远大于DP590钢;此外,QP980钢的数值模拟预测结果对屈服准则选取的敏感性明显大于DP590钢的数值模拟预测结果对屈服准则选取的敏感性。     

基于成形特性的宝钢QP980试验研究及典型应用

深入解析了宝钢第3代高强钢QP980与第1代高强钢DP980和DP780的力学性能、成形极限和扩孔性能等冲压成形特性的差异.试验结果表明:QP980具有良好的塑性,伸长率约为20％,接近于DP780,比DP980高约5％;QP980钢成形极限较高,QP980-1.2 mm的FLD0约为27％,与等厚度的DP780相当,而QP980-2.0mm的FLD0约为34％,明显高于等规格的DP980;QP980钢具有良好的扩孔性能,保障了翻边和扩孔性能,且优于DP980.研究结果表明,宝钢QP980与DP980相同强度等级的基础上与DP780成形性能相当,良好的强塑积满足于外形相对复杂、强度要求高的车身骨架件和安全件,并在典型复杂超高强钢骨架件上成功试冲得到验证.     

冷轧DP590钢的组织性能及塑性增强机理

采用连续退火模拟试验研究了不同退火温度和闪冷温度对DP590钢性能的影响,基于连续退火模拟结果制定了塑性增强DP590钢工业试制关键参数,对塑性增强和传统工艺生产DP590钢的力学性能及显微组织进行了分析,并探讨了其塑性增强机理。研究结果表明,随退火温度和闪冷温度提高屈服强度提高,抗拉强度呈下降趋势,传统DP590钢中马氏体主要沿铁素体晶界呈细条状或粒状分布,铁素体晶粒尺寸6～8μm,马氏体体积分数11. 3%,而工艺改良后塑性增强DP590钢组织中马氏体呈弥散分布在铁素体基体内,其体积分数为8. 5%,另外含有非常细小的弥散分布粒状马氏体岛或残留奥氏体,经XRD和EBSD定量分析残留奥氏体体积分数约2%,残留奥氏体对最终产品性能提高起到关键作用,且批量生产性能保持了良好的稳定性。     

应变速率对汽车用高强钢组织和性能的影响

采用分离式Hopkinson压杆试验机、扫描电镜等对QP980、TRIP590钢进行不同应变速率下的高速冲击压缩试验,分析不同应变速率下两种汽车用高强钢的组织和性能。结果表明:两试验钢应力计算值与测量值相对误差在1.2%~3.3%,该误差较小且比较稳定,所以试验所得数据与二波公式基本吻合。两种汽车用高强钢的工程应力都随着应变速率的增大而增大,但QP980钢板所能达到的最大工程应力比TRIP590钢板大;冲击后,QP980钢板的组织变得更加板条化且细小,组织为均匀的铁素体和马氏体,而TRIP590钢板冲击后的组织变得粗大且不均匀,随应变速率的增大,原始组织中的铁素体在挤压的过程中向四周延伸组织逐渐变大,贝氏体组织被变大的铁素体组织掩盖,马氏体组织增多。     

Q&P与Q&T工艺对TRIP600钢组织和性能的影响

研究了QP与QT工艺对TRIP600钢组织和力学性能的影响。利用拉伸试验机、XRD和金相显微镜进行了性能测试和组织分析,结果表明:经QP和QT工艺处理后的TRIP600钢显微组织由铁素体、马氏体和残留奥氏体组成。QP工艺处理试验钢的强塑积明显高于QT工艺的,当QP工艺的配分时间为60 min时,残留奥氏体的体积分数达到最大值,强塑积达到最佳22661.408 MPa·%。     

逆转变+Q&P复合工艺对低合金高强钢组织和性能的影响

利用SEM、XRD分析及拉伸试验,研究了逆转变+淬火-配分(ART+QP)复合工艺对完全淬火后0.22C-2.0Mn-1.8Si钢组织性能的影响。结果表明:经ART+QP工艺处理后,该钢组织为亚温铁素体、贝氏体/马氏体和均匀分布的残留奥氏体。逆转变奥氏体富集Mn、C元素,淬火-配分过程中碳自马氏体配分至残留奥氏体时二次富C,使其稳定化,因此该钢室温下获得残留奥氏体的含量超过15%。在拉伸变形过程中残留奥氏体转变成马氏体的TRIP效应,使得钢材在变形过程中获得稳定的加工硬化能力,实现了良好的强塑性结合,抗拉强度达到1233 MPa,屈服强度为893 MPa,均匀伸长率29.6%,强塑积高达36 GPa·%以上。     

合金元素对高强度汽车用钢板相变规律的影响

利用热膨胀仪研究了DP600双相钢、QP钢和22MnB5热冲压成形钢的奥氏体临界转变温度和CCT曲线,分析了合金元素对高强度汽车板相变规律的影响。结果表明,随着加热速率的增加,DP600双相钢、22MnB5钢的Ac_1和Ac_3温度增加。相同加热速率条件下,高强汽车板改变成分对Ac_1影响小,但DP600钢添加Cr后,Ac_3降低约20℃;QP钢降低1.0%Si、增加0.47%Al时,Ac_3增加50℃;22MnB5钢改变Si、Mn含量时,Ac_3变化约为10℃。DP600钢添加Cr元素后,奥氏体化曲线呈直线增加,相同温度时的奥氏体转变量明显增加。22MnB5钢中奥氏体化曲线呈直线增加,添加Cr元素后奥氏体化曲线右移,Si元素减少后,奥氏体转变量40%阶段,奥氏体转变速率增加。QP钢奥氏体转变曲线呈直线增加,温度接近Ac_3时增速减缓,加入Al元素后奥氏体转变速率降低。C元素推迟了铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体转变;Cr元素推迟了珠光体、贝氏体转变,降低了马氏体临界冷却转变速率,提高了高强汽车钢板的淬透性。