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。     

高强度钢热冲压技术

由于汽车轻量化技术绿色工艺发展的要求,高强度钢愈发广泛地应用于制造各种汽车覆盖件.相比于传统材料,高强度钢的使用大幅地减轻了制件重量,提高了车体安全性.国内针对热冲压工艺的研究尚不完善,对于成型材料、模具材料等方面都有待进一步深入研究.     

热冲压技术及其特性

热冲压是指将冲压材在奥氏体温度区加热，在高温下冲压成形并使其在模具内进行马氏体相变后，再用喷丸法除去高温加热时产生的氧化铁皮（铁鳞），从而在保证高强度的前提下获得需要的形状．     

超高强度钢板热冲压及模内淬火工艺的发展现状

超高强度钢板热冲压技术是将板料热加工和淬火工艺相结合的一项较新的复杂成形技术。它使超高强度钢板具有较小的变形抗力、塑性好、成形极限高,而且成形零件的精度和强度较高。该技术生产的零件使汽车轻量化后仍能满足碰撞安全性能。介绍了超高强度钢板的种类及相应热冲压技术的关键技术,概述了热冲压技术实验研究及数值模拟研究的主要内容及其现状,并对热冲压技术存在的问题进行了评述,对未来发展的内容和重点研究方向进行了展望。     

热冲压高强钢电阻点焊质量评估系统

针对热冲压高强钢电阻点焊焊后质量的评估问题,基于LabVIEW点焊设备状态监测系统提取点焊过程动态电阻信息,分析了正常焊点、未熔合焊点、飞溅焊点的动态电阻曲线特征,并提出一种五数概括阈值设定方法.结果表明:未熔合焊点与正常焊点的动态电阻曲线在上升阶段的速度、下降幅度、收尾值和有效值等特征指标上有着明显的区别.飞溅焊点的动态电阻曲线发生骤降,对曲线进行最小二乘法拟合与实际曲线相减求取差值曲线,将其均方根值作为飞溅焊点的特征指标.因此,依据焊点评价特征指标,可实现点焊质量的在线评估并取得良好效果.     

超高强钢热成形奥氏体化加热参数的优化

以汽车用高强钢22MnB5为研究对象,采用金相显微镜、激光共焦扫描显微镜、洛氏硬度仪等分析手段对热成形中加热参数进行研究。结果表明:对于2mm厚的22MnB5板材在热成形过程中,奥氏体化最佳的加热温度为950℃,保温时间为5min。采用优化后的加热工艺参数进行汽车防撞梁热成形试验,试验件的微观组织为均匀的马氏体组织,抗拉强度达到1500MPa以上,显微硬度在450HV以上,完全满足实际要求。     

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。     

屈服强度700MPa级超高强度大梁钢冲压开裂分析

对屈服强度为700MPa级超高强度大梁钢在冲压过程中出现的严重开裂进行分析,结果表明冲压工艺孔位置及工艺孔内断面裂纹是大梁板冲压开裂裂纹源产生的主要原因,超高强度大梁板冲压或剪切断口易产生层状裂纹倾向与材料厚度中心珠光体带状组织有关,超高强度大梁折弯变形区域在设计中应避免出现工艺冲孔。     

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。     

超高强度钢板冲压件的激光点焊性能

选取高强度硼合金钢板EN-10292-TL4225,采用先进的激光点焊连接技术,利用优化的焊接参数,实现了这种钢板的热成形超高强度冲压件之间的优质连接。对激光点焊接头做了金相试验和搭接试样拉伸试验,并利用扫描电镜对拉伸断口进行了研究和分析。结果表明,采用激光点焊工艺得到的点焊接头具有良好的力学性能,能满足实际生产的需求。     

预应力型钢超高强混凝土梁抗弯延性试验

为研究预应力型钢超高强混凝土梁的抗弯延性性能,进行了15根预应力型钢超高强混凝土梁和3根预应力超高强混凝土梁在静力荷载作用下的受弯性能试验.结果表明:内置型钢提高了试验梁承载力的同时,提高了试验梁峰值荷载后的持载能力;试件的位移延性系数随着有效预加力、型钢含钢率、普通纵筋和预应力筋配筋率的增大而降低,随着钢绞线和型钢在截面内位置高度的降低而降低.分析了考虑截面整体配筋情况的综合配筋指数ωc与位移延性系数的关系,通过数据线性回归,给出以综合配筋指数ωc作为单一变量的位移延性系数简化计算公式.     

超高强钢焊点的S-N对数正态分布

为了研究超高强钢焊点的疲劳性能,以22Mn B5点焊结构为研究对象,采用中频伺服点焊设备对2 mm厚试件进行了焊接.利用高频疲劳试验机、激光补焊设备和光学显微镜,研究了不同焊接工艺参数下试件的S-N曲线.结果表明,焊接时间与电流参数会对高应力等级焊点的疲劳寿命产生明显影响,而其对低应力区焊点的疲劳寿命影响较小.合理的工艺参数可以有效提高焊点的疲劳寿命.利用激光工艺对焊点的微小圆周薄弱区进行补焊后,可以有效增强焊点的结构强度.     

超高强度钢与微合金钢点焊接头的组织与性能

以超高强度钢EN 10 292 TL4225和微合金钢H340 LAD为研究对象,采用先进的中频点焊连接技术,利用合适的焊接参数实现了超高强度钢与微合金钢的优质连接。对中频点焊接头横截面进行微观组织分析和硬度分布实验,并对中频点焊接头进行拉伸实验,采用扫描电镜对拉伸断口进行研究和分析。结果表明,中频点焊接头熔合良好、组织均匀,没有发现气孔、裂纹等缺陷,具有良好的中频点焊性能,能够满足实际生产需求。     

Enhancing ductility of the Al-Si coating on hot stamping steel by controlling the Fe-Al phase transformation during austenitization

In this study,austenitizing heat treatment before hot stamping of Al-10%Si coated boron steel is first investigated through environment scanning electron microscopy(ESEM)equipped with energy dispersive x-ray analysis(EDAX).The cracking behavior of the coating was evaluated using Gleeble 3500,a thermo-mechanical simulator under uniaxial plastic deformation at elevated temperatures.The extent and number of cracks developed in the coating were carefully assessed through an optical microscope.The coating layer under hot-dipped condition consists of an Al-Si eutectic matrix,Fe2Al7Si,Fe3Al2Si3 and Fe2Al5,from the coating surface to the steel substrate.The coating layer remains dense,continuous and smooth.During austenitization,the Al-rich Fe-Al intermetallics in the coating transform to more Fe-rich intermetallics,promoted by the Fe diffusion process.The coating finally shows the coexistence of two types of Fe-Al intermetallics,namely,FeAl2 and FeAl.Microcracks and Kirkendall voids occur in the coating layer and diffusion zone,respectively.The coating is heavily cracked and broken into segments during the hot tensile tests.Bare steel exposed between the separate segments of the coating is oxidized and covered with a thin FeOx layer.The appearance of the oxide decreases the adhesion of the Al-Si coating.It is found that the ductile FeAl is preferred as a coating microstructure instead of the brittle FeAl2.Therefore,the ductility of the Al-Si coating on hot stamping boron steel could be enhanced by controlling the ductile Fe-rich intermetallic phase transformations within it during austenitization.Experiments indicate that a higher austenitizing temperature or longer dwell time facilitate the Fe-rich intermetallics transformation,increasing the volume fraction of FeAl.This phase transformation also contributes to reducing the crack density and depth.     

Ultra-high cycle fatigue behavior of high strength steel with carbide-free bainite/martensite complex microstructure

The ultra-high cycle fatigue behavior of a novel high strength steel with carbide-free bainite/martensite (CFB/M) complex microstructure was studied. The ultra-high cycle fatigue properties were measured by ultrasonic fatigue testing equipment at a fre-quency of 20 kHz. It is found that there is no horizontal part in the S-N curve and fatigue fracture occurs when the life of specimens exceeds 107 cycles. In addition, the origination of fatigue cracks tends to transfer from the surface to interior of specimens as the fa-tigue cycle exceeds 107 , and the fatigue crack originations of many specimens are not induced by inclusions, but by some kind of "soft structure". It is shown that the studied high strength steel performs good ultra-high cycle fatigue properties. The ultra-high fa-tigue mechanism was discussed and it is suggested that specific CFB/M complex microstrueture of the studied steel contributes to itssuperior properties.     

超高强度钢与低合金钢的激光搭接焊性能

采用Yb:YAG激光器对超高强度钢EN10292 TL4225和低合金钢H340LAD进行了激光焊接试验,分析了不同焊接参数对接头质量的影响。利用光学显微镜观察了接头的微观组织,并通过硬度测试及拉剪试验对接头的力学性能进行了测试,最后采用扫描电镜(SEM,HITACHS-4300)对拉伸断口进行了研究。结果表明,采用优化的焊接参数获得的接头具有良好的接头组织和力学性能,焊接质量能够满足实际生产中的需要。