高强塑积钢热成形-淬火碳配分一体化工艺研究

摘要

汽车车身的轻量化能保障汽车安全的同时满足节能减排的要求。轻量化的首选材料为高强度钢，需采用热冲压成形工艺。但目前传统热冲压汽车用钢尚无法满足某些汽车零部件对防撞性能的要求。本研究拟开展强塑积高于20000MPa?％的汽车用钢的研制及相关成形淬火一体化工艺开发。
　　本文在前期工作的基础上，与实际贴合，融入变形量（奥氏体化后压缩变形）与冷却速率这两大因素，结合实验钢（94＃）开发了两种热成形-淬火配分一体化工艺：热成形-淬火在线碳配分（Hot Stamping-Quenching Online Partitioning，HS-QOP）一体化工艺以及热成形-淬火动态碳配分（Hot Stamping- Quenching Dynamic Partitioning，HS-QDP）一体化工艺，着重探究HS-QDP中不同变形量、冷却速率与钢组织性能的关系。得到如下结果：
　　工艺主要在Gleeble3500实验机上进行物理模拟。采用EBSD，EPMA,OM，SEM，TEM,等分析测试技术对新工艺处理的实验钢(94＃)微观结构进行表征，采用室温单向拉伸实验对其常规力学性能测定。HS-QOP工艺试样，随变形量的加大，晶粒细化显著，强塑积26245MPa?%高于之前的20088MPa?%；变形量15%时强塑积高达28783 MPa?%。此类工艺的残奥含量较高，特征为粗大的块状，细长的薄膜状和细小的颗粒状。不同变形量下，试样的抗拉强度和延伸率变化规律不同。HS-QDP工艺试样主要显微组织为板条状的淬火态马氏体，其形貌特征以及衍射花样可以判定出残余奥氏体的存在。随动态配分冷却速率的加大，马氏体板条边缘变得弯曲，宽度加大，长度变短。其残余奥氏体主要为细长的薄膜。变形量主要起细化晶粒的作用。试样中马氏体板条间的碳富集区域明显。最佳工艺为9号（HS-QDP-15%-1℃/s），延伸率为16.57%，抗拉强度为1610MPa,强塑积为26678MPa?%已超过20000 MPa?%。
　　XRD对残奥含量进行检测。94＃钢残余奥氏体的稳定性与含碳量有密切的关系，平均含碳量在1.10 wt.%时残余奥氏体可以保留至室温，此条件下残余奥氏体TRIP效应显著。不同工艺条件下屈服强度存在差异，HS~QOP试样的屈服强度低于HS~QDP试样。试样延伸率与残余奥氏体的转化率呈现正比关系。热冲压成形实际件中，22MnB5零件其强塑积为10320 MPa?%，延伸率只有10%。94＃热成形后，最高强塑积数值为16807MPa?%，延伸率达13.1%，比22MnB5提升效果显著。
　　以上结论表明结合自主设计的实验钢（94＃）开发的HS-QOP工艺以及HS-QDP工艺应用于热冲压成形领域潜力巨大，兼容性好，钢板综合力学性能高。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2先进高强钢研究进展

1.3热冲压成形工艺的发展及现状

1.4 QP 和 Q-P-T 热处理工艺简介

1.5 本文研究内容及意义

第2章 实验材料与方法

2.1试验材料

2.2热成形-淬火碳配分一体化工艺及热模拟实验设备

2.3显微组织分析与表征方法

2.4 X射线衍射（XRD）分析

2.5 残余奥氏体定量分析

2.6 残余奥氏体碳含量测量

2.7力学性能测试

第3章 热成形-淬火碳配分一体化工艺对实验钢微观组织特征及力学性能的影响

3.1引言

3.2显微组织的表征

3.3 热成形-淬火配分一体化工艺对实验钢综合力学性能的影响

3.4 本章小结

第 4 章 热成形-淬火碳配分一体化工艺中残余奥氏体稳定性及其与宏观性能联系

4.1引言

4.2残余奥氏体的稳定性

4.3残余奥氏体与性能之间的关系

4.4本章小结

第5章 热成形-淬火碳配分一体化工艺样件试验

5.1引言

5.2试验工艺

5.3试验设备

5.4试验具体步骤

5.5试验结果分析

5.6本章小结

第6章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

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