冷冲压和热冲压下超高强钢的力学性能对比研究

摘要

随着生活水平的不断提高和环境保护的提高，人们对车辆和其他交通工具提出了更高的要求。为了减轻车辆的重量，减少燃料消耗，减少排放并提高安全性，在汽车工业中使用高强度钢板是非常好的选择。近年来，各国致力于研发高强度钢，包括双相钢(DP)，马氏体钢，相变控制钢(TRIP)和双相钢(TWIP钢，淬火和分配钢)由于高强度和断裂伸长率，TRIP钢可以满足汽车行业对高强度和高塑性的要求。　　高强度钢板在常温下冲压面临成形困难、回弹大且对模具磨损严重以及热冲压成型件从炉中取出后与空气接触,氧化现象比较显著，喷丸用于去除冲压产品的氧化皮，或者使用铝和锌涂层来防止热冲压过程中的氧化，但是喷丸和涂层是昂贵的，并且高温奥氏体化可能会损坏涂层，造成经济效益的损失，而采用半热冲压技术对高强度钢板进行冲压成形，不仅成形性好，而且生产的零件具有无回弹，形状精准度高、抗拉强度可达1500MPa等优点。半热冲压技术可在减轻汽车车身质量同时保证汽车的碰撞安全性能，因此该技术的研究意义重大。　　(1)从与温度相关的关键工艺参数出发，对比分析了温度相关的加热温度，保温时间和冷却速率等超高强度钢成型工艺参数对拉伸强度、屈服强度及硬度等力学性能影响规律，并借助拉伸试验，探讨了热冲压三个主要参数对成型后的超高强度钢的抗拉强度，屈服强度及伸长率等主要的性能指标的影响。　　(2)针对冷冲压和热冲压成型工艺，分别研究了淬火温度、退火温度及热处理时间等工艺参数对超高强度钢力学性能、显微组织的影响规律，并对冷冲压和热冲压工艺下超高强度钢的微观组织调控性能进行了对比。　　(3)综合考虑超高强度钢的组织、金相、材料厚度、加热速度及温度变化范围等因素，建立了半热冲压下超高强度钢材料的本构方程。　　(4)考虑半热冲压下材料工艺参数对板料力学性能的影响，建立具体的工程试件，利用AUTOFORM软件，对其进行冲压成形模拟，分析不同冲压条件下的工件力学性能。　　本论文的工作将丰富和发展了超高强度钢的成型理论，为进一步研究超高强度钢不同成型工艺条件下的力学性能提供了一定的理论依据，可为后续研究人员的研究提供一定的指导。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

1.4本文的主要创新工作

第2章 温度参数对超高强度钢力学性能的影响

2.1引言

2.2固体淬火对超高强度钢力学性能的影响

2.3初始成形温度的影响

2.3.1试验材料

2.3.2试验方法及条件

2.3.3试验结果与分析

2.4冷却速率的影响

2.4.1试验材料

2.4.2试验方法及条件

2.4.3试验结果与分析

2.5淬火加热温度和保温时间的影响

2.5.1试验材料

2.5.2试验方法及条件

2.5.3试验结果与分析

2.6本章小结

第3章 基体组织类型对超高强钢性能的影响规律研究

3.1 引言

3.2 冷冲压下超高强钢的组织性能控制研究

3.2.1工艺参数对超高强钢力学性能的影响

3.2.2工艺参数对超高强度钢显微组织的影响

3.3热冲压下超高强钢组织性能控制研究

3.3.1工艺参数对超高强度钢力学性能的影响

3.3.2工艺参数对超高强度钢显微组织的影响

3.4冷冲压和热冲压下钢组织性能调控的性能对比

3.5本章小结

第4章 超高强度钢的力学性能分析

4.1引言

4.2材料选择、性能及影响参数

4.3弹性模量及泊松比的测试

4.4热、力及相变多场耦合本构方程

4.5半热冲压下材料工艺参数对其力学性能的影响

4.5.1工况1 不同加热温度对冲压件的损失参数的影响

4.5.2工况2 不同应变率对冲压件的力学性能影响

4.5.3工况3 不同加热温度对冲压件的力学性能影响

4.6本章小结

第5章 工件成形工艺的仿真分析

5.1引言

5.2仿真流程

5.2.1仿真软件介绍

5.2.2仿真流程介绍

5.2.3参数属性分析

5.2.4仿真工况分析

5.3工件仿真分析

5.3.1工况I仿真分析

5.3.2工况II仿真分析

5.3.3工况III仿真分析

5.4不同条件对工件应变及应力的影响

5.5本章小结

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献