冷却工艺对20CrMnTi组织转变与硬度的影响

探索合理的轧后冷却工艺制度对降低热轧齿轮钢棒材冷后硬度具有重要的指导意义.本文通过热模拟试验机进行冷却工艺试验,研究了单道次变形后不同冷却速度和不同终冷温度对齿轮钢20CrMnTi组织转变与硬度的影响.研究结果表明:在快冷速(10,50℃/s)条件下,再结晶晶粒长大受到抑制,奥氏体晶粒细化,晶界面积增大,铁素体形核质点增多;当终冷温度升高时,高温区铁素体相变时间增加,冷后组织中铁素体体积分数增大,硬度值降低.在终冷温度850℃时铁素体体积分数达到最大值58%,硬度值相应降低为264HV.在慢冷速(0.1℃/s)条件下,再结晶晶粒长大明显,铁素体形核质点减少,但随着终冷温度降低,两相区中C元素扩散时间延长,铁素体形核长大时间增加,冷后组织中铁素体体积分数增大,硬度值降低.在终冷温度760℃时铁素体体积分数达到最大值48%,相应硬度降低为最小值240HV.在1℃/s条件下,终冷温度对铁素体体积分数及硬度影响较小,铁素体体积分数和硬度分别在34%±4%和(282±5)HV范围内波动.

切割工艺对1.5GPa级超高强度钢扩孔性能的影响

针对QP1500和TBF1470两种1.5 GPa级超高强度钢,分别研究了激光切割和线切割两种切割工艺对其扩孔性能的影响。结果表明,QP1500对切割工艺更为敏感,采用激光切割加工边部时扩孔性能显著降低,而TBF1470对切割工艺并不敏感。通过分析切割边部显微硬度和EBSD结果发现,采用激光切割时,试样边部经历局部高温并迅速冷却至室温的过程会产生大量淬火态马氏体组织,这是导致QP1500边部硬度提高从而扩孔性能降低的主要原因。通过基于数字图像相关技术的拉伸实验,进一步研究了切割工艺对QP1500和TBF1470单向拉伸性能的影响。结果表明,采用激光切割时QP1500试样的总伸长率和断裂应变较采用线切割时分别减小了11.59%和44.44%,而TBF1470单向拉伸性能几乎不受影响。采用180℃/20 min烘烤工艺对QP1500激光切割试样进行处理后,单向拉伸性能显著提升,达到与线切割试样相持的水平。

摩擦因数对超薄316L不锈钢双极板热冲压数值模拟的影响

构建了一个高温摩擦实验装置,用于测量厚度仅为0.1 mm的超薄316L不锈钢双极板在5种不同温度下的名义摩擦因数。实验结果表明,在200℃时,超薄不锈钢板的名义摩擦因数为1.05,远高于室温条件下的摩擦因数(0.29)。基于摩擦因数随温度变化的实验结果,建立了双极板热冲压过程的有限元模型,并利用温度相关摩擦因数模拟了0.1 mm厚316L不锈钢双极板在热冲压成形后的微流道厚度分布。结果显示,相比于使用恒定摩擦因数的模型,采用摩擦因数随温度变化的有限元模型可以更准确地预测微流道截面的厚度分布,其预测准确性提高了192%。

激光热处理对超高强度钢扩孔性能的影响

针对DP1180和MS1500两种超高强度钢,采用不同激光工艺参数对拉伸试样进行了激光热处理,通过基于数字图像相关(DIC)技术的单向拉伸实验和显微硬度测试获得激光热处理试样的力学性能并确定了最优激光热处理工艺参数。基于该参数对扩孔试样进行了激光热处理和扩孔实验,研究了激光热处理对两种超高强度钢扩孔性能的影响。结果表明,激光热处理后两种超高强度钢的扩孔性能均显著提升。DP1180在激光功率700 W、扫描速度5 mm·s^(-1)热处理后的扩孔率较基材增加约25.4%。MS1500在激光功率625 W、扫描速度5 mm·s^(-1)热处理后的扩孔率较基材增加约34.4%。

双向拉伸试样测试区域尺寸对DH780屈服行为的影响

为了探究十字双向拉伸试样测试区域尺寸对高强钢屈服行为的影响,以DH780双相钢为研究对象,参考ISO标准十字试样,开展了不同测试区域尺寸试样的双向拉伸实验对比研究;为了使小型十字试样获得的实验结果与ISO标准试样相同,通过正交实验优化了十字试样的几何尺寸。结果表明,在等双拉加载条件下,随着测试区域尺寸的减小,实验获得的双轴各向异性r值基本相同。而双轴等效屈服应力先减小后增大,其核心原因是不同尺寸试样中心测试区域的变形程度不同;对于测试区域尺寸为8 mm×8 mm的小型十字试样,其主要几何参数对实验结果的影响程度排序为:狭缝数量>臂间圆角半径>狭缝长度;优化后的8 mm×8 mm新试样与ISO标准30 mm×30 mm试样的实验屈服轨迹点相对差值相较于原始试样的6.90%减小到2.36%。

超高强度钢的短流程热成形工艺及其微观组织演化

在降碳和安全的大背景下,汽车用超高强度钢的发展面临新的挑战。通过改变冷轧板的退火工艺,将退火组织转化为马氏体,可大幅提高热成形过程中材料完全奥氏体化的效率,从而缩短热成形所需的总加热时间。基于此,将新材料和新工艺相结合,提出了短流程热成形工艺。以免镀层热成形钢为例,研究了短流程热成形工艺下钢的微观组织演化及力学性能。结果表明,初始组织为马氏体和碳化物的免镀层钢,以100℃/s加热至930℃,保温30s以内可实现完全奥氏体化,并获得马氏体和3%~5%残余奥氏体的混合组织,且最终材料具备较高的强韧性,其抗拉强度可达1578 MPa,伸长率为7.8%。由此,热成形所需的总加热时间可缩短至1min以内,相比传统硼钢板热成形工艺所需的5min加热时间,短流程热成形新工艺在保证零件强韧性的同时将总加热时间缩短了80%以上,可有效助力节能降碳。