模拟过火后汽车结构钢DP780的组织演变及力学性能变化

采用热处理模拟手段,设定加热温度、保温时间和冷却方式,研究汽车结构钢DP780钢经火灾受热后的组织演变和力学性能变化。结果表明:在200~700℃加热条件下,DP780钢的显微组织均为铁素体和马氏体,但温度升高后,铁素体晶粒长大,马氏体发生再结晶;无论空冷还是水冷,随加热温度的升高,DP780钢的屈服强度和抗拉强度先略有提高后快速下降,伸长率略低于原始母材。在800~1000℃加热条件下,空冷和水冷对DP780钢的组织和性能产生明显影响。800℃加热时,空冷和水冷组织均由原始铁素体、再生铁素体和马氏体构成,但后者马氏体体积分数显著增加,强度远高于前者;900~1000℃加热时,奥氏体晶粒长大,形成粗大的贝氏体和马氏体组织,强度高但塑性低。DP780钢的高温(200~700℃)力学性能与室温力学性能相比,当拉伸温度低于400℃时,强度提高,伸长率降低,高于400℃时强度急剧下降,伸长率升高。结果证实,只要DP780钢在200~1000℃受热,其综合力学性能均会发生下降,这将对采用DP780钢制结构件的事故车辆的继续服役产生一定的安全隐患。

扫描路径对DP780双相钢激光点焊成形特征及组织性能的影响

为了探究激光焊接DP780双相钢的工艺特性,开展了不同扫描路径下激光点焊DP780双相钢的实验,对比不同摆动路径对焊缝成形、组织及剪切性能的影响。结果表明:不同扫描路径下激光点焊的焊缝组织相似:焊缝区组织为板条马氏体、贝氏体以及少量铁素体,热影响区组织为尺寸不均匀的块状铁素体、贝氏体以及少量马氏体。施加不同形式的扫描方式,使焊缝内铁素体和贝氏体在一定程度上有所增加,马氏体尺寸减小。扫描激光焊接头焊缝区的平均硬度有所降低,但软化区内最小硬度明显升高;扫描激光焊在一定程度上增大焊缝熔宽,降低焊缝熔深,可抑止气孔的形成;扫描激光焊接头的断口形貌主要由光滑界面和韧窝组成。

两相区热处理对DP780双相钢组织与力学性能的影响

采用OM、拉伸试验机研究了不同温度、时间的两相区热处理对DP780双相钢组织及力学性能的影响。结果表明:冷轧态DP780双相钢经过870℃×60 min奥氏体化,再进行780℃不同时间的两相区保温热处理后,试验钢组织为马氏体和铁素体双相组织,随着保温时间的增加,试验钢中马氏体含量逐渐减少。经过780℃×5 min两相区热处理的试验钢,其伸长率达到最大值18%,抗拉强度接近1100 MPa,试验钢的强塑性能匹配最佳。

热轧高强钢DP780的激光焊接接头组织及性能研究

采用12000W的CO2激光器,通过激光焊接+激光热处理的工艺对热轧高强钢DP780进行激光填丝焊接试验研究,利用光学显微镜、显微硬度计、万能试验机、抗凹试验机等分析测试手段,研究DP780-DP780自焊和DP780-SPHC过渡焊的焊接接头宏观、微观组织特点及接头力学性能的差异。试验结果表明:不同匹配方式的焊缝组织均由板条马氏体和贝氏体构成,DP780-DP780时焊缝中心到两侧母材的金相组织、显微硬度值分布均匀,焊接接头的力学性能优于母材;DP780-SPHC时焊缝中心到两侧母材的金相组织、显微硬度值均有较大差异,接头的力学性能略高于SPHC母材。

DP780高强钢板动态变形力学行为研究

通过准静态拉伸实验和0.1m/s,2m/s,10m/s和15m/s等4种拉伸速度下的动态冲击拉伸实验,对DP780高强钢板的动态变形行为进行了研究,得到了不同应变率下的应力-应变曲线,基于Johnson-Cook模型建立了可描述DP780高强钢变形应变率相关性的应力-应变关系模型。为更好地预测材料动态冲击条件下的应变率以及应力的变化,提出了一个基于宏观变量速度v的本构关系方程,数值拟合结果与实验结果十分吻合。

双相钢DP780在循环加载-卸载过程中的非弹性回复行为及其微观机理

采用连续循环加载-卸载拉伸试验法研究了DP780的非弹性回复行为,确定了DP780在循环加载-卸载中应变回复的组成和比例。建立了卸载模量与塑性应变的数学模型。结合数值模拟和试验进行了模型验证。结果表明:DP780钢的平面各向异性不明显;由于卸载和重新加载循环非线性,卸载和重新加载轨迹构成了封闭环;卸载模量随着预应变的增大先快速下降,随后缓慢下降,在预应变达到6%后逐渐趋于稳定,卸载弹性模量降低17%;卸载总应变回复包括弹性部分和非弹性部分,并且后者所占比例高达11%。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)揭示了DP780非弹性回复的微观机理:塑性变形和奥氏体相变导致的位错密度增加,马氏体阻碍位错移动,造成大量的位错塞积,使可动位错发生弯曲,位错线长度增加,附加了弹性变形,导致了显著的非弹性回复行为。将得到的模型代入有限元模拟中,提高了模拟回弹的精度,使模具的回弹补偿更准确。

不同冲压速率的DP780杯突试验

在伺服压机板料测试系统上进行不同变形速率的金属板料杯突试验。对汽车用1mm厚的DP780双相高强钢板在曲柄压机速度规律下的胀形性能进行测定,冲压速度分别为2m/s、5m/s、11m/s、16m/s、22m/s、28m/s,并通过精密的传感器读取冲压力突变点的凸模位置的差值,以及对应的穿透破裂点时的凸模速度;得到的DP780高强钢板杯突值IE与变形速率v的关系曲线表明,随着变形速度的增大,板料IE值呈减小趋势;IE(v)方法所得结果较传统方法所测结果的IE值偏大,说明传统方法对实际生产的指导意义有限。对于不同应变速率条件下材料成形极限规律的研究,有助于掌握材料在不同使用条件下的性能和工艺宽裕度,灵敏传感器的应用可提高杯突试验的精度。

DP780高强度钢MAG焊搭接接头的组织和拉剪性能

利用扫描电镜、拉伸试验机等研究了不同热输入时DP780钢板熔化极活性气体(MAG)保护焊搭接接头的组织和拉剪强度,并对其拉剪断裂机理进行了讨论。结果表明:热输入在93～205J·mm-1范围内,接头的强度随着焊接热输入的增大而增大;焊接热输入较低时,接头上熔合区出现夹杂物聚集,减小了接头的有效承载面积,成为接头力学薄弱区;焊接热输入较高时,接头下板热影响区的马氏体分解,强度下降;接头熔合区和热影响区的断裂都属于韧性断裂。

高强钢DP780压扁开裂原因分析

随着汽车轻量化的发展,先进高强钢材料的应用成为减轻车身重量和提高汽车防撞性能的重要途径。某厂家采用连退DP780高强钢通过辊压工艺加工圆管生产座椅骨架,但检验压扁工艺性能时,试样出现开裂现象。对压扁开裂试样和合格试样进行理化检验分析,扫描电镜和金相分析未发现明显夹杂物,压扁开裂试样金相组织较合格试样有粗大的块状马氏体,合格件马氏体细小,弥散分布在铁素体基体中。进行折弯性能和扩孔性能实验分析,压扁开裂样板180°折弯后,出现了开裂现象,其扩孔率为20.3%,低于合格样板的24.7%。综合分析,成分体系的差异造成开裂产品组织晶粒较为粗大,变形过程晶粒间协调性差,以及低的折弯性能和扩孔性能,是此次圆管压扁开裂的主要原因。

DP780钢无凸缘圆筒件极限拉深系数及网格划分方式研究

采用数值模拟试验和物理试验相结合的方法,研究了DP780双相高强钢板无凸缘圆筒件拉深系数的变化规律。数值模拟试验基于Dynaform5.9平台进行,采用不同的网格划分方式对DP780双相高强钢拉深成形性的影响进行了试验分析,并根据试验获得了DP780双相高强钢的极限拉深系数,最后通过物理试验验证了数值模拟试验结果。

不等厚HC550/DP780异质高强钢的激光焊接工艺优化

采用PLC控制的激光焊接进行1mm的HC550高强钢和1.2 mm的DP780高强钢的对接焊接,通过正交试验法得到了优化的焊接工艺。结果表明,激光功率对HC550/DP780接头的正面熔宽、背面熔宽和抗拉强度的影响最大。HC550/DP780不等厚异质高强钢的最佳焊接工艺参数为激光功率1200W、焊接速度1600mm/min、离焦量0mm。在该焊接工艺参数下HC550/DP780焊接接头的抗拉强度和断后伸长率分别为998.6 MPa、11.9%,断裂位置处于HC550母材热影响区处,试样发生了较为明显的颈缩,表现出了韧性断裂特征。

DP780高强钢板材高应变率变形行为及本构模型

基于MTS准静态拉伸和分离式霍普金森杆冲击拉伸实验对DP780高强钢板材在0.001、1150、1900、2800和4200 s^（-1）应变率水平下的本构行为进行了描述,获得了其高应变率变形规律,并建立了修正的Johnson-Cook（JC）动态本构模型。结果表明,动态冲击拉伸时,DP780板材的变形行为与准静态时显著不同,呈现显著的应变率强化特征。动态拉伸条件下的屈服强度和抗拉强度都要明显高于准静态条件下,屈服和抗拉强度在动态条件下随应变率升高也会有所增加,但由于绝热升温效应,应变率达到2800 s^（-1）左右时不再出现增加的趋势。基于动态拉伸数据建立的修正的JC本构模型能很好地描述和预测实验结果。

激光焊接参数对汽车用双相镀锌钢DP780焊接接头性能的影响

通过实验研究了激光功率、焊接速度对零间隙激光焊接汽车用双相镀锌钢D P780焊接接头性能的影响。焊接速度恒定时,焊接接头固化时间随着激光功率的增加而增加,大量锌蒸汽通过液态金属及气孔逸出,熔池内部锌蒸汽减少,焊缝内部孔隙度水平下降、气孔本身变小,焊接接头性能增加;激光功率恒定、焊接速度不同时,随着焊接速度的增加,焊接接头固化时间减小,锌蒸汽通过液态金属及气孔逸出的难度增加,大量锌蒸汽停留在焊接接头内部,造成焊件表面和焊接接头内部孔隙度增加,由于气孔的存在,工件机械强度减少,焊接接头的焊接性能随之变差。

冷轧变形量和退火对双相高强度钢DP780应力分布的影响

860℃终轧水冷的3 mm双相钢DP780热轧板(/%:0.09C,0.17Si,1.94Mn,0.009P,0.003S,0.23Cr)分别经单道次压下率1.0%和6.0%冷轧至1 mm板,并经780℃5 h退火处理。利用X射线衍射法及剥层法分别分析了双相高强度钢DP780不同单道次压下率冷轧后和退火后的表层残余应力及厚度方向上残余应力的分布。实验结果表明,单道次压下率对双相钢DP780应力分布影响较大,道次压下率为6.0%时表层残余应力值较大且随着厚度方向的深入,应力值逐渐减小,道次压下率为1.0%时表层残余应力值较小,且随着厚度方向的深入,应力值先增加后减小,两者在厚度中心位置应力都达到最大压应力。退火可以显著减小残余应力,1.0%道次压下率钢板表层残余应力减小了50%,6.0%道次压下率钢板表层残余应力减小了75%,两者在退火完成后厚度方向残余应力分布规律基本一致。

塑性变形对DP780钢弹性模量的影响

在塑性变形过程中,DP780钢的弹性模量会发生变化,这种变化会严重影响DP780钢板冲压成形的回弹量。为提供DP780钢板冲压回弹预测理论基础,通过循环加载-卸载-重新加载拉伸试验研究了DP780钢板的弹性模量在塑性变形过程中的变化规律。结果表明,塑性变形<4.1%时,弹性模量快速下降,随后逐渐趋于稳定,弹性模量的最大降幅是29.86%;塑性变形为0.058时,非弹性回复应变占整个回复应变的比例可达14.34%。最后建立了弹性模量与塑性变形的数学模型。

DP780高强钢板的弯曲凹模圆角曲形优化

针对冲压成形过程中模具磨损及零件表面黏模等问题,以DP780高强度钢板U型弯曲成形为例,采用有限元数值模拟及工艺试验相结合的方法,对弯曲成形模具凹模圆角区域进行磨损区域预测及凹模圆角优化设计。研究结果表明:基于FEM-Archard磨损模型预测的弯曲成形黏模区域与试验结果相吻合;凹模圆角和形状对模具圆角表面磨损深度影响很大,凹模圆角半径越大,磨损深度越小;偏差-椭圆弧比标准圆弧、椭圆弧具有更好的抗成形黏模性能。

基于人工神经网络的DP780钢拉伸变形行为研究

采用增加动量项和学习率自适应调整的BP算法建立了DP780钢拉伸变形行为的人工神经网络预测模型。预测结果表明:采用改进BP算法建立的人工神经网络模型能够较为准确的预测出DP780钢拉伸变形规律。

DP780冷轧热镀锌钢板点焊接头的高速拉伸性能

利用拉伸试验设备对1.2mm厚DP780冷轧热镀锌钢板点焊接头分别进行了准静态拉伸和高速拉伸试验,分析了点焊接头的高速拉伸特性,并与母材的进行了对比。结果表明:在准静态拉伸和高速拉伸时,点焊接头试样分别在一侧母材和过渡弧处发生断裂;准静态拉伸时的最大拉伸力为9.90kN,随着应变速率的增大,最大拉伸力逐渐增大,在应变速率为500s^(-1)时达到11.50kN;当应变为0.20~0.25时,点焊接头发生断裂失效,而此时仍处于母材的安全有效区间内。

DP780高强钢电阻焊接头维氏硬度测量不确定度评定

采用430SVD型数显显微硬度计,通过直接评定法对DP780高强钢电阻焊接头的母材、热影响区及焊缝区分别进行了维氏硬度试验,分析了不同因素对测量结果产生的影响,并对维氏硬度测量结果进行了不确定度评定。结果表明:该DP780高强钢电阻焊接头母材、热影响区及焊缝区维氏硬度的测量不确定度分别为9,9,10 HV,均满足GB/T 4340.2—2012中表5要求的硬度计最大允许误差,该维氏硬度检测方法、检验水平能够满足国家标准的要求。与硬度计本身硬件设施误差相比,压痕对角线长度的测量对合成不确定度评定结果的影响更大。

GTN损伤参数对DP780钢板成形极限曲线的影响

为研究DP780钢板的成形性能,在室温下对DP780钢板进行了静态拉伸实验,获得了其应力-应变曲线。用ABAQUS有限元仿真软件中的GTN损伤模型对钢板进行了数值模拟,根据最大凸模力和应变突变两个准则获得了成形极限曲线,通过与NAKAZIMA胀形实验和理论预测结果对比,证明了GTN损伤模型预测DP780钢板成形极限的准确性,并且得到了DP780钢的成形极限图理论预测近似公式。分析了形核孔洞体积分数f_(N)、完全失效体积分数f_(v)和临界孔洞体积分数f_(c)这3个损伤参数对成形极限曲线的影响。结果表明,随着f_(N)的增加,材料提前发生颈缩,成形极限平面主应变FLD_(0)的值逐渐减小;随f_(v)和f_(c)的增加,FLD_(0)的值逐渐增加,且f_(c)和f_(N)对成形极限曲线影响较大。