奥氏体化时间对22MnB5热压成形钢组织和性能的影响

目前就奥氏体化时间对热成形钢组织结构和力学性能的研究较少。采用万能材料试验机和金相显微镜研究了900℃下奥氏体化时间对22Mn B5热压成形钢组织结构和力学性能的影响,得出了22Mn B5热压成形钢的性能随奥氏体化时间的变化规律。结果表明:22Mn B5钢在900℃下奥氏体化5 min,得到的热成形钢具有板条状马氏体,且马氏体的硬度最高,试样的强度较高,塑性较好。

22MnB5超高强度热冲压成形钢的开发及应用

通过成分设计、轧制、退火及热冲压成形过程关键工艺参数的调控,研究分析了冷轧压下率、退火温度及热冲压成形冷却速度对22MnB5超高强度热冲压成形钢(22MnB5钢)微观组织及力学性能的影响。结果表明,22MnB5钢的冷轧压下率控制在50%~60%范围时可实现酸连轧的稳定轧制,退火温度控制在780~820℃范围时退火态22MnB5钢的金相组织为均匀细小的铁素体和珠光体,且性能均匀稳定。热冲压成形淬火在冷却速度不低于30℃·s^(-1)时可获得板条尺寸均匀的全马氏体组织。本产品通过了热冲压成形生产线的工业试用,结果表明:热冲压成形后22MnB5钢的屈服强度为1030~1113 MPa、抗拉强度为1480~1520 MPa、伸长率在8.0%以上、硬度HV10不低于500、表面总脱碳层深度均在35μm以下,热冲压成形后零件的尺寸精度、外观均满足客户需求。

热冲压成形钢22MnB5焊点断裂模式的研究

研究了不同焊接工艺条件下热冲压成形钢22MnB5焊点断裂的模式,结果表明,22MnB5点焊接头的断裂模式和结合强度受点焊过程中出现的3种不同类型的缺陷模式影响,即:结合线伸入、缩孔和内部飞溅。

热冲压成形22MnB5钢板的组织和性能

采用扫描及透射电镜观察和力学性能实验研究了22MnB5钢板热冲压成形件的组织形貌和力学性能。结果表明,加热温度930℃,保温4.5 min,初始成形温度850℃,冲压速度75 mm/s条件下,22MnB5钢板热冲压成形完成完全马氏体转变,得到均匀板条马氏体组织,组织内产生高密度位错,强度大幅提升,抗拉强度达到1550 MPa。形变有助于动态再结晶并获得更为细小的马氏体组织,促进细晶强化。硼元素在晶界发生偏聚,延长奥氏体转变孕育期,提高了22MnB5钢的淬透性,同时引起点阵畸变,促进相变强化。

热冲压22MnB5硼钢中频电阻点焊接头组织及力学性能研究

对2mm热冲压22MnB5硼钢试样采用中频电阻点焊连接技术,利用合适的焊接参数开展了热冲压硼钢中频电阻点焊工艺研究.对比分析了其组织及力学性能,并对试样接头进行拉剪实验、十字拉伸实验,横截面进行了微观组织、硬度分布、断裂模式分析,初步找到热冲压硼钢中频电阻点焊不同焊接规范对焊接接头力学性能的影响规律.结果表明:合理的中频电阻点焊工艺下的焊接接头具有良好的力学性能,能满足实际生产需求.

22MnB5钢三种热冲压成形件的冷弯性能

从汽车用22MnB5钢三种热冲压成形件(国产A柱、进口B柱和用进口钢板生产的防撞杆)上制取不同宽度的冷弯试样(试样的最小宽度至少为板厚的20倍)和非标拉伸试样,按照德国标准VDA 238-100进行弯曲试验,比较了三种热成形件的冷弯性能;此外还进行了拉伸试验,并观察了拉伸断口和弯曲断口的形貌。结果表明:三种热成形件的组织均为板条马氏体,它们的拉伸性能相当,拉伸断口均分为三个区,即纤维区、放射区和剪切唇,放射区为少见的条带状;三种热成形件的弯曲角度相近,均小于60°,冷弯性能相当,这与它们的显微组织相同有关;弯曲断口形貌呈不同形态的韧窝。

22MnB5钢板热冲压工艺数值模拟及试验

目的研究热冲压过程中板料的温度变化及相变情况。方法采用Abaqus软件建立了热力耦合模型,对U形件热冲压成形及冷却淬火过程进行了数值模拟,分析了板料及模具的温度分布变化,并研究了板料不同区域的冷却速率,最后进行了热冲压试验。结果研究结果表明,板料经冷却淬火后,温度分布均匀,且冷却速率均大于临界冷却速率,板料可以发生完全马氏体相变。结论板料的底部冷却速率最快,淬火后为分布均匀的、细小的马氏体组织,最终通过热冲压试验验证了模拟结果的准确性。

新型热冲压高强钢22MnB5(Nb&V)的热变形本构关系

为了研究新型热冲压高强钢22MnB5 (Nb&V)高温流变力学行为,采用热模拟试验机Gleeble-1500D,在550~850℃温度区间,分别以0. 1、0. 5、1和5 s-1的应变速率进行等温单向拉伸实验,得到相应实验条件下的真应力-应变曲线。综合考虑应变量、加工硬化、应变速率和温度等因素的影响,采用Johnson-Cook模型描述了流变应力方程,将建立的新型高强钢本构模型应用于热冲压数值模拟中,得到板料变形过程的载荷变化曲线,并与实验数据进行对比表明,该模型能准确描述不同变形条件下的流变应力-应变曲线,较好地再现了变形过程中的加工硬化、应变速率强化以及温度软化等效应。

回火温度对淬火22MnB5热成形钢组织及性能的影响

对22Mn B5热成形钢进行淬火和回火处理,利用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射技术、室温拉伸检测等方法研究回火温度对22Mn B5热成形钢显微组织和力学性能的影响。结果表明：随着回火温度（100~500℃）的升高,22Mn B5热成形钢的抗拉强度逐渐降低,温度超过200℃后显著降低,屈服强度先略为降低（100℃）再略为升高（200℃）最后显著降低（超过200℃）,总伸长率逐渐提高,板条马氏体发生回复和再结晶,板条间的小角度晶界减少,板条边界逐渐模糊,马氏体板条粗化明显;经200℃保温10 min回火后,大部分板条马氏体略有粗化,屈服强度较100℃保温10 min先降低后略为提高至1292 MPa,伸长率为6.2%,出现硬化效应,热成形钢的综合力学性能得到明显改善。

22MnB5硼钢板热冲压成形组织及力学性能研究

对22MnB5硼钢板热冲压成形工艺进行实验研究,制定22MnB5硼钢板奥氏体化工艺制度,分析奥氏体化时间和保压时间对22MnB5硼钢板成形性能及力学性能的影响规律。结果表明,22MnB5硼钢板的奥氏体化时间为5min,保压时间为60s时,热冲压效果较好,冲压件的抗拉强度在1550 MPa,强塑积在15.6 GPa·%,加工件的金相组织为马氏体。22MnB5硼钢板合适的热冲压成形工艺制度为奥氏体化温度950℃,奥氏体化时间为5min,保压时间为60s。

22MnB5钢制轿车后桥横梁热冲压成形的有限元模拟

通过Deform有限元分析软件对3.8mm厚22MnB5钢制轿车后桥横梁的热冲压成形过程进行了模拟,分析了合模保压过程中板料的温度变化;对22MnB5钢制后桥横梁进行了热冲压成形试验,测试了热冲压过程中板料的温度变化,并与有限元模拟结果进行了对比分析,研究了成形后横梁的显微组织和硬度。结果表明:在热冲压成形过程中,合模保压后板料温度快速下降,冷却速率达到30℃·s-1以上,可实现22MnB5钢的淬火强化;试验测得热冲压成形过程中板料的温度变化曲线与模拟曲线一致,相对误差在10%以内,模拟结果较准确;热冲压成形件的最终显微组织为板条马氏体,显微硬度达到480HV以上。

22MnB5热成形钢动态再结晶模型研究

采用Formastor-Digital全自动相变仪,对CSP生产线生产的22MnB5热成形钢进行单道次压缩实验。测定了实验钢在变形温度900~1150℃、应变速率0.1~30s-1下的动态再结晶行为。结果表明:当应变速率越小,变形温度越高时,越易发生动态再结晶,同时临界变形量和峰值应力越低。利用线性回归方法拟合应力、应变速率以及变形温度间的关系,得到22MnB5热成形钢的Z参数和变形激活能。在相同的加热条件下,忽略初始晶粒大小的影响,得到临界变形模型。根据屈服应力与应变速率间的关系,建立了高温奥氏体区流动应力-应变模型。

车身用22MnB5超高强热成形钢的热变形行为及热加工图

为确定22MnB5硼钢的热成形工艺,采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行热模拟拉伸实验,变形温度为773~1223 K,应变速率为0.01~10 s^(-1)。结果表明:22MnB5硼钢具有较强的正应变速率敏感性,其峰值应力随变形温度的升高而减小;除773 K/0.01 s^(-1)外,硼钢的流变应力随应变的增大逐渐增大,当达到峰值后趋于稳定;采用Arrhenius双曲正弦函数模型建立了硼钢的力学本构方程,确定了峰值应力下的热变形激活能Q为26.54~53.77 kJ/mol,其值随应变速率的增加先增大后减小,随变形温度的升高先减小后增大;基于动态材料模型构建了峰值应力下的硼钢热加工图,其热成形显微组织与变形温度和应变速率密切相关。基于此,确定了硼钢的热加工工艺:成形温度988~1058 K、应变速率0.01~0.1 s^(-1);成形温度1143~1223 K、应变速率0.01~0.02 s^(-1)。

22MnB5热成形钢连铸坯高温力学性能研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机对22MnB5热成形钢连铸坯在600~1300℃温度范围内的高温力学性能进行了测试,借助扫描电镜观察了高温拉伸后的断口形貌。系统分析了形变温度对应力-应变曲线、高温强度及热塑性的影响。结果表明,22MnB5热成形钢连铸坯的高温拉伸过程是形变强化和动态软化共同作用的结果,高温强度随形变温度的升高而下降。22MnB5热成形钢连铸坯的第1脆性区在1250℃至熔点范围内,为S和P元素在枝晶间偏析导致晶界熔融所致。第3脆性区在650~750℃范围内,为奥氏体晶界BN析出和奥氏体→铁素体相变所致,加入Ti可使第3脆性区变窄且趋向较低温度区。在800~1200℃温度范围内22MnB5热成形钢连铸坯塑性良好,可为此类钢的连铸工艺制定提供参考,以减少铸坯裂纹缺陷的产生。

热冲压用超高强钢22MnB5性能测试与分析

为测试邯钢新开发的热冲压用超高强钢22MnB5的力学性能并验证其是否满足热冲压使用需求,选取了国外某知名钢厂热冲压用超高强钢22MnB5进行了对比实验。实验结果证明,邯钢产品的性能指标接近或部分优于对照产品的指标,可以进行热冲压生产。实验中得到的实验数据,可以为该产品后续市场推广提供技术支撑。

板料初始温度及冲压速度对22MnB5热冲压成形过程的影响

采用DEFORM软件以唐钢生产的厚度为1.4mm的22MnB5汽车用高强钢为材料,建立了热冲压成形的有限元分析模型,研究了板料初始温度及冲压速度对热冲压成形过程的影响。研究结果表明,总负荷随着22MnB5板料初始温度的升高呈现出逐渐降低的趋势,22MnB5钢的成形初始温度应选择在900℃。当冲压速度低于50mm/s时,冲压成形过程中奥氏体可能已经发生转变。受到应变速率和材料内部温度这2种影响因素的制约,使冲压成形后的最大应力随着冲压速度的增加呈先降低后增长的趋势。冲压速度宜选择在50~60mm/s之间。

高强度硼钢22MnB5的热变形方程及其模拟应用

利用Gleeble-3500热模拟试验机,在温度为700℃～950℃、应变速率为0.01/s～0.4/s的条件下,对高强度硼钢22MnB5的热变形行为进行研究。结果表明,随着变形温度的升高,硼钢的延伸率升高,变形抗力降低;随着应变速率的提高,硼钢22MnB5的变形抗力和延伸率增大。根据高温拉伸实验得出的数据,构建硼钢22MnB5的稳态流变应力模型和热变形方程,并将试验结果和构建的本构方程输入ABAQUS软件进行U型件热弯曲成形的回弹模拟,数值模拟结果与实验结果吻合较好,验证了模型的可靠性和正确性,为成形所需的最大载荷及设备选择提供依据。

加热工艺对22MnB5钢板组织和力学性能的影响

用金相显微镜观察了加热温度和保温时间对22MnB5钢板组织结构的影响,测量了不同工艺处理后试样的抗拉强度和硬度。结果表明加热温度高于860℃可保证淬火后的组织为完全马氏体,但更高的温度会降低抗拉强度和硬度;保温时间的延长也会使淬火后的钢板抗拉强度和硬度稍有下降;22MnB5钢淬火后的完全马氏体组织具有超高的抗拉强度和硬度,最高可达1690 MPa和555 HRV;为获得最优的抗拉强度和硬度,是理想的加热温度为860～900℃、保温时间为3～5 min。

高强度22MnB5钢板加热过程中组织演变规律的研究

对高强度22MnB5钢板采用快速电阻加热方法,并与传统炉子加热作比较,研究了钢板在加热过程中的组织演变规律。以炉子加热(～10℃/s)和电阻加热(～100℃/s)两种速率把试样加热到不同温度、保温不同时间后水淬,观察试样的显微组织并测试力学性能。结果表明,22MnB5钢板使用传统炉子加热时其过热度为70℃左右,电阻加热的过热度比炉子加热时增加了约50℃,加热温度达到各自临界转变温度后淬火组织为马氏体和少量铁素体。使用炉子加热到相应温度后保温一段时间,转变的奥氏体量比未保温的多10%左右。钢板电阻加热并淬火后其抗拉强度为1 536.4 MPa,延伸率为6.8%,达到超高强度钢板要求。

高强钢板22MnB5热成形的一步逆成形有限元方法

在高强钢板热冲压产品及模具设计的早期,缺少一个仅仅根据产品的形状以及少量的模具信息就能快速评估出热冲压件可成形性的工具,能对后续的产品及模具设计起到指导作用。针对以上问题,提出并实现了高强钢板22MnB5热成形的一步逆成形有限元方法,用来快速评价高强钢板22MnB5在高温奥氏体状态下的可成形性。并以某汽车B柱的加强板为例进行计算,将其模拟结果与热冲压实验结果进行对比。结果表明:模拟结果与实验值基本一致,证实了高强钢板22MnB5热成形的一步逆成形有限元方法的有效性。