22MnB5超高强钢热冲压成形工艺及试验

考虑材料的热物理性能参数、力学性能与温度的关系,利用ABAQUS软件建立了22MnB5超高强钢热冲压过程的热力耦合有限元模型,选用合适的热冲压工艺参数进行数值分析,得到了坯料热冲压成形的应力应变分布,并以板料初始温度为变量,研究不同初始温度对零件厚度分布、回弹及冷却速率的影响。进行了板料初始温度为900℃的22MnB5超高强钢热冲压试验,零件厚度分布及回弹量与模拟结果基本吻合,各区域淬火组织均为板条状马氏体,由于零件底部的淬火冷却速率较大,马氏体组织更加均匀细小。

22MnB5超高强钢焊接组织与性能

采用钨极氩弧焊方法,实现了22MnB5超高强钢淬火前后同种材料之间的连接,进行了焊接接头拉伸试验和热影响区内显微组织及硬度分布试验,并对焊接前后材料的抗腐蚀性能进行了试验分析.结果表明,淬火处理后22MnB5组织结构从铁素体+珠光体组织转变为马氏体组织,显微硬度与抗拉强度大幅度提高,原始及淬火后材料的焊接接头具有良好的力学性能和组织形貌,焊后焊接接头抗拉强度和硬度略低于原始母材,经淬火处理后的材料焊后抗拉强度达到1 179.59 MPa,略低于淬火材料但比原始母材高很多,淬火热处理材料的腐蚀速率略有上升,而焊接后将大幅度增加腐蚀速率,通过比较淬火焊缝钢腐蚀速率最大.

22MnB5超高强钢焊接接头强化性能

以22MnB5超高强钢淬火状态焊接接头为研究对象,进行了焊接过程中的机械旋压强化处理工艺试验,测试并分析了焊接接头的力学性能、显微组织和显微硬度耐蚀性。结果表明:焊接接头经过机械旋压后,会在接头表面形成一层塑性变形层,晶粒在压头旋压的作用下会被压扁拉长,其分布会更加均匀致密;焊接接头抗拉强度会达到940MPa左右,相对未处理的焊接接头抗拉强度提高了约100MPa,其显微硬度有小幅增加,但耐蚀性能变化不大。

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。

Al-Si镀层22MnB5激光焊的熔池流动特性及元素分布

熔池流动行为对镀层元素在焊缝中的分布起决定性作用.采用建立激光焊熔池三维瞬态数值模型的方法,分析AlSi镀层22MnB5高强度钢激光焊的熔池流动行为及其对焊缝中Al元素分布的影响规律.在焊接试验中,根据能谱仪对焊接接头的扫描数据验证数值模型的可靠性.结合模拟结果与试验结果对激光焊熔池流动行为及焊缝Al元素分布规律进行研究.结果表明,根据激光焊热输入与功率密度阈值的不同,熔池形貌呈现无匙孔、未完全贯穿匙孔和完全贯穿匙孔3种特征,并存有不同的温度场、流场、流速和稳定性.无匙孔熔池由于流速分布均匀,涡流产生较少,稳定性最好.镀层Al元素在焊接接头上下焊趾区域易产生偏聚,较之上表面镀层,下表面镀层进入熔池后Al元素偏聚现象更明显.因此,上部Al元素均质化分布显著优于下部.

加热速率对22MnB5超高强度钢奥氏体化的影响

在Gleeble 3500型热力模拟试验机上对22MnB5超高强度钢在不同加热速率(10~100℃·s^(-1))下进行了奥氏体化,研究了加热速率对奥氏体化温度Ac1,Ac3及奥氏体转变时间的影响,并建立了加热速率与Ac1的关系式。结果表明:该钢的Ac1与Ac3都随着加热速率的增大而升高;当加热速率低于25℃·s^(-1)时,Ac1随加热速率的增大快速升高,当高于25℃·s^(-1)时,Ac1缓慢升高并趋向恒定;随着加热速率的提高,奥氏体化温度区间(Ac3~Ac1)大小呈升高趋势,奥氏体转变时间缩短。

淬火加热温度对22MnB5超高强度钢组织及性能的影响

为了优化22MnB5超高强度钢的热成形工艺并提高其综合性能,开展了淬火温度对22MnB5超高强度钢组织及性能的影响研究。分别对22MnB5超高强度钢加热至830、860、890、920、950℃温度后水淬,采用金相显微镜分析其组织状态,并通过拉伸试验、撕裂试验评价其强度及断裂韧性,采用扫描电子显微镜对断口形貌进行分析研究。结果表明,当淬火温度低于920℃时,随着温度升高,组织马氏体含量升高,材料强度不断上升,塑性较为优异。综合考量,在920℃下保温淬火,能够使22MnB5获得最佳的使用性能。

22MnB5高强度钢板材的断裂失效准则研究

对22MnB5高强度钢板材进行动态拉伸试验,获得材料的弹塑性力学性能数据,使用Swift-Hockett-Sherby本构模型描述其应变硬化特性。完成22MnB5高强钢板材的剪切、准静态单向拉伸、动态拉伸、缺口拉伸和穿孔试验,获得板材在不同应力状态下的力学试验数据,基于有限元软件LS-DYNA中的Modified Mohr-Coulomb(MMC)断裂准则,完成22MnB5高强度钢板材的MMC断裂准则模型参数标定,建立22MnB5高强度钢板材的MMC断裂准则失效曲面。采用MMC断裂准则模型,进行前防撞梁的三点弯曲压溃试验,仿真和试验结果吻合较好,说明MMC断裂准则模型能够有效的预测22MnB5高强度钢在碰撞载荷作用下的断裂失效过程。

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。

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。

22MnB5超强钢闪光对焊接头组织与性能研究

以22Mn B5超强钢闪光对焊接头为研究对象,研究了闪光对焊参数对对焊接头力学性能的影响。结果表明:对焊接头抗拉强度、伸长率均随着闪光电流和闪光留量的增加先增大后减小;对焊接头由熔合区、完全淬火区、不完全淬火区和时效脆化区组织组成;对焊接头硬度高出母材很多,热影响区组织更粗大,硬度最高,焊缝区域均匀的马氏体组织使得硬度较均匀;对焊接头拉伸试样断口以微孔聚集型断裂为主,伴有少量解理断裂的混合型断裂形式。

22MnB5钢激光焊接接头冷变形行为研究

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机对22MnB5钢激光焊接接头不同压下率下冷变形后接头进行检测。结果表明,随着冷轧压下率增加,塑性变形程度增加,焊缝宽度和硬度增加,激光焊缝显微组织为板条马氏体,焊接接头抗拉强度基本不变,22MnB5钢激光焊接接头具有良好的冷变形性,在冷轧压下率小于80%时,不会由于焊接接头和母材组织不匹配而出现断带等安全问题。

Al-Si涂层22MnB5钢激光拼焊焊缝性能研究

利用激光填丝焊技术对Al-Si涂层22MnB5热成型钢进行拼焊,并对焊缝性能进行研究。采用金相显微镜观察焊缝微观形貌,结果表明,焊缝未出现裂纹、气孔等焊接缺陷,组织为马氏体;通过杯突试验对焊缝进行检测,发现开裂方向均与焊缝方向垂直;通过拉伸试验发现断裂位置均在母材区域;通过维氏硬度计检测发现母材及焊缝硬度差异在±50 HV以内。上述试验结果表明,该焊接工艺获得的焊缝性能满足汽车行业的要求。

AZ31镁合金/22MnB5高强度钢预冲孔无铆连接工艺研究

为研究镁合金与高强度钢板材预冲孔无铆连接工艺的连接机理以及接头强度,以200℃下厚度为2 mm的AZ31镁合金板材和室温(25℃)下厚度为1 mm的22MnB5高强度钢板材为研究对象,通过Deform-2D有限元分析软件,模拟了不同冲头半径和拔模斜度对连接后形成的"C"形互锁结构的影响。通过对冲头的行程-载荷曲线和连接完成后的接头的强度以及失效形式分析发现:接头失效形式主要为颈部断裂失效,影响颈部断裂失效的主要因素为冲头的半径与拔模斜度。仿真结果表明:预冲孔无铆连接能够实现AZ31镁合金与22MnB5高强度钢异种板材的有效连接。冲头半径为3.8 mm、拔模斜度为5°时,接头几何参数最优。

连退工艺对22MnB_5钢性能的影响规律及显微组织分析

为了防止热冲压钢在奥氏体化过程中发生脱碳、氧化起皮的现象,并同时提高冲压件的耐蚀性能,锌基镀层热冲压钢逐渐发展起来。以22Mn B_5热冲压钢为研究对象,通过模拟热镀锌连退工艺,研究镀锌退火工艺参数对22Mn B_5钢力学性能和组织结构的影响规律。为镀锌热冲压钢的工业生产提供工艺路线支撑的同时,也可为后续深入科学研究提供理论参考。

低温临界区退火时间对22MnB5钢组织和性能的影响

为了研究22MnB5钢在退火过程中的组织演变规律,细化热冲压成形后马氏体板条束,通过扫描电镜(SEM)、能谱分析、电子背散射衍射(EBSD)分析技术和拉伸实验等方法,研究了不同低温临界区退火时间对22MnB5钢显微组织和力学性能的影响,并阐述了不均匀奥氏体在退火过程中的转变机制及合金元素对粒状珠光体形成的影响.研究表明,经低温临界区不同退火时间保温及随后等温处理后,得到不同的珠光体形态,在770℃保温0.5 h,并在700℃等温处理后,得到铁素体基体上分布颗粒状碳化物的粒状珠光体组织;随着临界区保温时间的延长,奥氏体转变逐渐均匀,使部分奥氏体在随后的等温过程中发生共析转变,得到多边形铁素体+片层状珠光体组织.粒状珠光体组织有利于细化淬火后的马氏体板条束,提高综合力学性能.

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。

表面镀铝对22MnB5钢薄板焊接性的影响

在22MnB5钢板表面浸镀铝,采用钨极氩弧焊的方法焊接浸铝钢板和裸钢板,通过观察焊缝区的金相形貌和测定拉伸断裂强度,研究了焊接热输入和表面镀铝对焊缝组织和拉伸性能的影响。结果表明:焊缝热影响区中的不完全淬火区组织由马氏体、铁素体等组成,是接头中的软化区,力学性能最低,断裂在此发生;热输入较低会引起未熔合等成形缺陷,过大则会使焊缝组织变得粗大,适宜的热输入在3800 J/cm左右;浸铝层的存在对焊接参数(即热输入)的选择有影响,但不影响焊接力学性能。

铌钒微合金化对22MnB5热成形钢显微组织与性能的影响

复合添加质量分数均为0.04%的铌和钒对22MnB5热成形钢进行微合金化,对比研究了微合金化前后试验钢的显微组织、拉伸性能、淬透性和极限尖冷弯性能,分析了铌钒微合金化对性能的影响机制。结果表明:微合金化前后试验钢的显微组织均为全马氏体且均存在明显的马氏体板条束,微合金化后的组织更为细小,马氏体板条束长度更短,拉伸性能略有提升;铌钒复合微合金化能有效提高试验钢的淬透性,其淬硬层深度由未微合金化的3～5mm提高到13～14mm;铌钒微合金化后试验钢的极限尖冷弯角为65°～70°,显著高于未微合金化的;NbC细化晶粒与VC沉淀强化的协同作用是微合金化后试验钢具有更优性能的根本原因。

22MnB5钢相变特性和热成形工艺研究

采用热膨胀仪研究了22Mn B5钢连续冷却转变特性,并对热冲压零件的力学性能以及显微组织进行了研究。结果表明,880℃及以上温度奥氏体化,快速冷却后主要发生奥氏体向马氏体的转变,但当奥氏体化加热温度降低到820℃时,冷却后的组织中存在明显的铁素体。热冲压方式制造的22Mn B5钢试样具有良好的力学性能,抗拉强度能够达到1 500 MPa,屈服强度能够达到1 000 MPa。显微硬度达到450HV以上。