22MnB5高强钢板热塑性及断裂行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机在变形温度为600~900℃,应变速率为0.1~10 s^(-1)条件下对22MnB5高强钢板进行了热拉伸试验,并通过扫描电镜和超景深光学显微镜观察了其断口形貌及金相组织。结果表明,22MnB5钢的应力-应变曲线表现为动态回复型,变形温度越小、应变速率越大时,22MnB5钢的流变应力越大;断裂机制为微孔聚集型韧性断裂;当变形温度小于900℃、应变速率小于10 s^(-1)时,颈缩、断裂应变和断口韧窝直径随温度和应变速率的增大而增大。试样金相组织在变形温度为800℃、应变速率为1 s^(-1)时再结晶程度比较充分,晶粒明显细化;韧窝越大,再结晶程度越充分,晶粒尺寸越细,临界断裂应变越大,材料热塑性变形能力越强;采用引入Zener-Hollomon参数改进后的Cockroft-Latham准则能较为成功地预测22MnB5高强钢的断裂行为。

22MnB5高强钢板热成形淬火时间对回弹的影响规律

以22MnB5高强钢板力学及热物理性能的实验数据为基础,运用PAMSTAMP软件对22MnB5高强钢板U形梁的热冲压成形过程、成形后的淬火冷却工艺以及回弹分析的全部过程进行了有限元模拟,并根据模拟参数进行了物理实验验证,找出了22MnB5钢板U形梁热冲压成形后的淬火时间对回弹影响的基本规律。实验分析结果表明:在特定时间内,随着淬火时间的增加,板料回弹量有所降低;当淬火时间继续延长时,板料回弹值不再发生显著变化,最佳淬火时间为20s。实验分析结果为高强钢板热冲压工艺的实际生产运用提供了良好的实验依据。

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。

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。

表面质量对22MnB5高强钢高周疲劳性能的影响

采用应力比R=0.1的高周疲劳试验,研究了水淬-配分处理对1500 MPa级22MnB5高强钢高周疲劳性能的影响。分别采用光学显微镜和扫描电子显微镜进行了金相检验和疲劳断口分析。结果显示:未经水淬-配分处理的22MnB5钢组织主要为马氏体,抗拉强度约为1500 MPa,其高周疲劳破坏主要是表面缺陷所致,疲劳断裂始于钢板表面的凹坑等缺陷处;经水淬-配分处理的22MnB5钢的抗拉强度降到了1400 MPa左右,疲劳断裂始于钢板表面的凹坑和氧化层,高周疲劳性能较差。

铝硅镀层22MnB5高强钢高温拉伸性能及本构模型

为了分析和表征热成形用的铝硅镀层22MnB5高强钢的热变形行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机,在成形温度750~900℃、应变速率0.1~10 s^(-1)试验条件下实施了铝硅镀层22MnB5高强钢的板材等温拉伸试验,采用双曲正弦型Arrhenius本构模型描述铝硅镀层22MnB5高强钢的高温流变行为,并考虑应变影响构建了模型。结果表明:1)铝硅镀层22MnB5高强钢的真应力随成形温度的升高而降低,随应变速率的增大而升高,在高温低应变速率条件下(900℃,0.1 s^(-1)),峰值应力为134.24 MPa;在低温高应变速率条件下(750℃,10 s^(-1)),峰值应力为381.25 MPa;2)本构模型预测值与等温拉伸试验值线性拟合的相关系数R^(2)为0.978,表明构建的本构模型在整个应变范围具有良好的预测精度。研究成果能够准确表征铝硅镀层22MnB5高强钢的热变形行为,为其数值模拟提供材料模型数据支持,并为其热加工工艺研究提供了参考。

Nb合金化对22MnB5热成形高强钢点焊性能的影响

22MnB5热成形高强钢的Nb合金化可细化晶粒、提高强韧性,但Nb合金化对其电阻点焊性能的影响尚需进一步探明。本工作设计、制备了22MnB5、22MnB5Nb热成形钢的点焊试样及等效热处理试样,并对试样组织性能进行了测试。研究发现,对于点焊试样,Nb的添加细化了焊点区域的晶粒,拉伸峰值载荷有所降低(降幅在7%以内),焊点硬度范围缩窄,但未改变失效模式以及焊点各区域材料组织类型;对于等效热处理试样,Nb的添加同样细化了晶粒且未改变焊点区域的组织类型,但对试样硬度和抗拉强度的影响很小,断后伸长率普遍有所降低。

基于JMatPro软件对22MnB5钢热处理参数的计算

采用JMatPro 7.0对22MnB5高强钢的热平衡相组成、等温奥氏体化曲线(TTA)、过冷奥氏体连续转变曲线(CCT)、淬透性预测和淬火后的力学性能进行了数值计算,并对22MnB5高强钢进行了高温淬火试验。计算结果表明:22MnB5高强钢的相转变温度A_(c1)为713.9℃,A_(c3)为812.0℃,M_(s)为401℃,M_(f)为290℃;22MnB5钢在连续加热过程中加热速率越快,奥氏体化程度越高且均匀化时间越短;钢在连续冷却过程中,其屈服强度、抗拉强度和硬度均随冷却速度的增大而增大,当冷却速度为100℃/s时,硬度、屈服强度和抗拉强度分别达到其最大值481.1HV0.1、1261 MPa和1507.9 MPa。22MnB5高强钢经高温热处理后冷水浴淬火试验,获得的组织、硬度、屈服强度和抗拉强度与JMatPro计算结果一致。

热冲压成形汽车用高强钢板的组织与性能研究

对汽车车身用的22MnB5高强钢板在热冲压成形中的组织和力学性能进行了研究。结果表明:22MnB5钢板热冲压后,材料的微观组织由铁素体和珠光体转变为均匀的板条马氏体,且硼元素在热冲压过程中发生偏聚。热冲压可以极大地提高22MnB5钢的强度和硬度,降低材料的伸长率。

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。

基于PAMS-TAMP的高强钢板热成形工艺研究

在22MnB5高强钢板的力学及热物理性能的实验数据基础上,建立了汽车U形梁零件的有限元模型,并运用PAMS-TAMP软件进行了热冲压成形以及成形后的淬火冷却全过程的模拟分析。根据模拟参数进行了物理试验验证。结果表明,模拟结果与试验结果一致。这能为高强钢板的热冲压工艺提供了有效的科学依据。

高强度钢板热冲压成形工艺的改进

热成形技术因结合热锻和冲压的技术优势,已经在汽车零部件制造工艺中获得了广泛的关注和应用。在热成形生产中,产品在高温下成形伴随非等温淬火过程容易出现起皱、破裂等成形质量缺陷。本文围绕高强度热成形钢板22MnB5材料相变过程、机械性能进行了相关研究,基于深冲盒试验进行热成形工艺改进优化,在热成形生产工艺过程中增加相应的转运冷却环节,使完全奥氏体化后的板料在冲压淬火前降低至优化冲压温度。实验表明:改进后的热成形工艺对冲压产品的成形性有明显改善,可有效降低和消除起皱、破裂等缺陷,材料微观马氏体转化更加细致充分,可获得抗拉强度达到1500MPa以上,硬度达到450HV以上的热成形产品,满足连续热冲压成形自动化生产过程工艺改进要求。

基于PamStamp的高强钢板热成形工艺研究

以汽车U形梁零件为例,以22MnB5高强钢板的力学及热物理性能的实验数据为基础,建立了有限元分析模型,并运用PamStamp软件进行了热冲压成形以及成形后的淬火冷却的全部过程的模拟分析,根据模拟结果进行了物理试验验证,结果表明模拟结果与试验结果一致。

高强钢变厚板汽车B柱热成形数值模拟及主要参数分析

目的研究热成形过程中冲压件温度场、应力场的变化规律,探究主要工艺参数对冲压件成形的影响规律。方法利用Abaqus软件建立热力耦合模型,对汽车B柱的热冲压成形过程进行数值模拟,分析板料及模具的温度和应力变化,确定主要工艺参数对冲压件的影响规律,利用得到的规律指导B柱模具的设计与制造,最后对B柱进行冲压试验。结果在热成形前的物料转移阶段,板材厚度差的存在使过渡区产生了温度梯度和内应力的变化;在热成形阶段,以减薄率为评判标准,确定了摩擦因数为0.35、冲压速度为100 mm/s时B柱的成形效果最好;对B柱的成形结果进行了分析,由局部减薄率的变化得到了模具缺陷的位置,由过渡区的偏移量得到了模具等厚区的长度,由板材温度变化确定了最佳保压时间为8 s。结论基于Abaqus软件,构建了B柱的热冲压有限元模型,对板材出炉至成形结束阶段进行了数值模拟与分析,在此基础上对B柱制件进行了冲压试验,发现制件的质量缺陷明显减少,对制件的指定点进行了面检测,合格率达到了95.83%,表明了分析结果的可靠性,同时也验证了有限元分析的准确性。

基于响应面法的22MnB5高强钢热冲压成形性优化

通过建立高强钢热冲压成形有限元模型,模拟初始温度为700,750,800和850℃下的成形效果。通过分析研究高温下试件达到破裂时的成形极限及成形效果得出最佳成形温度,并通过试验数据验证模拟仿真的可靠性。以U形件为例,研究最佳成形温度下主要工艺参数对成形性能的影响,并优化工艺参数,得出最佳成形工艺参数组合。结果表明:板料的最大成形极限量随温度的升高而增大,在700℃时22MnB5高强钢板料成形效果最佳,试件在700℃下成形时的最大减薄量为36 mm,成形性好、成形不足面积少。通过响应面分析法得出成形的最佳参数组合,经验证,在优化后的参数组合下,充分成形区域面积增大了23%,起皱倾向区域减少了34%。

基于ABAQUS高强度钢热冲压过程数值分析

热冲压作为一种新的成形工艺,近年来广泛应用于生产汽车高强度钢板的冲压件上。通过有限元软件ABAQUS对22MnB5高强度硼合金钢板的热成形工艺进行了热力耦合分析。考虑到板料与模具之间的摩擦系数会随温度而变化,对板料在不同温度下的应力分布与变化特点进行了阐述,归纳了温度对板料成形过程以及对冲压模具摩擦磨损的影响规律。根据板料在不同温度下的成形极限图,分析了不同温度对板料成形性能的影响,为热冲压成形提供理论参考。

Mo对22MnB5钢板热冲压过程中高温氧化行为的影响

针对22MnB5钢板在热冲压成形过程中易被氧化且氧化层易脱落,不仅影响工件的美观和表面质量,也会对模具造成一定磨损的问题,需研究热冲压成形钢的高温氧化行为。采用模拟试验对22MnB5和22MnMoB5钢板的高温氧化行为进行了分析。结果发现,除含Mo和不含Mo外,两种钢板在其他元素含量及工艺参数相同条件下,22MnMoB5钢板的氧化程度明显低于22MnB5钢板,这主要是因为Mo能够在基体表面富集,阻碍易被氧化元素向氧化层扩散;同时,促进Cr氧化物在基体和外氧化层间富集形成保护层,从而抑制基体被进一步氧化。

硼钢热冲压研究进展

热冲压整合传统冲压技术与热处理工艺,精确设计材料参数和加热方式,在模具内发生材料相变进而获得优良的产品性能;其成形工序少,可一次成形工件并保证制件尺寸精度,获得高强度制件。介绍了硼钢热冲压成形技术的研究及开发现状,主要分析了硼钢热冲压成形的工艺参数和涂层选择,探讨了热冲压模具材料及冷却水道结构。