冲裁温度对BR1500HS硼钢精密齿轮热冲裁件微观组织及冲裁精度的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计等研究不同冲裁温度(600~800℃)对BR1500HS硼钢齿轮形落料件的微观组织、光亮带宽度、尺寸精度和最大冲裁力的影响。结果表明:冲裁温度为600℃时落料件的室温组织为铁素体、珠光体和贝氏体的混合组织;冲裁温度为650℃时室温组织为铁素体、贝氏体和少量马氏体的混合组织;冲裁温度为700~800℃时室温组织为完全马氏体组织,硬度较高,稳定在550 HV0.1左右。综合考虑落料件的尺寸精度、断面质量、最大冲裁力以及微观组织,齿轮形落料件的最优热冲裁温度为800℃,此时落料件的显微组织为完全马氏体组织,耐磨性较好,强度与硬度较高,落料件光亮带宽度最大,断面质量最好,最大冲裁力最小,可满足精密齿轮零件的技术要求。

BR1500HS硼钢板热压淬火工艺及其性能研究

超高强钢板热成形工艺能够实现"白车身"轻量化的同时提高其防撞安全性,能很好地解决目前汽车制造业"节能"和"安全"两大问题。本文以1.8 mm厚的BR1500HS热成形钢板为研究对象,研究了淬火工艺对其淬火组织、奥氏体晶粒尺寸和力学性能的影响。其最佳奥氏体化工艺为920℃保温5 min,淬火后的显微组织为均匀的板条马氏体,其抗拉强度高达1789 MPa,延伸率达到7.5%,强塑积为1.34×104MPa·%。根据优化的淬火工艺进行的热压淬火试验研究表明,淬火后板材的组织主要为板条马氏体,压淬件的抗拉强度高于1500 MPa,完全满足BR1500HS钢热成形件的使用要求,具有重要的工程意义。

热冲压用硼钢B1500HS的高温热力学性能实验

采用Gleeble 3500热/力模拟实验机,对宝钢生产的冷轧硼钢B1500HS进行热冲压过程的模拟;通过不同的工艺参数,包括加热温度、保温时间和冷却速率对B1500HS试样最终力学性能的影响进行测试,提出了合理的工艺参数取值建议。获得了B1500HS在不同温度和不同应变速率下的流动应力曲线。结果表明,温度和应变速率对B1500HS高温流动性能有显著影响,并就其中的一些典型特点与22MnB5进行了对比。实验结果可为利用B1500HS开展热冲压生产与研究提供参考。

变形参数对BR1500HS材料性能与微观组织的影响

通过高温拉伸实验研究超高强度钢BR1500HS不同变形参数对真应力-真应变曲线及抗拉强度的影响,并采用光学显微镜观察不同变形参数下的微观结构,利用扫描电子显微镜SEM分析所得材料的断口形貌。研究结果表明：不同变形参数对抗拉强度、流变应力的影响规律不同,增大变形温度或减小应变速率均可减小材料流变应力;当变形温度在800~900℃时,其材料流变抗力小、塑性好,有利于成形;在相同应变速率条件下,当变形温度区间为300~400℃,500~700℃以及800℃以上时,其微观结构组织分别主要为马氏体、贝氏体以及奥氏体;在相同应变速率下,当变形温度区间为300~400℃和500~900℃时,其断裂方式分别为脆性断裂、韧性断裂,且在800~900℃时,其韧窝断口形貌较好。

淬火工艺参数对BR1500HS材料性能与微观组织的影响规律研究

通过高温拉伸实验研究了BR1500HS高强钢在不同加热温度与保温时间下的抗拉强度、硬度及真实应力G应变曲线,并通过光学显微镜观察了不同淬火温度下的微观组织结构,利用扫描电子显微镜SEM分析了淬后材料的断口形貌.得出了不同的淬火工艺参数对BR1500HS抗拉强度、硬度、真实应力G应变曲线、微观组织结构以及断口形貌的影响规律.在奥氏体化温度为900 ℃并保温2min时淬火,材料硬度和抗拉强度均达到峰值,延展性也最好;在850-920 ℃温度区间韧窝断口形貌较好;淬火温度超过Ac3 （811℃）且在保温时间足够长时,可使试样中的铁素体和珠光体完全转变为奥氏体,淬后试样的组织为完全的马氏体.这为实际生产的工艺参数选择提供了指导.

高强度钢板BR1500HS热成形微观结构和力学性能研究

以BR1500HS高强度钢为研究对象,采用金相显微镜、显微硬度仪和万能拉伸实验机对比分析了其热成形前后的微观组织和力学性能,同时得到了试样在不同冷却速度时的时间-温度曲线图,即马氏体转变曲线.分析结果表明,高强钢BR1500HS室温条件下其微观组织为90F＋10B,其屈服强度、抗拉强度分别为462,627MPa;而经热成形后的微观组织最好为98M ＋1B＋1F,最大硬度、抗拉强度值分别为501.2HRV、1633.69MPa,与此同时,得硬度、抗拉强度值排序情况与组织中马氏体含量排序情况基本吻合.马氏体转变曲线表明,BR1500HS的马氏体转变温度范围为375-325℃,其转变发生在保压冷却时间为15-25s区间,且当冷却速率值超过40 ℃/s时,马氏体转变进行得较为充分.

BR1500HS超高强度钢本构模型的建立及验证

在Gleeble3500热模拟实验机上,采用等温热拉伸实验对BR1500HS超高强度钢在变形温度为1 023,1 073,1 123和1 173 K,应变速率为0.01,0.10和1.00 s-1条件下的热流变行为进行研究。根据蠕变理论及实验流动应力曲线确定材料变形激活能、硬化指数等相关材料常数并引入Zener-Hollomon参数。通过位错密度演化模型描述加工硬化和动态回复对流动应力的影响,并建立包含稳态应力σss、屈服应力σ0和动态回复速率系数r这3个参数的本构模型。研究结果表明:由建立的本构模型所绘制的流动应力曲线与实验曲线具有高度一致性,所建立的本构模型能够应用于BR1500HS超高强度钢热拉伸过程的数值模拟及热成形工艺分析。通过回归分析法建立模型参数关于Z参数的表达式,获得流变应力与变形条件的关系。

热冲压用硼钢B1500HS高温非等温变形性能研究

由于非等温高温变形流程与实际的直接热冲压过程相似,利用Gleeble 3500热/力模拟试验平台,对硼钢B1500HS的高温非等温变形性能进行了研究,获得了B1500HS在不同变形温度和应变速率下的流动应力曲线。研究结果显示:硼钢B1500HS高温非等温变形时的峰值应力明显高于等温变形时的峰值应力。随着变形温度的升高和应变速率的减小,B1500HS的高温流动性能增强。当变形温度高于800℃时,材料成形时的加工硬化率降低,成形性较好;应变速率高于10 s-1时,材料成形时的加工硬化率也降低。

高强BR1500HS钢热冲压成形的计算机模拟研究

采用有限元模拟软件LS-DYNA对BR1500HS热轧钢U形件热冲压成形温度场和组织场进行模拟,并采用试验方法进行验证。结果表明,成形温度分别为810℃和840℃时,U形件组织几乎都转变为马氏体且晶粒较小,具有较高的抗拉强度。相同成形温度下,硬度仿真结果与实验结果的误差保持在10%以内。采用有限元软件LS-DYNA可以实现对BR1500HS热轧钢板U形件的热冲压成形的温度场和组织场的模拟,且模拟结果与实验结果较为吻合。

高空作业车臂用BR1500HS超高强钢的热处理工艺研究

采用JMatPro软件对BR1500HS超高强钢的热物理特性进行模拟,获得高空作业车臂用钢的CCT曲线。分别在不同加热温度、保温时间、淬火转移时间下进行热处理试验,对不同热处理参数下钢的抗拉强度和伸长率进行分析,通过金相组织变化对钢力学性能影响分析钢的微观机理。结果表明:BR1500HS超高强钢的抗拉强度随加热温度升高先升高后降低,在900℃时抗拉强度最高。随淬火转移时间的增加,钢的抗拉强度明显下降,伸长率升高;当淬火转移时间超过18 s后,钢的抗拉强度低于1000 MPa。

BR1500HS热轧酸洗板板面锈蚀行为研究

针对BR1500HS热轧酸洗板锈蚀行为进行了金相组织结构研究,使用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析了热轧板表层氧化铁皮形貌及酸洗后板面微观形貌,并采用丝束电极技术测试了BR1500HS在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。

形变对热冲压钢板B1500HS微观组织与力学性能的影响

采用光学显微镜及透射电镜观察,并进行力学性能试验,研究了固体介质持压淬火和热冲压两种条件下B1500HS钢板的微观组织形貌和力学性能,分析了形变对热冲压钢板强化的作用机理。结果表明:加热温度950℃,保温5min的条件下,固体介质持压淬火与热冲压后钢板金相组织均为板条状马氏体和少量残余奥氏体,材料强度大幅提升,抗拉强度分别达到1265、1448 MPa;相比固体介质持压淬火,热冲压成形试样中马氏体含量提高10.06%;热冲压形变强化相变,细化马氏体,位错密度增加并促进碳化物析出;高密度位错、细晶强化和析出强化的共同作用,提高了材料力学性能。

基于复相组织精细调控的硼钢高强韧热冲压工艺

为解决强韧性协调困难问题,以B1500HS硼钢为研究对象,开展基于复相组织精细调控的硼钢高强韧热冲压工艺研究。以加热温度、保温时间和成形温度为设计因素,进行多指标综合评分的正交试验设计,开展平模强韧化热冲压试验;通过单向拉伸试验、Kahn试验和夏比摆锤冲击试验获得成形后构件的强度、塑性和韧性指标,采用OM、SEM对试样微观组织、形貌分布及断口形貌进行表征,揭示了微观组织对热冲压构件强韧性的影响规律,获得了高强韧性热冲压构件的相组成和形貌的最佳匹配。结果表明:加热温度900℃、保温时间1 min和成形温度750℃时,试样抗拉强度、断后伸长率、撕裂强度、单位面积裂纹形核功和冲击韧性值相较于常规热冲压试样分别提升8.42%、57.00%、5.31%、14.75%和27.87%。此时复相组织中粒状贝氏体(约8%)及块状铁素体(约10%)提升了构件韧性;而细小致密的板条马氏体(约82%)及贝氏体中的细小、均匀分布的球状M-A岛提升了组织强度。

针对硼钢热冲压零件冷切边冲孔技术的基础实验

本文以BR1500HS热成形钢为材料,针对该种材料热冲压零件冷切边冲孔技术,首先开展了不同淬火条件下的钢板力学性能实验。研究表明,水淬与油淬情况下马氏体含量均较高,材料硬度最高可达HV 400以上;其次,为获取后续该工艺仿真研究所需的材料断裂准则,本文进行了不同淬火条件下硼钢断裂实验,通过不同尺寸单拉试样得到了硼钢在不同应力比和三轴度下的断裂参数。

超高强度钢板非扩散型相变的动力学研究

通过在Gleeble-3500热模拟实验机上开展BR1500HS试样的等温相转变测试实验,获得了非扩散型相变温度区间中各温度下的热膨胀曲线,运用热膨胀法同时结合微观组织,得出BR1500HS试样在非扩散型相变区间的相转变规律;引入Marburger-Koistinen公式拟合获得非扩散型相变的动力学模型,将所建立的模型导入有限元分析软件中,开展模拟还原相变测试过程。将模拟结果与实验结果对照。结果证明,所建模型具有较高的准确性。

轿车车门高强度钢制防撞杆热处理工艺与性能的实验研究

由于汽车防撞杆国产化的需要,利用国产材料BR1500HS代替进口材料生产轿车车门防撞杆。实验开发了采用BR1500HS高强钢材料做轿车车门防撞杆的感应淬火热处理工艺,并通过金相组织、硬度和三点弯曲下压实验综合评估了其热处理后的力学性能。经过调整感应加热淬火条件,如钢管推进速度、高频电源的输出功率或加热电压,BR1500HS高强钢钢管的金相组织与力学性能满足了设计要求,即整个钢管截面均能获得完全淬火马氏体组织;热处理后硬度达到450~570 HV1.0。三点弯曲实验性能满足:吸收能量大于1 870 J,最大压入力大于15.599 kN,开始角度大于295.2 N/mm。着重对淬火参数设定、防撞杆的硬度和三点弯曲下压力学性能的关系开展实验研究。

热成形用硼钢热膨胀性能测试及应用

硼钢热冲压生产过程中投料的准确性和可靠性对生产效率有重要影响。采用自行研制的热膨胀实验装置,对B1500HS硼钢的热膨胀性能进行研究,使用Pamstamp模拟与实验相结合的方法获得B1500HS硼钢的热膨胀变化规律,准确预测B1500HS在加热膨胀后轮廓线的变化。结果表明:Pamstamp模拟的膨胀结果与实验结果非常接近,可以用于硼钢热膨胀模拟研究;板料膨胀后其纵向尺寸膨胀量大于宽度方向;板料内孔不仅形状发生改变,更为重要的是孔的中心位置产生较大变化。可以为板料定位装置的设计提供依据,提高生产过程中板料投放的准确性和工作效率,同时也能提高零件的制造精度与稳定性。

超高强度钢扩散型相变测试及其动力学模型

基于Gleeble 3500热模拟试验机开展了一系列BR1500HS钢圆棒试样的等温相变测试,得到了其扩散型相变的热膨胀曲线,结合试样微观组织观察结果综合确立扩散型相的种类,进而绘制出BR1500HS钢扩散型相变的等温转变曲线（TTT曲线）,曲线呈＂双C型＂,＂鼻温＂分别为480和640℃,这两个温度下对应孕育期最短。最后,引入Johnson-Avrami动力学方程建立了该材料扩散型相变动力学模型,所建立的模型可以预测超高强度钢扩散型相变温度区间内任一转变条件下扩散型相转变体积分数与时间的关系：针对转变温度而言,在较低温度下转变速率快;针对转变阶段而言,在转变中间阶段转变速率快,具体定量关系由模型表达式给出。

汽车车门用高强防撞杆在高频淬火加热中的组织转变

研究了国产BR1500HS高强钢制汽车车门防撞杆的高频感应淬火工艺,探究了在不同的进给速度下(70~120 mm/s),防撞杆获得完全淬透组织时的加热电压与进给速度的关系曲线图。结果发现,加热电压随进给速度的降低,淬透所需的加热电压也降低,并以分界线的形式区分是否完全淬透。防撞杆高频感应淬火采用分界线以上30 V的加热电压范围,其力学性完全能满足汽车主机厂的性能要求。