QP和DP钢面内成形性能与边部成形性能对比研究

目的以宝钢生产的QP980、QP1180、DP980、DP11804种典型超高强钢材料为研究对象,进行QP、DP钢种材料面内与边部成形特性对比分析。方法采用单向拉伸设备以及成形试验机,并结合DIC分析技术,对4种材料的力学性能、面内成形性及边部成形性进行试验研究。结果与DP钢相比,同等强度级别QP钢的均匀延伸率及加工硬化系数均明显更高。在面内成形应变状态下,同等强度级别QP钢极限成形深度均明显大于DP钢的,但主、次应变大小差异不大。在边部成形应变状态下,同等强度级别QP、DP钢极限成形深度以及主、次应变大小均差异不大。QP、DP钢面内成形最大主应变均明显大于边部成形最大主应变。结论与同强度级别DP钢相比,QP钢具有更高的均匀延伸率及加工硬化系数。QP钢材料的加工硬化系数高,材料内部协同变形能力强,面内成形性能明显优于DP钢材料的,但两者的边部成形性能差异不大;QP、DP钢材料能承受更大的面内主应变,受边部加工硬化及毛刺的影响,冲裁后,边部应变明显降低,在QP、DP超高强钢零件设计制造过程中,应尽可能避免边部发生较大的变形。

卷取温度对DP钢热轧板表面氧化影响的研究

Si含量0.5%左右的DP钢在成品工序常发生表面色差类缺陷,原因之一为热轧期间表面氧化铁皮残留在酸洗阶段难以彻底去除,而影响酸洗效率的原因中包含了热轧板氧化层组成、厚度等,这些受到热轧终轧温度、卷取温度、冷却速率等工艺参数的影响。从卷取温度对DP钢热轧板表面氧化的影响入手,重点研究不同卷取温度下DP钢热轧板表面氧化层厚度、富Si层厚度以及氧化层构成等,通过SEM和XRD检验手段证明降低卷取温度可以降低氧化层和富Si层厚度,并改善氧化层构成,有利于提高酸洗效率。

相同成分DP钢和TRIP钢部分力学性能的比较

对同一种钢板进行不同热处理分别制成具有相同铁素体含量的双相钢(DP钢)和相变诱发塑性变形钢(TRIP钢),并对其部分力学性能进行对比。比较发现,铁素体基体上不同的第二相使得材料力学性能产生巨大差异:马氏体使DP钢具有很高的抗拉强度,残余奥氏体则赋予TRIP钢优良的伸长率;DP钢拥有更加优良的加工硬化能力,TRIP钢则具有较为理想的烘烤硬化能力。试验还表明,考察DP钢和TRIP钢的烘烤硬化能力时,除柯氏气团外,内应力的消除也应该考虑其中。

试样标距对800MPa级DP钢准静态拉伸变形行为的影响

随着对汽车安全性和燃油经济性的要求越来越高,先进高强度钢在车身上的应用比例逐渐增大。文章研究了800MPa级双相钢(DP钢)在应变速率10-3s-1条件下,不同原始标距L0对其性能的影响。结果显示,原始标距L0减小,基本不影响材料的屈服强度Re、抗拉强度Rm和最大力非比例伸长率Ag,但断后伸长率A显著增大,从而获得较大应变下的应力应变本构关系。该结果可为数值模拟设计者在设计过程中,定义材料力学属性提供参考,为小圆角等较小当量变形部位,提供更为准确的塑性流变关系。采用有限元模拟了不同L0试样拉伸过程,揭示出断后伸长率A发生变化的原因。藉SEM,分析了试样颈缩区的变形组织和断口形貌,探讨了其断裂机理。研究可为超高强度钢在汽车上的应用提供参考。

本钢780MPa级冷轧DP钢组织性能研究

介绍了本钢浦项连续退火机组试制780MPa级DP钢的工艺流程,并测试了试验钢的组织及性能。结果表明:通过连续退火工艺,试验钢获得了铁素体+马氏体的双相细晶组织;Ti通过细晶强化和沉淀强化,提高了试验钢的强度;试验钢拉伸曲线出现明显屈服现象与Ti的碳氮化物和快冷冷却速度不足有关。

780MPa级DP钢点焊焊接性能与失效分析

高强度DP钢在汽车制造生产中得到了广泛的应用。研究780 MPa级别的DP钢点焊后焊点的性能,并分析焊点失效情况。结果表明,1 mm厚的该级别钢种的焊接窗口为3.4kA,最优焊接电流为11kA;增加预热脉冲后,能够有效防止和改善高强钢点焊焊核上的焊接冷裂纹;焊接电流较小时,点焊后的汽车前纵梁容易造成轴向失稳,使得其吸收碰撞能量的能力减弱。

卷取温度对高强热轧DP钢组织性能的影响

基于合金减量化原则,采用以超快冷技术为核心的新一代TMCP技术制备了600 MPa级热轧DP钢,研究了卷取温度对试验钢组织性能的影响。结果表明：随着卷取温度增加,试验钢铁素体晶粒尺寸增加,体积分数减小,屈服强度增加,伸长率增加;组织中马氏体均以长条马氏体为主,并由小岛状向块状转变,其体积分数减少,抗拉强度降低;屈强比增加,n值减小。卷取温度对铁素体和马氏体的体积分数、形貌、分布及析出行为有影响。100℃卷取的试验钢,组织中大量的细长条马氏体和较少的析出物提高了材料的位错密度和抗延迟断裂能力,其抗拉强度最高为625 MPa,伸长率为26.0%,屈强比最低为0.52,n值最高为0.21,具有最优的综合性能。考虑到低的卷取温度对工艺控制能力和卷取设备的要求高,试验钢在该工艺条件下合适的卷取温度可选为150～200℃。

热轧DP钢横截面性能分布预测

选用有限差分方法计算带钢冷却过程中的温度场和温降曲线.在试验得到TTT曲线的前提下,应用Scheil定律和经典Avrami方程推导CCT曲线.在此基础上耦合温度场和相变过程来模拟轧件横截面的铁素体分布;由组织性能关系模型模拟轧件横截面上的性能分布,如屈服强度和抗拉强度.采用超快冷工艺分段冷却方式在现场生产低成本高性能的DP钢,获得低屈强比的DP700,铁素体晶粒约5~6μm,力学性能满足要求.断面上的组织分布预测可用来调整冷却路线,降低生产成本的同时提高生产效率.

超高强车用DP钢弯梁延迟开裂性能的研究

汽车轻量化工程可以有效降低能耗和废气排放,但会使汽车安全性能下降。因此,在汽车中使用大量的高强或超高强钢是兼顾轻量化和安全性的有效途径。延迟开裂是一种无征兆开裂现象,破坏性极大,在超高强钢使用前需要对其延迟开裂性能进行评价。本文通过弯梁延迟开裂试验研究DP780、DP980和DP1180三种超高强车用双相钢的延迟开裂性能。试验结果表明,DP780、DP980和DP1180钢的抗延迟开裂性能依次变差,DP1180钢的抗延迟开裂性能最差。此外,马氏体的含量和形貌都会影响延迟开裂性能。试验钢中马氏体形貌呈板条状,且含量越高,越不利钢的抗延迟开裂性能。

热镀锌DP钢奥氏体及临界区连续冷却组织演变规律

通过金相显微镜、热膨胀仪等分析手段研究了热镀锌DP钢奥氏体及临界区连续冷却组织演变规律。结果表明:实验钢成分设计决定了钢的淬透性和临界冷却速度,冷速大于15℃/s时,基本可得到F+M的双相组织。部分奥氏体化CCT曲线与完全奥氏体化CCT曲线形状相似,但前者相对于后者普遍上移和左移,且上移比较明显。

DP钢板非线性滞弹性力学行为及对回弹预测的应用研究

研究了高强钢板在大塑性变形下滞弹性变形的力学行为及其对冲压回弹预测精度的影响。为了精确描述双相DP钢板的滞弹性变形和各向异性硬化行为，对先进的非线性弹塑性集成本构模型包括Yoshida-Uemori非线性弹性模型、Yld2000-2d各向异性屈服准则和各向异性硬化（HAH）模型等进行理论分析；结合数字图像相关法（DIC）技术，采用单向加载一卸载循环实验标定随着塑性应变的增加弹性模量的滞弹性衰减参数；通过典型三维板材成形案例，即非对称DP780P型梁结构件采用实验验证分析滞弹性行为对回弹预测的影响。结果表明，采用考虑滞弹性衰减特性的本构模型，DP钢板冲压扭转回弹的预测精度得到明显提高。

临界区退火温度对Nb-Cr-RE系微碳DP钢组织及性能的影响

实验室设计了Nb-Cr-RE系微碳DP钢,利用扫描电镜以及拉伸试验机,观察与分析了退火温度对微碳DP钢组织与性能的影响.结果表明:微碳DP钢退火板主要由铁素体及其晶界上附着的细小马氏体所构成;随退火温度的上升,DP钢的抗拉强度先升后降,屈服强度逐渐降低,伸长率先增加后降低;铁素体再结晶越充分,晶粒尺寸分布越均匀,等轴化越明显,DP钢屈服强度越小,伸长率越高;另外高温退火时的较大尺寸短棒状碳化物会明显恶化伸长率.

两相区退火温度对DP钢组织和力学性能的影响

对800 MPa级别DP钢分别进行了780、800、820和840℃两相区退火温度试验,利用扫描电镜分析组织比例,研究对应的组织和力学性能检验结果。结果表明:随着两相区退火温度的升高,马氏体体积分数逐渐升高,马氏体晶粒尺寸逐渐增大,钢板的抗拉强度不断升高,伸长率呈逐渐下降趋势,在800℃DP钢力学性能良好,这与800℃时相对更好的组织比例、均匀的分布及晶粒尺寸相一致,说明两相良好配比及微观组织形态可以改善DP钢的塑性,进而获得最佳的强塑组合。在800℃的两相区退火温度时,强塑积可以达到1.83×10~4MPa·%,为800 MPa级别DP钢退火工艺提供了实际指导。

HC340/590DP钢板激光焊可行性分析

HC340/590DP双相钢在氧化性介质中具有优良的耐蚀性能和高温力学性能,其塑性和韧性较高,且不可淬硬,焊接性能较好。通过分析其化学成分、力学性能和焊接性,利用激光焊技术的1k W激光发生器、激光头、光学系统、机器人、控制系统、夹具系统和外围周边集成等组成的系统进行大量试验、检测及焊接过程控制,确定焊接参数为:焊接速度40 mm/s、功率1 k W、光斑直径0.6~0.8 mm,获得的焊接接头既能焊透又不塌陷,表面成形较好,熔宽合适,确保试件的焊接接头性能满足实际需要,达到生产化的目的。

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。

基于Gissmo失效准则的DP590双相钢和热成形钢的断裂特性研究

首先对车身上常用的DP590双相钢和热成形钢进行了6种不同应力三轴度下的试验研究,获取了材料的基本力学特性。使用Ludwike硬化模型获取了材料颈缩后的真实塑性应力-真实塑性应变曲线,并通过对比颈缩较小的纯剪切工况仿真模拟结果与试验结果验证了外插曲线的正确性。通过仿真逆向优化的方式,使用LS-OPT软件获取了可以描述材料非线性损伤的Gissmo失效模型参数。为快速准确地获取模型参数,提出了一种获取待优化参数初始值并采用不同应力三轴度区间开展模型系数优化的方法。最后,开展了未参与优化的60°拉剪和R 6缺口工况的仿真模拟,仿真结果与试验结果一致,从而验证了模型参数的正确性。

DP1180和S700MC异种高强钢激光焊接接头的组织和性能

采用激光搭接焊对DP1180和S700MC异种高强钢进行焊接,研究了焊接接头的微观组织和力学性能,并与DP1180同种钢焊接接头进行了对比。结果表明:DP1180和S700MC异种钢焊缝的横截面呈Y形,而DP1180同种钢焊缝的横截面呈V形;异种钢搭接焊接头的DP1180钢侧热影响区分别出现了软化和硬化现象,而S700MC钢侧热影响区只出现了较为严重的硬化现象,并没有明显的软化现象;在相同的熔宽条件下,DP1180和S700MC异种钢接头的拉剪力明显小于DP1180同种钢接头,但仍高于S700MC钢母材;所有接头的拉伸性能稳定,力学性能良好,并且同种钢和异种钢焊接均可通过增加焊长来提升焊接接头的承载性能。

冷轧双相钢DP590的连铸坯角部横裂纹研究

冷轧双相钢DP590连铸坯角部横裂纹给冷轧产品的质量带来很大困扰,导致其后续连退产品边部出现夹渣、翘皮或裂纹等缺陷。通过对连铸坯角部横裂纹部位进行观察,发现角部横裂纹发生在连铸坯的振谷部位,横裂纹向铸坯宽面和窄面有一定的延伸,发生横裂纹的振谷通常是不规则振痕,其形貌带有横向的凹陷特征。通过连铸坯的枝晶侵蚀试验发现,连铸坯发生角部横裂纹的部位,二次枝晶间距大,裂纹处的连铸坯表面冷却速率显著低于正常的连铸坯表面,这说明连铸坯坯壳冷却均匀性需要改善。并且裂纹附近有明显异常粗大的枝晶间距,通过电子探针检测发现这些异常粗大枝晶间存在硫、锰的富集现象,说明这是凝固过程中枝晶间发生断裂,富集锰硫溶质的钢液补充形成的。结合浇铸的结晶器热电偶测量温度趋势,判断该型保护渣控制传热能力以及渣膜的稳定性不足。通过优化保护渣和提高铸坯拉速,消除了连铸坯凹陷和角部横裂纹。

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。