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.

卷取工艺对22MnB5钢氧化铁皮组织演变及酸洗的影响

以22MnB5热成形钢在不同热履历下的氧化行为作为研究对象,使用EBSD等技术对氧化铁皮物相进行了表征,运用热轧热履历模拟、酸洗电化学实验等研究手段对热轧卷取工艺对22MnB5氧化铁皮组织演变及酸洗的影响进行了研究。结果表明,卷取温度影响22MnB5的氧化铁皮结构和内氧化的产生倾向,进而对其酸洗性能造成影响。卷取温度越高,氧化铁皮越难以酸洗,内氧化倾向增加,酸洗时间增加,表面粗糙度增大。卷取温度低于600℃有利于提高22MnB5热轧板的酸洗效率和酸洗后的表面质量。

淬火配分对工程机械用22MnB5钢组织与性能的影响

将工程机械用22MnB5钢奥氏体化后,分别进行直接淬火,淬火至不同配分温度(305,330℃)保温不同时间(10,20,30,60,80,100,120 s)后淬火(一步法淬火配分),淬火至330℃再升温至405℃保温20 s后淬火(两步法淬火配分)处理,对比研究了淬火配分工艺对试验钢组织和性能的影响。结果表明:一步法淬火配分试样主要由马氏体和碳化物组成,配分时间为60 s时碳化物数量较多、尺寸较小;两步法淬火配分试样主要由板条马氏体、碳化物和少量块状马氏体组成,且残余奥氏体分解更完全、碳化物尺寸更大;直接淬火试样由淬火板条马氏体和少量碳化物组成;一步法淬火配分试样的抗拉强度随着配分时间延长逐渐减小,断后伸长率先增大后减小,强塑积先减小后增加再减小,在配分时间为60 s时断后伸长率和强塑积达到最大;直接淬火试样、两步法淬火配分试样、一步法淬火配分试样的强塑积依次增加。

汽车用超高强度25MnB钢的热变形行为及本构方程

在MMS-200热模拟试验机上对25MnB钢进行了单轴等温热压缩实验,得到了25MnB钢在温度为850~1150℃,应变速率分别为0.01、 1、 10和30 s^(-1),最大真应变为0.7时的真应力-真应变曲线。结果表明:在低应变速率下,材料主要软化机制为动态再结晶,高应变速率下材料变形机制为加工硬化-动态回复。通过引入Zener-Hollomon参数,利用应力-应变数据建立了修正的Arrhenius型本构方程,峰值应力状态下25MnB钢的热变形激活能为297.376 k J·mol^(-1),在峰值应力本构方程的基础上,将应变对材料常数的影响纳入本构分析中,通过对比实验数据和预测数据,使用相关系数和平均绝对相对误差评估了所建立本构方程的适用性,结果表明考虑应变补偿的本构方程对25MnB钢的流变应力有着良好的预测性。

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。

22MnB5/DP590不等厚单脉冲电阻点焊接头组织

通过显微组织观察和硬度测试等方法,采用单脉冲电阻点焊连接技术研究不同的焊接时间和焊接电流条件下不等厚度22MnB5/DP590点焊接头组织特征及其变化规律,并利用JMatPro热力学模拟软件对DP590和22MnB5母材的电阻率和导热率等热物理参数进行计算。结果表明,点焊接头的熔核区为粗大的板条马氏体;两侧热影响区按照原奥氏体晶粒大小可分为粗晶区和细晶区;当焊接电流为8.5 kA、焊接时间为160 ms时,22MnB5侧的热影响区出现液化裂纹;随着焊接时间的增加,熔核直径先增加后下降,母材两侧的压痕率均增加,且22MnB5侧的压痕率大于DP590侧的压痕率,熔核向DP590侧偏移;随着焊接电流的增加,熔核直径增加,压痕率先增加后保持不变,熔核偏移有所改善;熔核区和热影响区显微硬度高于母材,其中22MnB5热影响区显微硬度最高。

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)。

热成形加热速率对22MnB5钢组织和性能的影响

22MnB5是常见的热成形高强钢,广泛应用于汽车车身,可减轻车身质量,提高汽车抗冲击和防温性。随着用户对热成形零件生产效率要求的不断提高,特别是感应力加热,火焰直燃加热等快速加热技术的推广应用,热减形加热速率快速提升到120℃/s。为了考察不同加热速率对22MnB5钢热成形后的组织和性能的影响规律,利用淬火膨胀仪、扫描电子显微镜(SEM)和拉伸试验机,分别对加热冷却过程中的热膨胀曲线、热成形后的微观组织和力学性能进行了测定。结果表明,随加热温度升高,试样冷却组织由铁素体向马氏体、贝氏体转变,且150℃/s加热速率下组织中贝氏体和铁素体含量要高于10℃/s加热速率的试样;且当加热速率从10℃/s提高到150℃/s时,22MnB5钢在950℃仍然能够完全奥氏体化,但是冷却试样的条件屈服强度、抗拉强度、断后伸长率都有所下降,分别降低了334 MPa、56 MPa、0.9%。

22MnB5冷轧边部裂口缺陷分析及控制

文章对22MnB5钢种冷轧边部裂口缺陷的宏观形貌及特殊特性进行了详细描述。利用电子显微镜观察分析了缺陷的微观组织,钢带裂口较多的一侧充斥着大量的贝氏体;边部的晶相组织与钢带中间位置有很大的区别,推断出导致裂口产生的根本原因是钢带宽度方向上组织不均,组织不均导致在冷轧加工过程中钢带受力不均,从而使钢带边部撕裂,产生边部裂口缺陷。利用便利的信息化条件对冷、热轧的生产过程进行了还原,通过数据收集和分析找出缺陷产生的可能原因。再通过生产试验对冷轧压下率进行了调整,对热轧层冷冷却过程包括层冷水温度、超快冷喷嘴等进行了综合调整。经过冷轧、热轧联动调整后,大大降低了缺陷发生的概率,保证了冷轧产线生产过程的稳定。

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。

22MnB5热成形工艺及应用技术

出于节能减排、增加燃油经济性和满足日益严厉的安全法规的需要,超高强度钢热冲压成形零部件在汽车上身的应用比例逐年增加。详细介绍了22MnB5钢热冲压工艺参数的设计规范,及裂纹失效问题的控制。为保证淬火后零件微观组织中马氏体含量≥95%,抗拉强度≥1500 MPa的要求,奥氏体化加热温度应控制在900~950℃、淬火冷却速度≥30℃/s;模具设计时需进行导热量计算及导热系统结构设计,保证热冲压零件的成形减薄率<15%、弯曲角圆弧半径R≥13 mm;为抑制应力集中导致的开裂,系统导热量在整个零件表面分布应均衡一致,导热水管外壁距模具型腔表面的垂直散热距离应均匀一致为10 mm,零部件热处理后显微组织中应减少马氏体粗大化,避免混晶。

34MnB5稳定杆疲劳开裂分析

34MnB5空心稳定杆在疲劳测试时发生开裂。试验结果表明,样品的裂纹源位于焊缝处。焊缝处的金相组织以氢脆敏感性极高的马氏体为主,且裂纹源附近区域存在晶粒粗大现象。样品裂纹源处的断口主要呈沿晶开裂形貌,且晶粒上布满细小韧窝。结合焊缝组织推测该样品的断裂行为应为氢致开裂。通过EBSD分析发现,氢促进位错面滑移,使沿晶断口、氢致裂纹周边存在明显高应变区;氢致裂纹大多沿着大角度晶界扩展,并在小角度晶界附近停止延伸。

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。

扭力梁横梁用22MnB5材料淬回火工艺研究

文章通过对不同淬回火工艺条件下材料的硬度、微观组织、机械性能的研究分析,得到了扭力梁横梁用22MnB5钢的热处理工艺窗口:860−890℃保温10−30 min淬火、210−225℃保温1−2 h回火。过低的淬火温度有奥氏体化不充分的风险,过高的淬火温度和保温时间将导致奥氏体粗化或局部长大。回火温度的升高促进碳原子脱溶析出形成析出相,但过高的回火温度使马氏体基体软化,降低抗拉强度。

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。

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。

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。

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。

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.

超高强度硼钢38MnB5的热冲压工艺研究

利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜、万能拉伸试验机对2.2 mm厚的38Mn B5钢在不同加热温度和不同保温时间工艺参数下,对微观组织、原始奥氏体晶粒粒径和力学性能进行研究,制定出最佳的热冲压工艺参数。研究结果表明:当保温时间一定时,随着加热温度的升高试样抗拉强度逐渐增强,在950℃时达到峰值,随着温度继续升高,抗拉强度降低;当加热温度一定时,随着保温时间的加长,原始奥氏体晶粒不断长大,试样抗拉强度随时间增加而增加,在10 min时达到峰值,保温时间继续加长,抗拉强度降低;38Mn B5钢在加热温度为950℃和保温时间为10 min的工艺参数下,得到最佳力学性能。抗拉强度达到2 061 MPa,屈服强度达到1 421 MPa,断后伸长率为7%。