新一代高延性热冲压成形钢开发

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为了保证安全性,同时使汽车轻量化以降低油耗和排放,汽车用钢向高强度发展已成为必然趋势,但高强钢冷成形困难,回弹无法避免,因此出现了热冲压成形技术,热冲压成形可有效解决强度与成形性间的矛盾。目前应用的22MnB系全马氏体热成形件强度达到1500MPa,但延性通常7%。为了增加延性而又不影响强度,通过成分设计,使实验钢在当前热冲压成形的冷却条件下发生部分贝氏体相变,由生成的无碳下贝氏体板条间的残余奥氏体的TRIP效应来提高延伸性。  本文理论研究了实验钢中各合金元素的作用,同时实验研究了实验钢的相变行为和贝氏体反应时间,本文还重点研究了加热温度、加热保温时间和冷却速度对实验钢组织性能的影响。在此基础上本文通过现场模具冷却成功地开发出综合性能良好的1500MPa级高延性热冲压成形用钢,论文主要研究成果如下:  (1)理论计算发现各合金元素对A1温度影响很小。实验钢中影响A3温度的主要是C、Si、Mn和Al,C和Mn使A3温度下降,Si和Al使A3温度上升,其中C和Al的作用较大。  (2)理论计算证明Al是实验钢中唯一增加贝氏体相变驱动力的合金元素,增加Al能大幅度提高相变驱动力,促进贝氏体相变,加快贝氏体反应速率。实验钢快冷到450℃进行等温贝氏体转变,其贝氏体反应结束时间仅为16s。  (3)加热温度过高容易导致晶粒粗大和钢板表面过烧,实际热成形加热温度不会超过1000℃,故不宜采用过高的加热温度。当加热温度在970℃到1000℃时,实验钢的强度在1500MPa左右,延伸率在14%左右,强塑积在21000MPa·%左右,综合性能良好。保温时间增加,晶粒粗大且增加了生产周期,降低生产效率,在保证奥氏体化的前提下不宜采用过长的保温时间。  (4)当冷却速度增加时,实验钢贝氏体含量减少,大部分奥氏体在低温下转变为马氏体。由于奥氏体向贝氏体转变的驱动力较大,且贝氏体反应很快,即使是在很大的冷却速度下,都会发生部分贝氏体相变。当冷却速度为50℃/s时,实验钢获得1060MPa的抗拉强度,15.8%的延伸率和16748MPa·%的强塑积,具有较好的力学性能。
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