（材料加工工程专业论文）b1500hs硼钢板再结晶过程数值模拟及实验研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：彳奎走( 强 日 关于学位论文使用授权的声明 啤 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名彳龃导师签名 山东大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r c t i i 第一章绪论l 1 1 引言1 1 2 热冲压成形工艺概述2 1 3 热冲压技术研究现状4 1 4 微观组织模拟技术的研究现状6 1 5 本文的主要研究内容8 第二章塑性成形原理及微观组织模拟理论基础9 2 1 冲压过程的塑性成形原理9 2 2 静态回复和再结晶1 0 2 2 1 再结晶形核理论1 0 2 2 2 晶粒长大的基本特征1 2 2 2 3 静态再结晶基本规律：1 2 2 2 4 晶界迁移速率方程13 2 2 5 再结晶动力学1 3 2 3 微观组织模拟研究方法一1 4 2 3 1m o n t ec a r l o 方法1 4 2 3 2 元胞自动机法1 5 2 3 3 基于有限元唯象法耦合模型的组织模拟1 6 第三章b 1 5 0 0 h s 硼钢板淬火实验研究1 7 3 1 实验用板材介绍1 7 3 1 1 含碳量对钢性能的影响1 7 3 1 2 合金元素对钢的淬透性能的影响1 8 3 2 硼钢淬火实验1 8 3 2 1 实验目的及安排1 8 3 2 2 实验设备简介1 9 3 3 显微组织分析2 0 3 4 奥氏体晶粒尺寸计算分析2 5 3 5 晶粒长大及再结晶数学模型2 7 3 6 晶粒长大激活能及动力学方程2 8 3 7 本章小结2 9 第四章晶粒长大和再结晶过程m o n t e c a r l o 方法微观组织模拟3 1 4 1 晶粒微观组织模拟3 1 目录 4 1 1p o t t s 模型3 l 4 1 2 蒙特卡罗方法解p o t t s 模型实现方法3 2 4 2 晶粒长大模拟模型及算法：3 2 4 2 1 晶粒长大基本特征3 2 4 2 2 晶粒长大模拟假设3 2 4 2 3 点阵的生成方法3 3 4 2 4 初始组织的生成方法3 5 4 2 5 能量赋值方法3 5 4 2 6 晶粒长大过程的组织演变模拟3 5 4 2 7 图像显示后处理技术3 6 4 3 再结晶模拟模型及算法3 8 4 3 1 再结晶微观组织演变基本模型3 8 4 3 2 再结晶微观组织模拟m cp o t t s 基本算法3 9 4 3 3 图像显示后处理技术4 0 4 4 晶粒长大过程模拟结果及分析4 0 4 4 1 模拟初始条件设定4 0 4 4 2 晶粒长大模拟结果分析4 1 4 5 再结晶过程模拟应用4 2 4 5 1 模拟初始条件设定4 2 4 5 2 再结晶微观组织模拟结果分析：一4 2 4 6 本章小结4 6 第五章基于d e f o r m 3 d 的单向热拉伸过程动态再结晶微观组织模拟一4 7 5 1 有限元法的选择4 7 5 2 单向热拉伸4 7 5 3 材料模型及其属性参数4 8 5 4 数值模拟结果4 9 5 4 1 应变量对动态再结晶晶粒尺寸的影响5 0 5 4 2 应变速率对动态再结晶晶粒尺寸的影响5 1 5 4 3 加热温度对再结晶的影响5 1 5 5 本章小结5 2 第六章结论与前景展望5 5 6 1 结论5 5 6 2 展望5 6 参考文献5 7 致谢6 3 m a s t e r sd e g r e e1 r e s i so fs h a n d o n gu n i v e r s n y c o n i e 一，i s a b s t r a c t i a b s t r a c t 亘! ： c h a p t e r ii n t r o d u c t i o n 1 1 1f o r e w a o r d l 1 2h o ts t a m p i n gt e c h n o l o g yo v e r v i e w 2 1 3h o ts t a m p i n gt e c h n o l o g yr e s e a r c h 4 1 4m i c r o s t r u c t u r es i m u l a t i o nt e c h n o l o g yo v e r v i e w 6 1 5p r i m a r yr e s e a r c hc o n t e n t so f t h i sp a p e r 8 c h a p t e r l ip l a s t i cf o r m i n gt h e o r ya n dm i c r o s t r u c t u r es i m u l a t i o nt h e o r y 9 2 1p l a s t i cf o r m i n gt h e o r yi nt h es t a m p i n gp r o c e s s 9 2 2s t a t i cr e c o v e r ya n dr e c r y s t a l l i z a t i o n 10 2 2 1r e c r y s t a l l i z a t i o nn u c l e a t i o nt h e o r y 11 2 2 2n l eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c so f g r a i ng r o w t h 1 2 2 2 3s t a t i cr e c r y s t a l l i z a t i o nr u l e 。1 3 2 2 4g r a i nb o u n d a r ym i g r a t i o nr a t ee q u a t i o n 13 2 2 5r e c r y s t a l l i z a t i o nk i n e t i c s 14 ；， 2 3m i c r o s t r u c t u r es i m u l a t i o nm e t h o d 15 2 3 1m o n t ec a r l om e t h o d 。l5 2 3 2c e l l u l a ra u t o m a t am e t h o d 15 2 3 3s i m u l a t i o nb a s e do nt h ef i n i t ee l e m e n ta n dp h e n o m e n o l o g i c a lm e t h o d c o u p l e dm o d e l 16 c h a p t e r l i ie x p e r i m e t a lr e s e a r c ho fb 15 0 0 h sb o r o ns t e e la f t e rq u e n c h i n g 17 3 1i n t r o d u c t i o no f s h e e tm e t a lu s e di nt h ee x p e r i m e n t 1 7 3 1 1i n f l u e n c eo fc a r b o nc o n t e n to ns t e e lp r o p e r t i e s 17 3 1 2e f f e c to f a l l o ye l e m e n t so nt h es t e e lh a r d e n a b i l i t y 1 8 3 2q u e n c h i n ge x p e r i m e n to f b o r o ns t e e l 18 3 2 1p u r p o s ea n dp l a no f t h ee x p e r i m e n t 1 8 3 2 2b r i e f i n t r o d u c t i o no f e x p e r i m e n t a le q u i p m e n t 1 9 i c o n t e n t s 3 3m i e r o s t r u c t u r ea n a l y s i s 2 0 3 4a u s t e n i t eg r a i ns i z ea n a l y s i s 2 5 3 5g r a i ng r o w t ha n dr e c r y s t a l l i z a t i o nm o d e l 2 7 3 6g r a i ng r o w t ha c t i v a t i o ne n e r g ya n dk i n e t i ce q u a t i o n 2 8 3 7c h a p t e rc o n c l u s i o n 2 9 c h a p t e r i v g r a i n g r o w t ha n dr e c r y s t a l l i z a t i o nm i c r o s t m c t u r es i m u l a t i o n i n m o n t e c a r l om e t h o d 31 4 1g r a i nm i c r o s t r u c t u r es i m u l a t i o n 3 1 4 1 1p o r t sm o d e l 3 1 4 1 2r e a l i z a t i o nm e t h o do fm o n t ec a r l of o rs o l v i n gp o t t sm o d e l 3 2 4 2g r a i ng r o w t hs i m u l a t i o nm o d e la n da l g o r i t h m 3 2 4 2 1b a s i cc h a r a c t e r i s t i c so fg r a i ng r o w t h 3 2 4 2 2s i m u l a t i o no fg r a i ng r o w t hh y p o t h e s i s 3 2 4 2 3m e t h o do fd o tm a t r i xg e n e r a t i o n 3 3 4 2 4m e t h o do fi n i t i a lo r g a n i z a t i o ng e n e r a t i o n 3 5 4 2 5e n e r g ye v a l u a t i o nm e t h o d 3 5 4 2 6m i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o ns i m u l a t i o no f g r a i ng r o w t hp r o c e s s 3 5 4 2 7i m a g ed i s p l a yp r o c e s s i n gm e t h o d 3 6 4 3r e c r y s t a u i z a t i o ns i m u l a t i o nm o d e la n da l g o r i t h m 3 8 4 3 1r e c r y s t a l l i z a t i o nm i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o nm o d e l 3 8 4 3 2m i c r o s t r u c t u r es i m u l a t i o no f m cp o t t sb a s i ca l g o r i t h m 3 9 4 3 3i m a g ed i s p l a yp r o c e s s i n gm e t h o d 4 0 4 4s i m u l a t i o nr e s u l t sa n da n a l y s i so fg r a i ng r o w t hp r o c e s s 4 0 4 4 1s i m u l a t i o no f i n i t i a lc o n d i t i o ns e t t i n g 4 0 4 4 2s i m u l a t i o nr e s u l ta n a l y s i so fg r a i ng r o w t h 4 1 4 5a p p l i c a t i o n so f r e c r y s t a l l i z a t i o np r o c e s ss i m u l a t i o n 4 2 4 5 1s i m u l a t i o no fi n i t i a lc o n d i t i o ns e t t i n g 4 2 4 5 2s i m u l a t i o nr e s u l ta n a l y s i so f r e c r y s t a l l i z a t i o np r o c e s s 4 2 4 6c h a p t e rc o n c l u s i o n 4 6 c h a p t e r vd y n a m i cr e c r y s t a u i z a t i o nm i c r o s t r u c t u r es i m u l a t i o nd u r i n gu n x i x i a lh o t n m a s t e r sd e g r e et h e s i so fs h a n d o n gu n i v e r s i t y s 仃e n c h i n gp r o c e s sb a s e do nd e f o r m 3 d 4 8 5 1f i n i t ee l e m e n tm e t h o dc h o i c e 4 8 5 2u n x i x i a lh o ts t r e n c h i n g 4 ； 5 3m a t e r i a lm o d e la n di t sp a r a m e t e r 4 9 5 4t h er e s u l t so f n u m e r i c a ls i m u l m i o n 5 0 5 4 1e f f e c to f s t r a i no nt h ed y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o ng r a i ns i z e 51 5 4 2e f f e c to fs t r a i nr a t eo nt h ed y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o ng r a i ns i z e 5 2 5 4 3e f f e c to ft e m p e r a t u r eo nt h ed y n a m i cr e c r y s t a u i z a t i o ng r a i ns i z e 5 3 5 5 c h a p t e rc o n c l u s i o n 5 3 c h a p t e r v ic o n c l u s i o n sa n do u t l o o k s 5 5 6 1c o n c l u s i o n s 5 5 6 2o u t l o o k s 5 6 r e f e r e n c e s - 5 7 童 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 3 1 1 i c 0 小t t e n t s i v 山东大学硕十学位论文 摘要 近年来，先进高强度钢板由于具有诸多优点而在汽车工业实际生产中得到越 来越广泛的应用。由于在常温下，强度的提高也意味着高强钢板变形抗力的增大， 成形困难，故采用超高强度钢板热冲压技术，以满足其成形要求。在先进高强度 钢板热冲压过程中，板料的机械性能很大程度上是由加工过程中其微观组织的变 化决定的。因而，研究先进高强度钢板热加工过程中微观组织演变规律，对于生 产工艺优化有着重要作用。本文以宝钢产b 1 5 0 0 h s 硼钢板为研究对象，结合淬 火实验、定量金相技术和微观组织模拟技术，研究其在加热过程中再结晶过程及 单向热拉伸过程中组织演化规律。 通过淬火实验，研究了板料加热温度和保温时间对其组织形态和晶粒尺寸的 影响，得到加热温度、保温时间与奥氏体晶粒尺寸的定量关系。根据实验数据分 析出b 1 5 0 0 h s 硼钢板奥氏体转变开始温度在8 2 0 8 5 0 之间，其奥氏体晶粒长 大激活能q = 8 0 9 6 9 k j m o l ，并得到奥氏体晶粒尺寸与奥氏体化温度及保温时间的 关系式，即其奥氏体晶粒长大动力学方程： 珑一历= 1 4 3 9 x 1 0 5 t e x p 一8 0 9 6 9 ( r t ) 根据再结晶和晶粒长大过程m o n t ec a r l op o r s 模型，编制一个模拟硼钢板加 热过程中晶粒长大和静态再结晶演化的程序，实现了晶粒微观组织演变的可视化 仿真模拟，揭示了对应的再结晶微观组织演变规律。模拟结果与实验结果比较吻 合，证明了该模型可以有效的模拟硼钢板加热过程中再结晶过程。 借助于有限元软件d e f o r m3 d ，本文对钢板在单向热拉伸过程中，不同变形 量、变形速度和温度下的微观组织演变过程进行了数值模拟，分析了单向热拉伸 过程中，应变量、应变速率和加热温度对动态再结晶组织演变规律的影响。模拟 结果表明，降低变形温度、提高变形速率和变形程度，有利于动态再结晶晶粒的 细化。 关键字：b 1 5 0 0 h s 硼钢板奥氏体化温度晶粒尺寸微观组织模拟 a b s t r a c t a b s t r c t i nr e c e n ty e a r s ，a d v a n c e dh i 曲s t r e n g t hs t e e l sh a v eb e e nm o r ea n dm o r ew i d e l y a p p l i e di nt h ea u t o m o b i l ei n d u s t r yd u et ot h e i rm a n ya d v a n t a g e s a si nt h en o r m a l t e m p e r a t u r e ，t h ei m p r o v e m e n to ft h es t r e n g t ho fs t e e lp l a t ea l s om e a n sd e f o r m a t i o n r e s i s t a n c ei n c r e a s e da n df o r m i n gd i f f i c u l t y a san e wp r o d u c t i o np r o c e s s ，h o t s t a m p i n gc a nh e l pt os o l v et h e s ep r o b l e m s i nt h ea d v a n c e dh i g hs t r e n g t hs t e e lh o t s t a m p i n gp r o c e s s ，t h ep l a t em i c r o s t r u c t u r ed e t e r m i n e si t sm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n d p h y s i c a lp r o p e r t i e s t h e r e f o r e ，t h er e s e a r c ho nt h em i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o ni nh o t f o r m i n gp r o c e s s e so fh i g hs t r e n g t hs t e e lp l a y sak e yr o l ei nt h ep r o d u c t i o np r o c e s s o p t i m i z a t i o n t h i sp a p e re m p l o y st h eb o r o ns t e e lp r o d u c e db yb a o s t e e l - b 15 0 0 h sa s t h eo b j e c to ft h ei n v e s t i g a t i o n o nt h eb a s i co fq u e n c h i n ge x p e r i m e n t s ，q u a n t i t a t i v e m e t a l l o g r a p h i ct e c h n i q u ea n dm i c r o s t r u c t u r e s i m u l a t i o nt e c h n o l o g y , t h el a wo f m i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o n so fr e c r y s t a l l i z a t i o ni nt h eh e a t i n gp r o c e s sa n du n i a x i a lh o t q u e n c h i n gp r o c e s s t h r o u g h t h eq u e n c h i n ge x p e r i m e n t s ，t h ee f f e c to fh e a t i n gt e m p e r a t u r ea n dh o l d i n g t i m eo nt h em i c r o s t r u c t u r ea n dg r a i ns i z ew e r es t u d i e d g e tt h eq u a n t i t a t i v er e l a t i o n b e t w e e nt h eg r a i ns i z eo fa u s t e n i t ea n ds u c hp r o c e s sp a r a m e t e r s o nt h eb a s i so ft h e e x p e r i m e n t a ld a t a , b 15 0 0 h sb o r o ns t e e la u s t e n i t et r a n s f o r m a t i o nt e m p e r a t u r ew a s 8 2 0 8 5 0 c ，w h i l ea u s t e n i t eg r a i ng r o w t ha c t i v a t i o ne n e r g yw a sq2 8 0 9 6 9 k j t o o l ， a n dg e tt h ea u s t e n i t i cg r a i ns i z ea n dr e l a t i o n s h i pt y p e ，n a m e l yt h ea u s t e n i t eg r a i n g r o w t hk i n e t i ce q u a t i o n ： d ：一珥= 1 4 3 9 x 1 0 5 t e x p - s 0 9 6 9 ( r t ) 】 a c c o r d i n gt ot h er e c r y s t a l l i z a t i o na n dg r a i ng r o w t hp r o c e s so f m o n t ec a r l op o t t s m o d e l ，ac o m p u t e rp r o g r a mi sc o m p i l e dt os i m u l a t eg r a i ng r o w t ha n dr e c r y s t a l l i z a t i o n e v o l u t i o np r o c e d u r ei nh e a t i n gp r o c e s so fb o r o ns t e e l t h i sp r o g r a mr e a l i z e dg r a i n m i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o no fv i s u a ls i m u l a t i o n , a n dr e v e a l e dt h ec o r r e s p o n d i n g r e c r y s t a l l i z a t i o nm i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o n t h es i m u l a t i o n r e s u l t sa n dt h ee x p e r i m e n t a l 山东大学硕士学位论文 r e s u l t sa l ec o m p a r e d , w h i c hi sp r o v e dt h a tt h em o d e lc a ne f f e c t i v e l ys i m u l a t et h e b o r o ns t e e ld u r i n gh e a t i n gr e c r y s t a l l i z a t i o np r o c e s s w i t ht h eh e l po ff i n i t ee l e m e n ts o f t w a r ed e f o r m 3 d ，w ec o n d u c t e dt h ep l a t e m i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o nu n d e rd i f f e r e n ts t r a i n ，s t r a i nr a t ea n dt e m p e r a t u r ei nt h e u n i a x i a lh o ts t r e n c h i n g p r o c e s s s t r a i n ，s t r a i nr a t ea n dt e m p e r a t u r eo nt h ed y n a m i c r e c r y s t a l l i z a t i o nm i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o ne f f e c t i nt h eh o ts t r e n c h i n gp r o c e s sw a s i n v e s t i g a t e di nt h i sp a p e r t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt or e d u c et h ed e f o r m i n g t e m p e r a t u r e ，i n c r e a s es t r a i nr a t ea n dd e g r e eo fs t r a i n ，t h ed y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n g r a i nr e f i n e m e n tw o u l db ef a c i l i t a t e d k e y w o r d s ：b o r o ns h e e ts t e e lb 1 5 0 0 h s ，a u s t e n i t e t r a n s f o r m a t i o nt e m p e r a t u r e ，g r a i n s i z e ，m i c r o s t r u c t u r es i m u l a t i o n m a b s t r a c t i v 山东大学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 近百年来，随着汽车工业蓬勃发展，汽车已经成为人们日常生活中必不可少 的交通工具，汽车人均保有量一直在持续增加。然而，随着能源危机和环境问题 的日益加剧，节能和安全已经成为汽车制造业发展的主要方向。在降低油耗，减 少排放的各种措施中，汽车轻量化成为了关键。有数据表明，汽车车重减轻1 0 ， 降低油耗可达3 7 t 1 1 。因而通过降低汽车车身重量以达到节能减排的效果， 已经逐渐成为一种趋势。 汽车轻量化的实现，主要依靠两种途径：第一是改进汽车结构，利用c a d 、 c a m 和有限元技术进行结构优化设计，在确保安全性能和基础功能的前提下， 尽可能减少材料使用；第二是零部件生产中尽可能采用轻量化的金属，如铝合金、 先进高强度钢等。众所周知，铝的密度仅相当于钢的1 3 ，在满足相同机械强度 的条件下，可以比钢减轻质量6 0 ，且具有不需防锈处理等优点。然而，铝的抗 凹陷性能比较差，用于汽车生产有着难以克服的弊端。不过有研究表明，当钢的 强度达到7 8 0 m p a 时，与相同质量的铝具有同等性能。为了适应这种发展趋势， 近年来，世界各大汽车厂生产中都逐步增加了高强度钢板的使用，尤其是在汽车 车身的生产中。为了在不增加车重的情况下，同时提高碰撞过程中的安全性，用 于车身的钢板应具有三个主要性能【2 】：( 1 ) 拉伸强度；( 2 ) 抗压痕性；( 3 ) 抗压缩断裂 强度。总之，车身用钢板只有在保证冲压成形性能的前提下，不断提高强度才能 满足时代要求。因而先进高强度钢( a d v a n c e dh i g hs t r e n g t hs t e e l ，a h s s ) 和超高 强度钢( u l t r ah i g hs t r e n g t hs t e e l ，u h s s ) 越来越得到重视，并大量应用于车身制 造。以美国通用汽车公司为例，2 0 年前，车身材料中7 8 皆采用低碳钢，至2 0 0 4 年低碳钢使用已降至4 0 3 1 。 传统的高强度钢板主要是通过固溶、析出和细化晶粒等手段来提高强度，而 相比之下，先进高强度钢是指通过相变进行强化的钢种，主要含有马氏体、贝氏 体和或残余奥氏体组织。双相钢( d p ) 、复相钢( c p ) 、相变诱导塑性钢( 耵冲) 、 马氏体钢( m a r t ) 等已在汽车上得到了广泛应用，被称为第一代高强度汽车用 钢。目前，阿赛洛、蒂森等钢铁企业正在积极开展孪晶诱导塑性钢( t w p ) 的 弟1 苹绪论 研究。该钢种具有非常高的塑性( 6 0 0 旷9 0 ) 和较高的强度( 6 0 0 , - - 1 0 0 0 m p a ) ， 高的硬化率，被称为第二代高强度汽车用钢【4 】。普通低碳钢板的拉伸强度一般为 2 8 0 3 2 0 m p a ，先进高强度钢板强度范围在5 0 0 1 6 0 0 m p a 之间。由此可见，先进 高强度钢板具有很高的抗拉强度，在同等强度要求下，可采用更薄的板材，从而 达到降低车重和油耗的效果。另外，先进高强度钢板具有较高的碰撞吸收能、良 好的成形性和较低的平面各向异性等优点。所以相对于常规钢种，先进高强度钢 可以在变形前承受更大的冲击力。 由于先进高强度钢板的上述特性，其在汽车轻量化项目中得到了广泛应用。 但是，高强度钢板强度高，同时也意味着板材变形抗力过大，材料的延伸率和成 形性能也大大降低，冲压成形过程中开裂、起皱、回弹过大导致形状不良等问题 越来越明显，传统的冲压成形工艺已难以满足生产需要。因此，一种新的板材成 形工艺一热冲压成形工艺应运而生。 1 2 热冲压成形工艺概述 热冲压技术的最早是由瑞典p l a n n j a 公司于1 9 7 7 年提出并申请了专利，最初 是用于刀片和锯片的加工生产。1 9 8 4 年瑞典s a a ba u t o m o b i l ea b 公司首次应用 于汽车零部件的生产【5 】。在世界范围内，热冲压技术生产的零件数一直在稳定增 长，尤其是近1 0 年内，发展迅速。有统计表明，2 0 0 7 年全年，世界热冲压硼钢 件的总产量已经突破l 亿件。汽车生产中使用到的热冲压件主要是承重和安全部 件，如前后保险杠、a 柱b 柱、门梁、边梁等( 如图1 1 ) 。 2 加强边粱 图1 1 热冲压用硼钢在汽车上的应用【6 】 山东大学硕士学位论文 热冲压成形工艺主要是利用金属在高温下，其塑性和延展性迅速增加，屈服 强度显著降低的特性，将板材加热至再结晶温度以上温度，通过模具使零件完成 冲压成形，同时利用模内冷却系统使工件在模具中冷却，获得在室温下具有均匀 马氏体组织的高强度结构件的技术。热冲压件在成形过程中发生相变，具有比常 规冲压件更高的抗拉强度和硬度，从而能在显著提高碰撞性能和疲劳强度的同时 降低汽车结构件重量。热冲压成形工艺流程见图1 2 。 甸q 甸 加热到曼氏体墨度冲压废形弗侠建冷却 ： 粥 移 ：门 ：囊化i ：广1 矿 皮；之生乡 ：i ，成形件强度阿 图1 2 热冲压成形工艺流程图 目前实际生产中，热冲压工艺主要分两种，即直接工艺和间接工艺f _ 刀。前者 是指将板材加热至均匀奥氏体状态后，完成模内成形同时淬火的过程；后者是指 将冷态预成形的部件加热后，再进行校正和淬火的工艺。 与传统冷冲压工艺相比较，热冲压工艺具有下列成形特点：板料变形抗力 小、塑性好、成形极限高、易于成形；成形过程对模具和机床的要求低；变 形工序数少，生产周期短；回弹大幅降低，形状精度高；高温下成形，导致 工件表面氧化严重，表面质量差。 热冲压技术的发展是依托在先进高强度钢板的研究开发之上的，国内外钢铁 企业都十分重视先进高强度钢板的研发工作。目前热冲压工艺中应用最多的钢种 是一种可淬火硼钢板，常见型号有：2 0 m n b 5 、2 2 m r t b 5 、3 3 m n c r b 5 、3 0 m n b 5 等。冷轧硼钢板初始金相组织为珠光体和铁素体，在再结晶温度以上加热并保温 一段时间可以得到比较均匀的奥氏体，经过淬火，使之发生马氏体转交，实现强 化。以2 2 m n b 5 为例，有研究表明，高温硼钢淬火实现马氏体转变的最低冷却速 率为2 7 k s ( s l ( 如图1 3 ) 。当冷速低于该值，图1 3 中虚线右移，组织中开始出 现贝氏体，并逐渐增多。 3 壹 第l 章绪论 图1 32 2 m n b 5 连续冷却转变曲线( c c t 曲线) 1 3 热冲压技术研究现状 先进高强度钢板热冲压成形