【《热成型技术概述》1700字】

热成型技术概述1.1热成型背景介绍随着能源危机和环境问题的日益严重，汽车轻量化已成为地球产业发展的必然之路。车身强度的提高不能单纯提高汽车的防护性，但同时也要减少车身的负荷，这就需要在保证汽车本身安全性能的前提下，实现车身的轻量化、节能和减排。为了满足车身高强化的活动要求，有序地产生了先进的高强度钢和先进的零部件成型方法。在制造1000MPa以下的汽车零部件时，先进的高强度钢如双相钢、TRIP钢和TWIP钢等区域单位广泛使用。但一旦强度达到1000MPa以上，如果用标准的冷冲压成形方法生产超高强度部件，可能会出现超高强度钢成形性能差、尺寸精度差和部件反弹严重、模具寿命缩短等技术问题。在新的成形工艺的配合下，热冲压成形技术不仅解决了古代高强度钢冷冲压成形的问题，而且还提高了成形部件的强度和精度，因此成为汽车领域的首选技术。十九世纪八十年代，热成型技术开始用于汽车行业，最初是由位于卢勒的一家瑞典公司Plannja专有的[8,9]。1.2热成型工艺热冲压成形是将新成形的板材加热到900℃左右，以使其充分奥氏体化，随后将板材加热到冲压模具内，用冷却系统冲压成形，而在模具内冷却终止，板材组织从奥氏体到马氏体的转变，从而得到超高强度的热成形元件。热冲压成型也被称为模压淬火。未加热的热成型板的强度为500~600MPa，但当热压成型并快速终止和冷却时，其强度将达到1500MPa以上。图1.1为热冲压成形过程示意图。图1.5热成形过程示意图在观察中，有两种形式的热成型工艺：直接热成型和间接热成型。直接热成型主要用于组装变形程度较小的元件，即直接加热板材直至奥氏体化，然后快速转移到模具中进行成型。间接热成型主要用于制造具有较大拉伸深度或复杂形状的工件，即通过在冷成型模具中对板材进行第一次成型，将其成型至九成或更多，然后在加热和奥氏体化时将预成型的元件转移到热成型模具中进行最终成型。间接热成型方法的预成型有利于减少模具和材料之间的相对位移，从而减少模具表面的温度下降。在上个世纪中期，美国国家航空航天局（NASA）以及美国不同地区和核工业部门已经对高强度钢的热冲压技术进行了分析。1973年，NorrbottensJernver开发了用于汽车部件组装的热成型技术；1975年，Volv开发了热冲压部件的相关性并将其用于汽车模型；从2000年起，大量的热冲压件被用于汽车车身生产；自19世纪90年代以来，安赛乐米塔尔钢铁公司一直在进行热冲压技术的工业化，并开发了铝硅涂层密封钢板USIBOR1500及其改进版1500P系列，目前已被广泛使用[10,11]。1.3热成型用钢斯韦里奇的SSAB公司已经开发并制造了可热跟踪淬火的原子数5号钢板以及20MnB5、27MnCrB5、30MnB5、33MnCrB5、38MnB5等。另外，欧洲、日本、朝鲜半岛以及其他国家和地区的一些钢厂也可能大量生产热成型钢[12]。22MnB5是最常见的热成型钢，如表1.1所示为世界主要钢厂生产的22MnB5钢的化学成分。表1.1世界主要钢厂的22MnB5钢板的化学成分生产厂家CMnSiPSCrTiBArcelorMittal0.251.40.350.0250.0080.30.050.004ThyssnKrupp0.251.40.40.0250.010.50.050.005Salzgitter0.251.40.30.020.0050.20.050.0035POSCO0.251.40.30.020.010.250.050.003522MnB5因为是汽车热成型的主要钢种，其中的Mn成分会增加板材的机械性能，提高其淬透性[13]；其中C成分的加入会对稳定奥氏体部分起到很好的作用，有效降低热成型方法内的能量消耗，从而降低新的成型温度，同时，热成型钢内的C原子甚至可以初固溶强化初固溶间隙。但是，高C含量会削减板材的附着性能。对于热成型的部件，其本身就很坚固，希望与车身连接的点状附件，碳含量一般应在0.25%以下，以确保其优良焊接性能。在板材中加入微量B是为了大大提高其淬透性；在热成型时，B可以聚集在初级固溶体晶界，这可以有效避免在整个热成型和转移过程中形成初级固溶体。B对原生固溶体形成机制有2个主要的抑制作用：一个是B降低了原生固溶体晶界能量，因此不同的是，B的加入会在钢内形成Fe2(3CB)6颗粒，这可能会阻止原生固溶体成核，但是，C的含量程度会对B的淬透性产生影响，一旦C的含量低，会有效提高淬透性，一旦C的含量超过0.8%，B的淬透性影响就消失了。当加热温度过高时，B在固溶体晶粒中呈原生固溶体分布，因此B在原生固溶体中的存在不能提高钢板的淬透性，即化学元素钢的奥氏体化温度只是略高于Ac3的目的。由于B和N会简单地混合产生化合物，像Al和Ti这样的部分，区域单位额外简单地与N结合，应该在新成型的钢中增加。一方面，它将阻