高性能金屬板料汽車結(jié)構(gòu)件熱成形及切割工藝研究.pdf

1、高強(qiáng)鋼熱成形件因其強(qiáng)度高，可在保證車身安全性的前提下降低車身重量，降低能源消耗、減少尾氣排放對(duì)環(huán)境的污染，從而被越來(lái)越多的應(yīng)用到汽車工業(yè)中。傳統(tǒng)的熱成形淬火工藝主要分為三個(gè)階段：奧氏體化，成形淬火和切割。這種成形工藝得到的零件性能均一，抗拉強(qiáng)度1500MPa以上。然而，這種成形件仍然存在一些問(wèn)題：碰撞性能較差，氫致延遲開(kāi)裂和連接性能差等問(wèn)題，且難以利用傳統(tǒng)冷切割工藝實(shí)現(xiàn)切割。使用性能和切割性能是一個(gè)矛盾體；在零件服役過(guò)程中，零件強(qiáng)度高可

2、以降低車身重量，延伸率高可以在碰撞過(guò)程中吸收更多的能量）；然而在切割過(guò)程中，零件強(qiáng)度低可以實(shí)現(xiàn)室溫下模具切割，提高生產(chǎn)效率，降低切割成本。為此，在保證強(qiáng)度的前提下提高熱成形件的延伸率，主要有兩種思路：零件強(qiáng)度柔性分布和高強(qiáng)塑積。在保證零件使用性能的前提下，為提高零件的切割效率，根據(jù)熱成形件強(qiáng)度分布，提出熱成形件混合切割工藝。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)傳統(tǒng)熱成形淬火工藝的三個(gè)不同的階段提出了三種不同的變強(qiáng)度熱成形工藝方案：梯度

3、化加熱，梯度化冷卻和梯度化退火，并分別研究成形過(guò)程中的組織相變機(jī)理。結(jié)果表明三種工藝方案都可以實(shí)現(xiàn)熱成形件力學(xué)性能柔性分布；且不管采用何種相變機(jī)理和工藝過(guò)程，軟化區(qū)最終的微觀組織都是以鐵素體為主，珠光體或貝氏體和馬氏體為輔的混合組織。⑵在熱成形淬火-靜態(tài)碳配分工藝中，板料與模具的接觸狀態(tài)不均一（接觸存在先后順序，接觸壓力不同），導(dǎo)致板料冷卻路徑不一致，最終的淬火溫度不均勻（力學(xué)性能不均勻）。故淬火溫度的均勻控制是該新工藝的關(guān)鍵，或者通過(guò)

4、材料設(shè)計(jì)增大工藝窗口。⑶在熱成形淬火-動(dòng)態(tài)碳配分工藝中，淬火溫度和配分溫度不是恒定的；且根據(jù)不同條件下成形件的力學(xué)性能分析，該種新工藝對(duì)于淬火溫度不敏感，成形件力學(xué)性能分布比較均勻。然而該種工藝下成形件的力學(xué)性能不如“熱成形淬火-靜態(tài)碳配分工藝”；如果需要提高其力學(xué)性能，主要是通過(guò)開(kāi)發(fā)新的材料，降低材料中碳跨越“馬氏體/奧氏體界面”的激活能，在冷卻過(guò)程中更容易產(chǎn)生殘余奧氏體。⑷在熱成形件切割過(guò)程中，為提高切割效率，根據(jù)零件的力學(xué)性能分布