论文部分内容阅读
超高强钢板热冲压成形工艺能够实现“白车身”轻量化的同时提高其防撞安全性,能很好地解决目前汽车制造业“节能”和“安全”两大问题。本文以宝钢产热冲压用1.8mm厚的BR1500HS钢板为研究对象,在钢板的奥氏体化工艺、Gleeble热模拟试验和热冲压过程数值模拟研究的基础上,研究了其热冲压成形工艺对成形件力学性能的影响,获得了优化的工艺参数。论文的主要结果如下:(1)研究了奥氏体化工艺对BR1500HS钢的淬火组织、奥氏体晶粒尺寸和力学性能的影响。获得的最佳奥氏体化工艺为920℃加热+5min保温,淬火后的BR1500HS钢的显微组织为均匀的板条马氏体,其抗拉强度高达1789MPa,延伸率达到7.5%,强塑积1.34×104 MPa·%。(2)采用Gleeble3500热/力模拟试验机获得了BR1500HS钢起始变形温度分别为900℃、850℃、800℃和750℃,终了变形温度700℃的高温非等温变形流变应力曲线,基于变形组织的观察,研究了其非等温变形行为。结果表明,非等温变形时的峰值应力明显高于文献报道的等温变形时的峰值应力;变形温度升高,钢在高温变形时的加工硬化率明显下降。在较高的起始温度(900℃)和应变速率下(15s-1)变形时,形变诱导的铁素体转变并不明显,但随着变形温度和应变速率的降低,形变诱导的铁素体转变明显增强。(3)基于高温变形的流变应力曲线,利用PAMSTAMP 2G软件对BR1500HS钢“V”型件的热冲压成形过程进行了热力耦合的仿真模拟。通过分析板料变形过程中的温度场和组织分布特性,研究了板料起始冲压温度和保压淬火时间对热冲压成形的影响。仿真结果表明,当BR1500HS的起始冲压温度高于750℃、保压时间15s时,零件的显微组织中马氏体含量高达90%以上,成形性能良好;当起始冲压温度为800℃、保压时间10s时,零件底部的马氏体含量仅为1.3%,当保压时间延长到15s时,零件各部位马氏体组织含量在98%以上。(4)根据奥氏体化工艺、热模拟试验和数值模拟结果,进行了BR1500HS钢“V”型件的热冲压成形试验研究。在本研究条件下,得到的合理的热冲压工艺参数为:920℃奥氏体化+5min保温,板料转移时间10s,起始冲压温度800℃,冲压速度100mm/s,保压吨位50t,保压时间15s,冷却水流速5mm/s。采用此工艺参数成形的零件尺寸精度高,基本无回弹,但侧边明显减薄,减薄率与模拟仿真得到的数据(25.0%)较为吻合,为21.1%;成形零件的组织主要为板条马氏体,热冲压件三个特征部位材料的抗拉强度均高于1500MPa,完全满足BR1500HS钢热冲压成形件的使用要求,也验证了仿真模型的正确性。