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、高強鋼熱成形件因其強度高，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、減少尾氣排放對環(huán)境的污染，從而被越來越多的應(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，抗拉強度1500MPa以上。然而，這種成形件仍然存在一些問題：碰撞性能較差，氫致延遲開裂和連接性能差等問題，且難以利用傳統(tǒng)冷切割工藝實現(xiàn)切割。使用性能和切割性能是一個矛盾體；在零件服役過程中，零件強度高可

2、以降低車身重量，延伸率高可以在碰撞過程中吸收更多的能量）；然而在切割過程中，零件強度低可以實現(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：零件強度柔性分布和高強塑積。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不同的階段提出了三種不同的變強度熱成形工藝方案：梯度

3、化加熱，梯度化冷卻和梯度化退火，并分別研究成形過程中的組織相變機理。結(jié)果表明三種工藝方案都可以實現(xiàn)熱成形件力學(xué)性能柔性分布；且不管采用何種相變機理和工藝過程，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

4、材料設(shè)計增大工藝窗口。⑶在熱成形淬火-動態(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，主要是通過開發(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，在冷卻過程中更容易產(chǎn)生殘余奧氏體。⑷在熱成形件切割過程中，為提高切割效率，根據(jù)零件的力學(xué)性能分布