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高强度汽车钢的热机械性能与相变研究以及典型汽车零件的热成形制造
| 论文题名： | 高强度汽车钢的热机械性能与相变研究以及典型汽车零件的热成形制造 |
| 关键词： | 汽车零件;超高强度钢;马氏体相变;热处理技术;塑性成形工艺;热机械性能 |
| 摘要： | 高强度钢，超高强度钢作为汽车车身结构件的制造材料，可以在保证结构件高安全性的同时大幅度降低零件重量，从而实现汽车的节能减排。热成形作为一种新型的坯料成形工艺，将热处理与塑性成形相结合，很好地解决了高强度钢板在成形过程中所出现的回弹问题，保证了零件的成形精度。然而，这种新型的坯料成形工艺有待于进一步的研究，在热成形工艺原理研究的基础上，掌握工艺参数对热成形零件性能的影响规律，并开发出相应的热成形装备。 以武汉钢铁(集团)公司所开发的高强度热成形钢WHT1300HF为实验材料，在以下几个方面开展了研究：(1)高温等温条件下的热机械性能；(2)形变参数(形变温度，形变速率，形变量等)对微观组织转变和形貌的影响；(3)一步法淬火-配分热处理工艺对残余奥氏体含量和室温机械性能的作用。与此同时，利用WISCO-华中科技大学联合实验室研制的热成形实验线，制备了东风S30乘用车B柱，并对热成形零件的微观组织和力学性能进行分析。通过上述研究，本文得到如下结果和结论： (1)在等温拉伸过程中，增加形变温度和形变速率分别明显降低和提高流变应力水平和加工硬化指数。基于Arrhenius形式的本构模型，对等温拉伸真实应力-应变曲线进行了拟合，得到了WHT1300HF高强度钢的力学本构方程，其计算相对误差小于5.15％，适用于热成形零件的设计和有限元数值分析。 (2)增加奥氏体等温形变量，有利于铁素体的缺陷形核，促进了形变奥氏体向铁素体转变；奥氏体的形变强化导致马氏体相变阻力增大，马氏体相变开始温度(M S)下降，细小晶粒数量和小角度晶界数量增多。增加奥氏体等温形变(40％)速率同时促进了马氏体和铁素体相变；但马氏体体积分数和小角度晶界数量减少，细小晶粒数量增多。降低等温形变温度加剧了奥氏体的形变强化，导致MS温度下降，马氏体体积分数、小角度晶界比例减少，细小晶粒数量增多，铁素体含量明显增加。 (3)由于WHT1300HF的含Si含量偏低(0.25wt％)，等温(250℃，300℃，350℃)碳分配(30，60，90s)导致马氏体基体中析出-碳化物，未转变奥氏体中无法形成碳富集，最终造成室温下残余奥氏体含量很少；但是对其强塑积有所影响，经过300℃碳配分60s后，最大强塑积为17.6GPa％。 (4)自主研制的热成形实验线由电伺服机械压力机、活动托架式数控加热炉、坯料传送装置组成，并采用实时同步协同控制策略对其进行控制，保证了操作的安全性和高效率。所制造的东风S30热成形B柱微观组织均匀，平均抗拉强度为1489MPa，平均延伸率为6.87％，力学性能和尺寸精度均符合白车身要求。 |
| 作者： | 刘凯 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 李箭 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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