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第三代汽车中锰钢力学性能与成形参数探究
| 论文题名： | 第三代汽车中锰钢力学性能与成形参数探究 |
| 关键词： | 汽车工程;中锰钢;力学性能;成形参数 |
| 摘要： | 随着时代发展，汽车的安全指标、轻量化指标越来越受到重视，目前汽车的70％的结构由钢铁组成，没有好的钢板就没有好的汽车。第三代汽车中锰钢的强塑积在20GPa％～50GPa％之间，兼顾材料强度和材料塑性有助于提高汽车的被动安全。钢板的强化机理中只有晶粒细化的方式可同时提高材料强度和塑性，其他三种方式均以牺牲塑性为代价提高强度，因此超细晶钢板是能够满足车用第三代钢板中的最优选择，也是未来发展的核心。 目前对第三代汽车中锰钢板的研究多集中在在钢板的冶金工艺和冷轧、镀锌技术方面，工业生产中的温热成形技术参数的研究尚属空白。本文探究了第三代中锰钢TG钢的基本材料参数并与第一代车用高强钢22MnB5进行对比;研究温热成形工艺参数加热温度、保温时间、开始淬火温度对样件性能的影响，并以抗拉强度、伸长率、材料硬度作为评价指标，设计L16(45)的正交试验表格对实验结果进行优化分析。 1)第三代汽车中锰钢TG钢原始金相为超细晶铁素体，由于晶粒细化作用其常温抗拉强度高达726.3MPa，强塑积可达到31.09GPa％;高温下断口形貌为大而深的均匀韧窝，具有良好的吸能性。TG钢中锰元素的添加有效抑制珠光体形核，提高奥氏体稳定性，在较低的淬火冷却速度下也可得到马氏体微观组织。材料的硬化指数最高可达0.547，具有良好的冲压成形性;由于晶粒超细晶化，板料基本不存在厚向异性差异，材料脱碳层厚度仅为板材厚度的0.2％，有效板厚极高，材料的淬火性能良好。 2)正交试验结果表明:开始淬火温度是影响材料硬度、伸长率的显著因素，加热温度为影响材料抗拉强度的显著因素。材料最优温热成形生产工艺为:加热至840℃，保温4min，冷却至500℃的目标冲压温度开始淬火，一般模冷即可得到致密的超细晶马氏体组织，对冷却速率无严格要求。 3)传统热成形零件经常发生破裂的原因在于模具冲压的复杂应力下，各位置相变驱动力差异明显使得马氏体相变分布不均。利用优化工艺参数制取汽车B柱，宏观上没有出现开裂现象，硬度在450HV左右，延伸率在11.5％左右明显高于传统热冲压工艺制成的硼钢（8％左右）样件。测量各位置微观金相形貌，超细晶马氏体分布均匀，差异不明显。因此第三代钢的市场前景广阔，为提升汽车安全性能做出贡献。 本研究内容与北京钢铁研究总院合作，为第三代汽车中锰钢TG钢的温热成形技术参数的确定提供了理论依据和实践指导，为未来第三代钢板的有效应用做出贡献。 |
| 作者： | 靳菲 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 常颖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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