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探究奥氏体冷轧中锰钢成形性能

收藏本文 2024-03-14 点赞:4324 浏览:12470 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:节能减排是汽车工业进展的主要方向,而轻量化是可行且有效的一条途径,但是又不能由此牺牲汽车的安全可靠性,由此进展超高强度钢就是大势所趋了。然而一般随着钢铁材料强度的上升,成形性能会大大降低。由此开发具有良好成形性能的高强钢就显得很有必要。在以“多相(Multi-phase)、亚稳(Meta-stable)、多尺度(Multi-scale)"(简称M3)为特点的组织调控论述的指导下,中国钢研率先研制出了含有大量奥氏体相的基体为超细晶组织的奥氏体、铁素体双相钢组织的强塑积30GPa%以上的第三代汽车用钢。本论文主要对第三代汽车钢的成形性能进行了探讨。本论文探讨的第三代汽车用钢为化学成分为(质量分数,%)为C0.1,Mn5.0,P0.008,S0.002,N0.003,实验材料在太原钢铁集团工业试制生产,经过热轧,罩退和冷轧处理,最终钢板的厚度约为1.8mm的冷轧板。在两相区逆转变退火获得含有大量奥氏体相的基体为超细晶组织的奥氏体、铁素体双相钢组织后,利用金相、SEM、EBSD、XRD等仪器和浅析策略对试验钢的组织结构进行表征,通过室温板拉伸试验对力学性能进行测量,通过间接成形试验包括扩孔实验、拉深实验、杯突试验和烘烤硬化实验对冷轧中锰钢板的基本成形性能进行评价。本论文还基于有限元数值模拟技术利用板料成形CAE软件Dynaform对扩孔、拉深和杯突试验历程进行了数值模拟和浅析。结果表明:通过逆转变退火温度和保温时间能够制约逆转变奥氏体的体积分数,冷轧中锰钢获得了含有大量亚稳奥氏体基体为超细晶铁素体的双相钢组织,超细晶晶粒尺寸为0.3~0.6μm;冷轧中锰钢的强度达到804.5MPa~1275MPa,塑性达到25%~41.5%,强塑积达到30GPa%以上。同时冷轧中锰钢也拥有良好的成形性能,特别在650℃保温10min时扩孔率达到了83%,极限拉深比(LDR)达到了2.05,杯突值达到了10.218,烘烤硬化值为50MPa。模拟结果显示拉深模拟能较好地反应实际成形历程,扩孔和杯突模拟值要略低于实测值,可以为以后的工程实际运用提供借鉴。浅析认为高含量亚稳奥氏体相的TRIP效应和超细的晶粒尺寸是获得优异力学性能的基础,而成形性能与亚稳奥氏体含量密切相关。对扩孔性能来说,奥氏体体积分数约6.7%-12%左右时能够获得较好的扩孔性能。以力学性能上看,非均匀延伸率高的扩孔率也高;对拉深性能来说,奥氏体体积分数约12%左右时能够获得较好的极限拉深性能。两相区退火形成的γ纤维织构提升了r值同时提升了深冲性能;对胀形性能来说,奥氏体体积分数约12%-18%左右时能够获得较好的胀形性能。力学性能上体现为较好的断后延伸率能够获得较高的杯突值。以模拟仿真和实际基本成形实验,我们可以得出新型冷轧中锰钢相比传统TRIP钢和DP钢具有优良的成形性能,它将是是一种优异的具有广阔运用前景的汽车钢材料。关键词:冷轧中锰钢论文亚稳奥氏体论文奥氏体逆转变论文力学性能论文成形性能论文

    摘要3-5

    Abstract5-10

    第一章 绪论10-18

    1.1 课题探讨背景和探讨作用10-13

    1.1.1 探讨背景10-12

    1.1.2 探讨作用12-13

    1.1.3 课题来源13

    1.2 冷轧中锰钢的探讨近况13-15

    1.3 模拟仿真技术在板料成形性能浅析中的运用15-17

    1.4 本论文探讨目的和内容17-18

    1.4.1 探讨目的17

    1.4.2 探讨内容17-18

    第二章 实验材料与策略18-32

    2.1 实验材料18-21

    2.1.1 材料设计思路18-20

    2.1.2 材料生产工艺20-21

    2.2 试验策略21-32

    2.2.1 实验设备21

    2.2.2 试验退火工艺21-22

    2.2.3 微观组织22-23

    2.2.4 力学性能试验23-26

    2.2.5 成形性能实验26-29

    2.2.6 模拟仿真探讨29-32

    第三章 冷轧中锰钢的组织结构与力学性能32-48

    3.1 引言32

    3.2 退火温度对冷轧中锰钢组织和力学性能的影响32-40

    3.2.1 冷轧中锰钢不同退火温度下的组织32-38

    3.2.2 冷轧中锰钢不同退火温度下的力学性能38-40

    3.3 退火时间对冷轧中锰钢组织和性能的影响40-46

    3.3.1 冷轧中锰钢不同保温时间下的组织结构40-43

    3.3.2 冷轧中锰钢不同保温时间下的力学性能43-46

    3.4 重新奥氏体化后对冷轧中锰钢组织与力学性能的影响46-47

    3.4.1 重新奥氏体化后的组织46

    3.4.2 重新奥氏体化后的力学性能46-47

    3.5 小结47-48

    第四章 冷轧中锰钢的基本成形性能48-72

    4.1 引言48

    4.2 冷轧中锰钢的各向异性48-54

    4.2.1 力学性能各向异性48-50

    4.2.2 杯形件的形状畸变及消除办法50-52

    4.2.3 冷轧中锰钢各向异性指数r值与织构浅析52-54

    4.3 冷轧中锰钢的扩孔性能54-59

    4.3.1 冷轧中锰钢与传统汽车钢扩孔性能比较54-55

    4.3.2 保温时间对冷轧中锰钢的扩孔性能的影响55-57

    4.3.3 退火温度对冷轧中锰钢的扩孔性能的影响57-59

    4.4 冷轧中锰钢的拉深性能59-64

    4.4.1 逆转变奥氏体对拉深性能的影响59-62

    4.4.2 织构对拉深性能的影响62-64

    4.5 冷轧中锰钢的杯突性能64-66

    4.6 烘烤硬化性能66-70

    4.7 小结70-72

    第五章 有限元数值模拟浅析72-86

    5.1 引言72

    5.2 冲压成形中材料不足的探讨72-75

    5.2.1 材料本构模型72-74

    5.2.2 材料参数与成形条件对冲压成形历程的影响74-75

    5.3 拉深试验模拟75-79

    5.3.1 模型建立与拉深试验模拟75-76

    5.3.2 结果浅析76-79

    5.4 扩孔试验模拟与浅析79-82

    5.4.1 模型建立与扩孔试验模拟79-80

    5.4.2 结果浅析80-82

    5.5 杯突试验模拟与浅析82-84

    5.5.1 模型建立与拉深试验模拟82

    5.5.2 模型结果浅析82-84

    5.6 小结84-86

    第六章 结论86-88

    致谢88-90

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