微合金化1800 MPa热成形钢的成分设计及强韧性研究

利用热力学计算软件Thermo-Calc对Nb、Ti含量变化对其碳氮化物析出的影响规律进行计算，确定了1 800 MPa热成形钢的成分。对该热成形钢的平衡相图、主要析出相的析出温度、特定相中元素含量随温度的变化、析出相的长大行为进行了计算，得到了该材料的主要相组成和相变特征基础数据。对微合金1 800 MPa热成形钢的力学性能和三点弯曲性能进行了检测，结果表明其具有良好的强韧性。利用电子背散射衍射技术（EBSD）对热成形钢淬火后的组织进行了表征，结果表明细小的奥氏体晶粒和细小的马氏体块（Block）是1 800 MPa热成形钢具有高强韧性的主要原因。最后采用充氢+慢拉伸的方法检测了热成形钢的延迟断裂敏感性，表明在充氢时间小于2 h的条件下，热成形钢具有优异的延迟断裂敏感性。     

热成形钢及热冲压零件的氢致延迟断裂

超高强度钢的开发和应用是汽车轻量化和提高安全性的重要途径,1500 MPa及更高强度的高性能热成形钢的开发和应用是关键,超高强度热成形钢及热冲压零件的氢脆风险必须要重视并且避免.介绍了氢脆现象的发现、氢脆的概念、氢脆的机理,并试图用氢致局部塑性增加及晶界脱聚相结合的机制来解释热成形钢的氢脆开裂现象,进而综述了抑制氢脆的...     

热成形钢极限冷弯性能及零件碰撞断裂指数关系研究

采用了3种同厚度、不同成分及工艺的铝硅镀层热成形钢制造热冲压成形零部件,并进行零件的落锤冲击测试评价,采用碰撞断裂指数C_Index分析3种材料制备的零件抗开裂能力,并分析了C_Index与材料本身相关力学性能的关系,发现,随着热成形钢的极限尖冷弯角度增大,C_Index值显著提高,而C_Index值与热成形钢的强度和延伸率没有显著的关联。分析了热成形钢的极限尖冷弯失效的机理,铌微合金化提升了热成形钢极限尖冷弯角度,进而提升了热冲压成形零件的抗碰撞开裂能力。     

摩托车重要部件延迟断裂研究

摩托车许多关键部件需气体渗碳淬火,同时还要进行机械加工,在生产过程中一旦有氢陷阱就会在使用过程中导致延迟断裂。延迟断裂是环境氢从工件表面沿晶界进驻晶界并向内扩散,氢原子在此聚集,并在应力作用下最终导致沿晶界开裂。为此,在设计摩托车重要部件时,要避免使用氢含量高的材料,在加工过程中要严格控制工艺参数,防止氢迁移和扩散。     

1000 MPa级冷轧双相钢氢致延迟开裂性能研究

采用电化学充氢、慢拉伸试验、热脱附氢检测装置(Thermal Desorption Spectroscopy,TDS)分析以及扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)方法对汽车用1 000 MPa级别双相钢(DP980)的氢致延迟开裂行为进行研究。结果发现,DP980组织结构为铁素体、马氏体双相组织,同时在基体中含有大量Nb Ti析出相。随着充氢电流密度从0 m A/cm²增加到16 m A/cm²,试样内部氢含量从0.68×10^-6mg/kg提高至2.10×10^-6mg/kg,氢致延迟断裂敏感系数由3.1%增加至5.4%。采用扫描对断口进行分析,断口状态呈现韧窝状,不具有显著的氢脆敏感性。可以看出,DP980随氢含量增加氢脆敏感性增加。     

汽车用先进高强度钢显微组织表征和第一性原理研究

汽车轻量化和安全性能提升需求,促进先进高强度钢在汽车领域的广泛应用。然而,高强度钢使用过程中常发生氢致延迟断裂现象,造成不可预知的脆性断裂。因此,研究氢原子在基体中的扩散机制,有助于深入理解氢脆机理。本试验利用扫描电镜(Scanning Electron Microscope, SEM)、X射线衍射仪(X-Ray Diffractometer, XRD)、能谱仪(Energy Dispersive X-ray Spectrometers, EDS)、透射电镜(Transmission Electron Microscope,TEM)等技术手段对比材料的显微组织差异进行研究,并利用热脱附分析(Thermal Desorption Analysis, TDA)技术和U型弯方法分析两种钢的抗氢脆性能,最后用第一性原理研究完成材料中Cu析出相界面处的氢陷阱分析,验证Cu析出相对抗氢脆性能的积极作用。研究表明,氢原子会被束缚在Cu析出相界面处由4个铁原子和1个Cu原子共同构建的四面体间隙中,并且证实四面体间隙的能量比八面体间隙低,更容易俘获氢原子。该结论有助于解释氢在材料基体中的扩散方式、氢陷阱...     

CR1500HF镀锌热成形钢点焊接头性能研究

采用电阻点焊工艺研究模压淬火态CR1500HF镀锌热成形钢焊接接头性能,分析不同工艺参数对焊点接头性能的影响,并比较了镀锌涂层和裸板热成形钢焊接工艺窗口。结果表明,镀锌板焊接工艺窗口为1.2～1.6 kA（裸板的焊接工艺窗口为1.4～1.8 kA）。且随着电极压力的增大,焊接电流逐渐增大;焊接过程中镀锌板熔核中并未出现液态金属致脆(Liquid Metal Embrittlement,LME)现象。     

微合金化超高强热成形车门防撞梁性能验证

将某新开发的微合金化1.8 GPa热成形钢牌号与传统钢牌号进行了从材料到零件级的安全性能测评。结果表明：相比于普通钢种，微合金化1.8 GPa热成形钢基于组织细化、第二相析出、残余奥氏体三大关键因素，具有更加明显的安全性优势。建立了2种材料的动态断裂模型，微合金钢在相同应力状态下具有更高的极限断裂应变，显示了更强的断裂抗力。对2种1.8 GPa热成形及1.5 GPa高强钢车门防撞梁进行了落锤冲击试验，微合金钢1.8 GPa热成形车门防撞梁有更加优异的抗碰撞侵入及碰撞吸能性能。     

管状扭力梁横梁性能的对比研究

国内外管状扭力梁横梁的选材主要可分为两类:高强度复相钢和热成形钢。文章针对某一车型开发要求,分别以超高强复相钢CP800和热成形钢22MnB5为原材料,研究不同工艺路线下扭力梁横梁性能的差异。研究结果表明,22MnB5材料横梁拥有更高的强度和表面硬度,横梁本体具有更高的疲劳强度,但焊接后焊缝热影响区软化严重,容易引起失效开裂;而CP800材料横梁有更稳定的焊缝硬度分布,同时兼具较高的强度、硬度,因而拥有更优良的抗疲劳性能。     

基于汽车安全的热冲压成形技术优化

研究了铌微合金化的热成形钢及其构件的性能,论述了钢材弯曲吸能性能与汽车被动安全的关系,并引入能够满足汽车碰撞综合要求的新的热成形钢的合金成分设计,新成分设计的关键是用Nb微合金化技术细化热成形钢的马氏体组织,或者Nb微合金化的同时去除传统热成形钢中的B元素和Ti元素。结果表明,采用新技术可以大幅度提高热成形钢及其构件的弯曲角和冲及吸能值,并可以有效避免氢致延迟断裂。     

高强度零部件延迟开裂组织敏感性机理的探讨

汽车高强度零部件的种类很多,其中有一类零件承受着组织转变或装配工艺带来的持续恒定的应力,在特定的组织和应力的作用下具有延迟开裂的倾向,同时也具有对氢的敏感性。这种延迟开裂的首要或是必要的条件是对马氏体及其不充分回火组织的敏感性,本文从其组织晶粒的不稳定性、各向异性、晶界的滑移条件等方面讨论了高强度零部件延迟开裂的机制和滑移模型,对这类延迟开裂的理解及问题的解决有一定的意义。     

PHS1500热成形钢高温变形行为及其本构关系

通过热模拟拉伸试验研究了PHS1500热成形钢在600-800℃、0.001 s~(-1)-1 s~(-1)条件下的高温变形行为,以SELLARS模型理论为基础,建立了流变应力本构方程。分析高温应力-应变曲线表明,在高的应变速率和低的变形温度条件下,变形机制以加工硬化为主,峰值流变应力较大;在较低的应变速率及高温下,以动态软化为主,峰值流变应力相对较低。建立了本构模型,通过对比发现,本构方程预测结果与实测值吻合较好。     

基于1800MPa级热成形钢的车门防撞梁轻量化设计分析

使用1800 MPa级热成形钢代替1500 MPa级热成形钢,通过减薄料厚对车门防撞梁进行轻量化设计.在1500 MPa级车门防撞梁的生产模具上进行相同厚度的1800 MPa级车门防撞梁的试制,通过三点弯曲试验进行零件抗弯曲性能评价.根据试验条件及试验数据建立仿真分析模型并进行材料卡标定.根据公式对车门防撞梁进行减薄设...     

铌微合金化热成形钢的最新进展

结合作者的近期研究结果以及业界同行的研究,从乘用车和商用车应用两个角度,对1500～2000 MPa铌微合金化的热成形钢开发及性能研究进展进行了总结分析,发现当Nb含量(质量分数)>0.03％时,钢材晶粒细化显著,晶粒尺寸可以达到传统热成形钢晶粒尺寸的1/3～2/3,甚至更小;在传统的热成形钢中添加Nb或者复合添加后,...     

低碳高强度汽车板ZJ510L力学性能及强化机理

介绍了珠钢电炉CSP工艺下生产低碳高强度汽车梁用钢板ZJ510L的生产工艺，试验研究了薄板坯连铸连轧生产低碳高强度汽车梁崩钢板ZJ510L显微组织和力学性能特征，并分析了ZJ510L钢板组织细化与强化的主要原因。结果表明：成品板显微组织细小，强度和伸长率较高，许具有良好的成形性能和低温冲击韧度，可以满足汽车生产的要求。     

摩托车链条延迟碎裂的分析

摩托车链条套筒和链板断裂属氢延迟断裂,原因是环境氢从套筒和链板表面沿晶界进驻晶界并向内扩散,氢原子在内部聚集,在链轮齿根径向跳动力的作用下沿晶界开裂。防止链条套筒和链板断裂应采取：1）淬火回火后的套筒和连接板,应即时去应力回火;2）淬火后立即回火并适当延长回火时间,脱氢效果显著;3）原材料组织均匀,夹杂物少并细化,可增加脱氢效果;4）链轮、链条传动副中2个零件的精度应相互制约;5）提高链条的耐磨性能。     

某汽车横梁变强度热成形工艺设计及有限元仿真

针对某汽车横梁零件,设计了变强度热成形工艺方案并确定了相关工艺参数。通过有限元仿真的方法,对零件成形性、微观组织、力学性能和回弹量进行了预测,结果表明:该汽车横梁变强度热成形零件成形性好,无开裂起皱风险;零件硬区组织以马氏体为主,抗拉强度高于1500 Mpa;软区组织以贝氏体为主,抗拉强度约为750 Mpa;过渡区宽度为14 mm～16 mm;回弹量最大回弹量为3.0 mm,该零件回弹量结果可用于指导后续的模具回弹补偿。     

热处理对低层状析出气阀钢LF6性能的影响

研究了不同热处理制度对一种新型的低层状析出（阀钢LF6性能的影响）试验表明，不同固溶温度处理，LF6钢的层状析出量不同；高温长时时效后，LF6钢的层状析出低于21-4N钢，而高温抗拉强度和高温持久强度都高于21-4N钢。     

正交异性钢板-薄层RPC组合桥面基本性能研究

为了解决正交异性钢桥面铺装层破损及钢桥面结构疲劳开裂2类病害问题,提出了一种新型正交异性钢板-薄层超高性能活性粉末混凝土（RPC）组合桥面结构体系。基于某大桥建立有限元模型,并对比计算了纯钢梁和组合桥面结构中桥梁主缆索力和桥面系应力状态;同时,开展了足尺条带模型静载试验。研究结果表明：采用新型钢-RPC组合桥面结构后,钢面板及纵肋中应力明显降低且最大降幅超过70%,而主缆索力几乎不增加;RPC层开裂前的拉应力可达42.7MPa,远高于其在实桥荷载作用下10.08MPa的拉应力;该新型钢-RPC组合桥面结构可提高桥面系的刚度,降低钢桥面结构中的应力,从而能够基本消除钢桥面疲劳开裂的风险。     

屈服强度550 MPa级高强度高成形性钢板的开发研究

针对薄板坯连铸连轧的工艺特点,研究了薄板坯连铸连轧钢板生产中V在连铸、均热、轧制和冷却各工艺环节的析出规律,以及微合金沉淀析出对变形奥氏体再结晶和铁素体相变的影响。并利用V微合金化技术,采取相应的生产控制工艺,成功地开发了屈服强度550MPa级高强钢板。开发的V微合金高强钢板具有优异的韧性、冷成形性能和良好的焊接性能,完全满足汽车、半挂车、工程机械行业的冲压成形及焊接性能的要求。