CSP工艺对热成形钢氢致延迟开裂性能影响

采用恒应力方法对比研究了薄板坯连铸连轧（CSP）和传统冷轧2种不同工艺生产的1 500 MPa级热成形钢的氢致延迟开裂（HIDC）行为,结果显示CSP工艺生产的热成形钢具有较高的门槛应力值。扫描电镜（SEM）断口分析显示在不同充氢条件下两种钢的断裂机制表现为沿晶+准解理混合特征。使用氢渗透方法测量两种钢的扩散动力学参数,发现WHF1500-CSP钢具有较低的氢扩散系数和较高的氢陷阱密度。透射电镜下观察了2种钢析出相,发现WHF1500-CSP中的析出相更为细小和弥散。分析和讨论了WHF1500-CSP中析出相对氢扩散动力学的影响以及对延迟开裂行为的影响。     

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。     

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。     

低碳硼钢的氢致延迟断裂特性

15MnVB高强度螺栓是经热处理和酸洗、镀锌等表面处理后投入使用的。镀锌是钢吸氢的主要环节。本文叙述了用ITHAC—11型快速定氢仪对热处理及表面处理后的15MnVE钢中含氢量的测定情况、含氢量及去氢退火工艺对缺口试样延迟断裂的影响,指出15MnVB钢具有很大的氢脆敏感性,通过200℃、3～4小时去氢处理可获得良好的抗氢致延迟断裂性能。     

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。     

基于25%偏置碰撞工况下2000 MPa级热气胀成形A柱的轻量化研究

基于正面25%偏置碰撞工况，通过建立数学模型进行仿真分析，以2 000 MPa级热成形钢替代A柱1 500 MPa级热成形钢，对于材料结构成形方式以热气胀成形方式替代传统热成形方式，在某车型A柱结构上实现了轻量化设计。通过小偏置碰撞性能模拟分析，得出A柱使用2 000 MPa级热成形钢方案满足性能要求；通过成本对比分析，由于零件数量的减少，A柱使用2 000 MPa级热气胀成形整体方案的单车成本及零件质量均有下降。分析结果表明，基于2 000 MPa级热气胀的A柱轻量化设计方案具有可行性，可实现单车成本降低10.51元，与原A柱相比质量降低27.5%，具有良好的经济效益及轻量化效果，同时应用热气胀成形方法减小了A柱腔体截面，使A柱障碍角减小22.2%，有效改善了A柱视野盲区。     

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...     

薄铝硅镀层热成形钢应用技术研究

新型的薄铝硅镀层热成形钢在抗拉强度、屈服强度以及伸长率不变的情况提升了折弯角性能，在汽车应用中具有一定优势。对1 500 MPa薄铝硅镀层热成形钢进行了应用性能研究，包括成形性能、焊接性能、腐蚀性能、胶粘性能。结果显示，减薄铝硅镀层对成形性没有影响，提升了材料的焊接性能，腐蚀性能有所下降，但是总体满足设计要求，胶粘性能也无明显变化。因此，可以推进薄铝硅镀层热成形钢在车身上的批量应用。     

薄镀层热成形钢激光填丝焊的焊缝特征及性能

为降低镀覆在钢板表面的铝硅镀层对激光接头的不利影响,采用薄镀层热成形钢材料配合激光填丝焊技术,获得了焊缝内铝质量分数小于1%的激光填丝焊接头。对该接头进行了宏观及微观组织分析,发现热成形后焊接接头组织被全马氏体组织取代,避免了软化现象。力学性能分析表明,热成形前后试样的抗拉强度从约570 MPa提高到约1 500 MPa,接头的薄弱环节位于母材,高速拉伸对接头的抗拉强度没有不良影响,而断裂伸长率受影响较大。     

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,...     

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...     

1800MPa级热冲压钢的研究

以DIL805型热膨胀仪和Gleeble3500热力模拟实验机为平台,利用热膨胀法结合金相法,分别研究了新开发1 800 MPa级热成形钢B1800HS的静态连续冷却转变曲线和10%变形量下的动态连续冷却转变曲线,并对不同冷却速度下的显微组织和硬度变化进行了观察和检测分析,用于指导热成形试验的工艺参数制定。     

DP800高强钢板的点焊工艺性能研究

对800MPa级国产双相钢板（DP800）进行了电阻点焊工艺研究,并对点焊部位进行金相分析、显微硬度分析、剪切试验及扫描断口分析。双相钢板点焊接头的断裂方式以韧性断裂为主;最佳工艺参数为焊接电流11000A、焊接时间30周波、焊接压力0．25MPa。     

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。     

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。     

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...     

首钢低屈强比高塑性980MPa级冷轧双相钢研究

基于首钢生产线条件,采用C、Si、Mn合金体系开发低屈强比980 MPa级冷轧双相钢,并对力学性能、显微组织及退火过程中合金扩散进行分析。结果表明该双相钢屈强比可低至0.5及以下,80 mm标距延伸率达到16%。开发钢的显微组织由铁素体与(34±2)%的马奥相组成。相变动力学分析结果表明,无论加热温度为760℃或800℃,该钢种在快冷前奥氏体含量趋于一致,由此可知工业生产中双相钢的性能对退火温度波动不敏感。     

2000MPa热成形车门防撞梁开发与性能研究

为了满足纯电动汽车车身的轻量化需求,采用新型2 000 MPa热成形钢替代传统22Mn B5进行车门防撞梁的轻量化设计。为验证2 000 MPa热成形车门防撞梁的应用可行性,采用LS-DYNA软件对整车进行侧面碰撞仿真分析,结果显示碰撞侵入量、侵入速度和关键零部件的塑性应变均符合设计要求。经热冲压仿真分析,2 000 MPa热成形车门防撞梁符合工艺要求,软模和硬模阶段研究了不同的加热设备和工艺参数对2 000 MPa热成形车门防撞梁组织和拉伸力学性能的影响,结果显示加热温度930℃,保温时间300 s和330 s,转移时间约12 s,可实现热成形后的抗拉强度≥2 000 MPa的性能目标。将前后车门防撞梁分别置于万能试验机上进行零件三点弯曲性能检测,结果显示前车门防撞梁三点弯峰值力大于25 k N,后车门防撞梁三点弯峰值力大于29 k N,远高于10.01 k N的设计目标值。经过2 000 MPa热成形车门防撞梁和车门内板的点焊工艺参数优化和连接设计优化,满足了前后车门系统的开闭耐久性能要求。在保证整车侧碰安全性能的情况下,2 000 MPa热成形车门防撞梁比采用传统22Mn B5质量减轻11.7%,实现显著的轻量化效果。     

38SiMnVB弹簧钢的强韧化与应用研究

为了使38SiMnVB钢在超高强度下具有较高的塑韧性，研究了其马氏体组织在回火转变过程中的组织结构和力学性能变化，通过研究组织结构和力学性能变化的规律探讨钢的强韧化机制，为制定最佳的弹簧热处理工艺提供依据。研究结果表明，38SiMnVB钢的马氏体回火组织结构变化与回火温度和回火时间有关，对钢的力学性能和断裂机制产生了明显的影响，因此可以通过控制回火温度和回火时间获得高强度、高塑韧性，使钢得到强化与韧化，最终确定了优化后的热处理工艺。     

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。