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热冲压成形开发与工艺研讨

文章出处:daxin989 人气:发表时间:2021-07-13 10:50

热冲压成形开发与工艺研讨
 
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在传统22MnB5成分基础上增加Cr、Mo等化学元素,开宣布热冲压专用新钢种22MnMoB资料,并经过金相显微镜、显微硬度计、电子拉伸实验机等设备对22MnMoB资料进行资料功能、资料连续冷却改变曲线(CCT)、热处理工艺功能测验,经过中试线、热冲压模具等设备测验资料的工艺参数、试制热冲压零件并测验零件功能。试制成果显示,新开发的22MnMoB资料具有良好的抗短时高温氧化功能、成形淬火后资料安排纤细、强度级别与原有22MnB5适当,但总延伸率大大进步。
 
1 前语
      2009 年,我国汽车产销量已跃居世界第一,汽车工业已成为名符其实的支柱产业。汽车产量、保有量增多,一起也带来了能耗、安全和环保方面三大问题,汽车轻量化是解决环保、节能的有用手法,高强度钢板的热冲压成形技能就是一种既能下降车身分量,又能进步安全功能的轻量化手法。因为B元素能够进步钢材的淬透性,因而目前,遍及使用的热冲压成形硼钢是22MnB5 裸板或以22MnB5 为基板的镀层板。经热冲压成形并淬火后,22MnB5 资料的抗拉强度为1 500 MPa 左右,屈从强度1 100~1 200 MPa,总延伸率(A50)在6%~7%。国内目前只要少量厂家供应22MnB5 裸板资料,各大钢厂也正在22MnB5 资料基础上,开发新式的热冲压成形用B钢资料。
 
      22MnB5热冲压成形硼钢与传统的高强钢或先进高强钢相比,强度有了较大程度的进步,但总延伸率大大下降,依然有进一步进步综合功能的可能性。进步热冲压成形硼钢使用强度的难点在于进步强度的一起怎么确保良好的延伸率和屈强比,以及进步钢材在短时高温下的抗氧化功能。通常情况下,随马氏体钢强度的进步,资料延伸率会有所下降。为确保热冲压成形硼钢具备高的延伸率及抗高温氧化功能,在资料成分微调与工艺规划上,考虑进步强度的一起,确保高的延伸率和屈强比。通常情况下,22MnB5一般在930~950 ℃加热3~5 min,虽然时刻很短,若没有维护气氛的话,板料出炉—运送—成形进程中会产生大量的氧化皮,氧化皮的数量越多,对模具磨损及抛丸处理的难度越大。因而热冲压成形硼钢在成分和工艺上需考虑进步资料抗氧化功能的办法。
 
     本文在22MnB5基础上经过合理增加Mo、Cr 等合金元素,开宣布热冲压用新式B钢,并经过金相显微镜、显微硬度计、拉伸实验机、Gleeble 热模拟实验机、热冲压中试线、热冲压简易模具等手法,对新开发的22MnMoB资料进行微观安排、力学功能、工艺功能、工艺参数测验,选用22MnMoB资料试制典型零件,对样件进行了资料功能检测、尺度查验等。
 
2 实验方法
 
2.1 实验资料
 
     依据传统22MnB5规划新式热冲压B钢成分规模,经电炉(E.AF )+精粹(LF + VD)冶炼+连铸+热轧至4 mm+冷轧至1.8 mm(退火),比照钢选用商业化生产的22MnB5 裸板资料,经剖析和测验的发明钢与22MnB5化学成分如表1 所示。
 
2.2 力学功能实验
 
     将冷轧退火后的板材切开成方形板材400 mm×400 mm板材,将板材在加热炉中880~950 ℃保温3~5 min 进行奥氏体化,之后快速出炉,经过保压模具淬火到90~150 ℃后空冷至室温,比照钢仍选用相同的热成形工艺。然后将发明钢与比照钢加工成A80非份额试样,进行室温拉伸实验,试样尺度如图1 所示。一起在淬火后的板材上切开金相试样,并对安排进行晶粒度评级。将新式B钢与22MnB5试制的样件进行资料力学功能测验,验证新式B 钢与22MnB5的强度、硬度及延伸率等,样件拉伸试样选用30 mm标距的非份额试样,试样尺度如图1 所示。
 
2.3 氧化功能实验
 
     以国内某车型前防撞梁为研讨目标,其中样件尺度为1 100 mm×200 mm×100 mm,样件规划分量为4.2 kg,开展新式B钢与22MnB5资料抗氧化功能比照实验。将新式B钢与22MnB5选用的热成形工艺为930 ℃保温3~4 min 快冷至150 ℃出模,加热进程中炉内无维护气氛,选用机械手运送热坯料,成形冷却,然后整理模具及坯料上一切的氧化皮(不包括运送进程中掉落的氧化皮),将新式B 钢与22MnB5重复3 次实验,氧化皮分量在精度为0.1 mg的AL204 型精细电子天平上称量。零件坯料形状及3D数模如图2 所示。
 
3 实验成果及剖析
 
 
      新式B钢及22MnB5资料热处理前力学功能如表2 所示。由表2 可知,热处理前资料安排为铁素体+珠光体,新式B钢因为加入了Mo、Cr 等合金化元素,屈从强度略高于22MnB5。选用金相法+膨胀法测验新式B钢的资料连续冷却改变曲线(CCT)、Ac1点及Ac3点,如图3 所示。
 
      由图3能够看出,新式B钢临界冷却速度为15 K/s,Ms点为370 ℃,Mf点为244 ℃,Ac1点为699 ℃、Ac3点为800 ℃。文献[8]中给出了22MnB5资料临界冷却速度为33 K/s,新式B钢中加入了Mo、Cr 等合金元素,下降了资料临界冷却速度,进步了资料的淬透性。
 
      新式B钢及22MnB5资料经过固体淬火后力学功能如表3 所示,资料微观安排及真应力-真应变曲线如图4、图5 所示。由图4 能够看出,新式B 钢与22MnB5 资料经固体淬火后安排均为全马氏体,已确保淬火后资料的强度,结合表3 的数据能够得出,新式B钢经固体淬火后得到比22MnB5 更均匀、纤细的马氏体安排,总延伸率也高于22MnB5。这是因为新式B钢中加入了微合金化元素Nb,细化晶粒,为热冲压用结构件和安全件供给高强度的一起,得到了更高的延伸率,具有更为宽广的使用前景。
 
       新式B钢及22MnB5试制冲压后氧化皮分量及样件功能如表4 所示。从实验成果能够看出,由新式B 钢试制的样件因为在钢中增加了Mo、Cr 等合金元素,相对于22MnB5试制样件而言,在没有维护气氛的条件下,极大地进步了资料的抗氧化功能,成形后样件外表亮光。一起,新式B钢试制样件与22MnB5样件抗拉强度适当,总延伸率大大进步,在确保热成形安全件和结构件高强度的一起,进步了零件塑性变形才能。二手冲床回收?
 
      选用新式B 钢及22MnB5 资料试制的样件如图6 所示。新式B钢在无维护气氛的条件下,经过930 ℃保温3 min 后经模具快速冷却成形,外表较亮光,氧化皮少,而22MnB5 资料在相同的条件下,外表呈黑灰色,氧化较严重。
 
      经过激光扫描仪重建试制样件3D 数模,并经过Geomgic Qualify软件将重建的数模与原规划模型进行比照,如图7 所示。比对成果发现,除了样件边部有纤细翘曲之外,样件模型与规划彻底吻合,主体部分的偏差小于0.5 mm,满足零件精度规划要求。
 
 
4 结语
     1)在22MnB5 基础上经过增加Mo、Cr 等合金元素,将新式B钢临界冷却速度下降到15 K/s,与传统22MnB5相比,进步了资料的淬透性。
 
     2)经过增加Nb等微合金元素,细化晶粒,在确保新式B钢资料热冲压后高强度的一起,大大进步资料的延伸率,确保零件具有良好的塑性变形才能。
 
      3)资料在930 ℃保温3 min处理进程中,Mo、Cr的氧化物有用抑制基体Fe 元素氧化,在无维护气氛的条件下,大大进步了资料抗短时高温氧化功能。
 
      4)新式B 钢经过合理增加合金元素,与传统22MnB5资料相比,进步了资料的塑性变形才能和抗高温氧化功能,在热冲压职业具有宽广的使用前景。
 

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