基于熱沖壓成形的汽車超高強度鋼力學性能分析

基于熱沖壓成形的汽車超高強度鋼力學性能分析

汽車行業對實現汽車輕量化、減少汽車燃油消耗、提高汽車安全性的目標要求十分緊迫。在汽車零部件的制造過程中，采用超高強度鋼替代傳統合金鋼是實現該目標的一種有效措施。但是，超高強度鋼在室溫下的變形能力很差，塑性變形的范圍很窄，對其沖壓往往需要較大的沖壓力，而且容易出現板件的開裂，沖壓成形后的零部件易出現回彈。因而，近些年出現了針對超高強度鋼的熱沖壓技術，該技術可以防止超高強度鋼在沖壓成形過程中出現開裂等現象。以22MnB5硼鋼為例，分析熱沖壓成形對超高強度鋼力學性能的影響。

首先，對熱沖壓成形22MnB5硼鋼鋼板進行力學性能拉伸測試，拉伸試樣依據歐洲DIN EN 10002金屬拉伸試樣標準制備，試樣長25mm、寬5mm。試驗時，將試樣加熱至950℃并維持5min，用來獲得均勻的奧氏體微觀結構。之后，對不同試樣分別進行敞開爐淬火、油冷淬火和靜止空氣淬火，使用熱電偶測量試樣中心溫度直至其溫度達到室溫。最后，對試樣進行拉伸測試，并對端口進行金相分析和硬度測量，獲得22MnB5硼鋼的時間-溫度-轉變（TTT）圖。根據TTT圖，使用Voce硬化方程確定不同淬火條件下的應力-應變曲線，進而建立試樣硬度與Voce模型參數之間的關系，即本構方程。基于TTT圖、不同淬火條件下的應力-應變曲線以及本構方程，便可預測熱沖壓板件的局部微觀結構成分和硬度分布。使用有限元軟件對22MnB5硼鋼進行熱沖壓仿真和力學性能仿真，仿真結果與試驗結果大致相同。

刊名：Journal of Manufacturing Processes（英）

刊期：2016年第2期

作者：P.Namklang

編譯：張振偉