现代汽车用钢板的成形性及其物理冶金
浅谈汽车用先进高强钢成形性能研究论文
浅谈汽车用先进高强钢成形性能研究论文浅谈汽车用先进高强钢成形性能研究论文先进高强钢兼具高强度和较好的成形性能，特别是应变硬化指数高，有利于碰撞吸收能的提高，已被广泛用于车身的结构件和安全件。
优化采用先进高强钢板，可减轻车身重量、提高车身被动安全性及提高车型性价比。
先进高强钢中的DP钢和TRIP钢都具有高强度和良好塑性的优点，是汽车轻量化的理想用材。
DP钢主要应用于车底十字构件、防撞杆、纵梁等加强结构件等，而TRIP钢则主要应用于车门防护杆、保险杠和底盘结构件等。
本文通过显微组织分析、拉伸试验、成形极限试验、杯突试验及扩孔试验，对不同强度级别DP钢和TRIP钢的成形性能进行研究，希望对冲压成形及应用提供参考。
1试验材料(1)化学成分试验材料中DP钢采用C-Si-Mn成分体系，TRIP钢采用Si基低合金成分体系。
为获得较细的组织以利于更好地提高塑性和韧性，试验材料中均添加微合金元素Nb。
(2)显微组织以相同强度级别试验材料显微组织为例。
DP590显微组织中灰白色组织为铁素体，灰黑色组织为马氏体，而在TRIP590显微组织中，灰色组织为铁素体，黑色组织为贝氏体，白色组织为残余奥氏体，残余奥氏体分布在多边形铁素体晶粒之间，有少量存在铁素体内部，岛状贝氏体分布在铁素体和残余奥氏体交界处或相邻的铁素体晶粒交界处。
DP钢中铁素体赋予双相钢较低的屈强比、较高的延伸率，具有优良的塑性;而马氏体则赋予其高的强度，同时铁素体在变形过程中会遇到硬相马氏体的阻碍产生大量位错而快速的产生加工硬化，有利于流变应力的均匀分布，使DP钢具有良好的成形性能。
TRIP钢中主要由贝氏体提高材料强度，提供塑性的不仅有铁素体，还有因残余奥氏体向马氏体相变而引入的塑性提高，因此，DP钢与TRIP钢的塑性能力是不同的。
Nb在DP钢中主要通过NbC粒子的析出阻碍再结晶晶粒的长大，使铁素体晶粒较细，马氏体分布弥散，在提高基体强度的同时有利于进一步提高加工硬化速率和延伸率。
现代汽车用高强度钢热成型技术分析
现代汽车用高强度钢热成型技术分析摘要作为汽车行业发展的一个重大方向和未来前景，汽车逐渐向高质量和轻量化方向不断迈进，在经济全球化的浪潮指引下，世界各国都在汽车钢铁企业的开发方面进行了有关高强度钢材和相关技术的探索和初尝，并且也在不同层次上取得了一定的成果和建树。
针对于此，本文重点分析了汽车用热成型高强度钢的重要地位、相关技术研究以及弊端。
关键词高强度钢；汽车行业；热成型技术1 汽车用热成型高强度钢的重要地位在整個汽车的发展历史中，钢铁作为汽车制造的重要材料，一直贯穿于整个汽车工业的全过程中。
尽管在汽车制造中不断涌现出铝合金等复合材料，但是由于高强度钢的高减重性能、高碰撞吸收能以及高疲劳强度等一系列突出优势，使得其在整个汽车制造工业不断向轻量化、高质化的方向迈进的历程中，一直作为轻量化的重要材料被制造商所青睐。
随着21世纪对于汽车行业的环保要求更为严苛，汽车生产已经越来越趋于燃料消耗最低化、污染气体排放减量化等高标准环保现象。
在这个转变和跃升的过程中，高强度钢板处于一个极其重要的地位，并且钢铁业正在极力研制和开发出不同种类的高强度钢板。
在整个汽车制造行业对于高强度钢板的旺盛需求和极力青睐，充分协调好轻量化和器械安全性能的热成型高强度技术以及相关工艺不断地突破原有发展层面不断发展和更新，并且为汽车行业不断注入了新鲜的血液和前进发展的动力，该阶段，相关技术人员依然在探索和实践中，不断地进行技术质量和产品效果的再次升级[1]。
2 高强度钢热成型加工技术研究2.1 理论基础与冷成型加工技术相比，热成型加工技术的实施建立在一个不断变化的温度场之上。
随着板料上的温度场的变化和改变，其基体组织和力学相关性能也在不断地发生一系列的变化，这会带来应力场变化的结果。
在这种情况之下，变化了的板料应力场又会施加反作用于温度场，综合上述现象看来，热成型技术实质上就是板料内部的温度场和应力场相互影响相互作用的一个过程。
基于以上结论，热成形的钢板成分就要与整个过程的热循环相匹配。
汽车用钢铁材料的现状和发展动向
维普资讯
《 鞍钢 技术 ） ０ ４年第 ４期 ） ０ ２
从 ９ ０ ａ级 向 １ ８ ～ １ ８ ＭＰ ８ ＭＰ １ Ｏ ４ ０ ａ级 转 变 。
当前 高 强 度 热 浸 镀 锌 钢 板 存 在 的 问 题 是 ： 材 中 母
Ｃ Ｓ、 ｌ 、 ｉＡ 等合 金成 分 多 的话 ， 的粘 着性 降低 ， 锌 无
前 言
近 年 来 ， 着 人 们 对 环 境 问 题 的认 识 和 对 安 随
壳 体部分 和行走 部分轻 量的 Ｕ Ｓ Ｃ Ｕ Ｓ Ｓ等项 ＬＡ 、ＬＡ
目中， 研究 结果 也证 明 了在 满足 世界各 国安 全标 准要 求 的 基 础上 ， 以减 轻 车 体 重 量 达 ２ ％～ 可 Ｏ
３ 低 成 本 材 料
３ １ 非 调 质 材 料 ．
．
．
显著 。在 这些材料 中 ， 由于腐蚀 等原 因 ， 分散在 钢 中的微量 扩散性氢 聚集 在晶界处 ， 发生龟裂 ， 产生
“ 后 断裂 ” 滞 。滞后 断裂是经热处理 的高强度 钢在 数秒到几 十年 以后 突然发生断裂 的现象 。特别是
图 ２ 各 种 高 强度钢 的 强度和 延伸 率
组 织强化 型高强 度钢 中的 Ｄ Ｐ钢 （ 双相 钢） 含 有软铁 素体相和硬 马氏体相显微组 织 。由于铁 素 体相 的存 在 ， 可以保持低屈 服 比、 大延伸率 。 因此 ， 可 以用 于不能使用 高强度钢 的对加 工性能要求严
格 的 用 途 中 。 Ｒ Ｐ钢 （ 变 诱 发 塑 性 钢 ） 利 用 相 Ｔ Ｉ 相 是
图 ４ 二 步成 型对 尺寸 精度 的影 响
件、 底梁 、 支柱 等 。
汽 车 面 板 用 钢 板 ， 设 计 上 要 求 具 有 高 加 工 在
汽车钢加工工艺、成形工艺研究及性能评价
二、超高强度钢的加工工艺
新材料特性必然产生新的加工工艺，新的加工工艺是新材料正确使用的根本保证。目前，汽车用超高强 度钢板生产有如下特殊加工工艺。 1、定制板材工艺
板材
2、冲压智能化技术
激光拼焊钢板
冲压板料毛坯
冲压成型
冲压件
监测特征物理量
识别性能参数
猜测最优化参数Leabharlann 自动选择最优参数后处理
样品
成型工艺
3、液压成型技术
板料零件的液压膨胀成型属于内高压液压成型。
板材毛坯 放上下模具中压边 液压预成型 边沿切割 焊接成型
4、激光成型和激光技术 用激光照射板料的表面某处，该处被瞬间加热至高温，同时，加热区的热膨胀使板料产生与激光源相反方 向的弯曲，冷却后成型，或者在激光加热时冲压成型。因此，激光成型技术适适用于受结构限制时工具无 法靠近、冲压力较小的情况下进行。
22MnB5 钢作为目前使用最广泛的热冲压高强度钢板(Advanced high-strength steel，AHSS) 中锰钢作为最新的第三代汽车钢，已经引起了越来越多研究学者的关注，其成形性和力学性 能的改善是当前汽车轻量化领域的前沿课题，但是目前对该钢种的研究主要集中在冷成形技 术方面，相关其温热成形方面的研究尚鲜见报道。 利用应力-应变关系曲线，对车用板材的力学性能进行评价，包括强度和塑性。本文将断 裂韧度作为性能指标参考之一，兼顾强度和塑性，提出了一种全新的中锰钢温热成形工艺， 分析了奥氏体化温度、保温时间、冲压温度等工艺参数对抗拉强度、塑性和断裂韧度(包括撕 裂强度和单位面积裂纹扩展能)等力学性能的影响，开展了工艺参数-微观结构-力学性能的多 维关系研究，应用正交试验及极差分析方法求得了最优的工艺参数组合，
，即最优的工艺参数组合为奥氏体化温度 810 ℃、保温 7 min、成形温度 550 ℃，其对应的中锰钢综合 性能(包括强度、塑性和韧性)最佳。 利用最优参数组合温成形中锰钢真实结构件，其微观结构具有细化的马氏体结构，板条平均长度尺 寸 2～3 μm；其性能达到：抗拉强度均在 1 400 MPa 以上，伸长率大于 11%，撕裂强度在 1 700 MPa 左 右，而单位面积裂纹扩展能在 950 N·mm−1以上，充分说明了中锰钢具有较高强度、塑性和断裂韧度的 综合性能。
汽车用钢的演化：力学因素
汽车用钢的演化：力学因素Francois MoussyConsulting France摘要：由于排放法规要求汽车减重，重量更轻的材料（铝和有机材料）正在挑战钢铁材料。
钢铁工业一直在开发与上述性能的实现直接相关的高性能钢种。
功能要求（吸能、乘员保护以及具有复杂形状的零部件）昭示了他们的应用领域。
白车身的刚度成为关键因素，也存在这样的局限性，即由于杨氏模量保持恒定，开发抗拉强度超过2000MPa的钢材可能没有什么意义。
可获得半成品的多重性能也很重要：本文讨论了轧制型材。
如果在尺寸精度中考虑成形、烘烤硬化、非均匀性和断裂等因素，可能会更有效地使用钢材。
尽管高性能的钢材被开发以使这些效应最大化，其并不总是集成在尺寸精度，这导致了这些钢材的潜力未能充分发挥出来。
钢铁材料、铝和有机材料中的每种材料将“复制”其他材料的开发。
对用于结构零部件的材料来说，首要的是被模仿能力。
关键词：汽车轻量化，高级别钢种，刚度，轧制型材，尺寸精度0前言钢铁材料作为汽车结构基础材料的历史已经保持了60多年。
其工艺过程可用四个词加以概括：钢铁-板材-冲压-电阻点焊。
大多数生产厂都是采用该工艺过程制造汽车；任何试图替换掉这四个词中某一个的尝试都将是对这种经典方案的突破：涉及工程经验、文化、装配、投资等。
由于近年来的（尾气排放、碰撞等方面的）法规以及客户（在舒适度、性能等方面的）要求，汽车重量显著增加。
对一款中等尺寸的汽车来说，在1980~2005年期间，汽车重量增加的平均值约为17kg/年。
换句话说，这种增加是纯线性的，1980年一台重800kg的汽车，到了2000年将达1200kg。
由于污染，近年来出现了更为严格的新限制，尽管在减排方面的大多数进步源于发动机性能的改进，但这仍然不够。
汽车重量对燃料消耗的贡献不能再被忽略，反而要成为首要指标。
重量每降低100kg，燃料消耗每公里将减少0.4升。
因此，对汽车减重进行了大量的研究和开发。
现代汽车用钢特点及发展趋势分析
汽 车 车 身 用钢 性 能 要 求 为 ： １ ） 较 高 的强 度 、 刚 度 指标 ， 以提高安 全性 、 舒 适性 ， 降 低 噪声 、 震 动 （ Ｎ Ｖ Ｈ） ； ２ ） 严 格 的几 何 尺 寸 精 度 ， 以提 高 钢 板 冲压 性 能 和零 件形 状 稳 定 性 ； ３ ） 优 良 的工艺 性 能 ， 以保 证 钢板 冲压 成 形 能力 ； ４ ） 良好 的表 面外 观质 量 ， 以 保 证 深 冲性 、 涂装 性 、 外 观质量 ； ５ ） 具 有好 的 焊接性 能， 以保 证焊 装 质量 ； ６ ） 具有 良好 的涂 漆性 能 ， 以保 证 涂装 质 量 和 耐 腐蚀 性 能 。汽 车 车 身用 钢 分 类 如
以“ 多相 （ Ｍｕ ｈ ｉ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ） 、 亚稳 （ Ｍ ｅ ｔ ａ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ） 、 多 尺 度
底 盘 的作 用 是支 承 、 安装 汽 车发 动机 及 其各 部 件、 总成 ， 形 成 汽车 的整 体造 型 ， 并接 受 发动 机 的动 力， 使 汽 车 产 生 运动 ， 保证 正 常行 驶 。汽 车底 盘 用 钢 材主 要 以低合 金 高强 度热 轧 钢板 为 主 ， 如 车架 纵 梁、 横 梁 及 制 动 盘等 受 力 构 件 和安 全 件 等 ， 重 要 部
成有 了 明显 变 化 。 当前 国 内外 重点 材 料 的开 发 方
期， 汽车 市场 在未 来 的很 长时 间 内仍将 保 持持 续增
长 态势 。 汽 车 的大 量 使 用 导致 能源 和 环 境 Байду номын сангаас 面 的 问题
向是 ： 铝合 金 、 锰 合金 、 钛 合金 、 高强度 钢 、 复合 材 料 （ 如 金属 基 复合材 料 、 玻璃 钢 和碳 纤维 复合 材 料 ） 和 热塑性 材料 等 。
现代汽车用钢板及成形性的判断方法
要 “。 车车身 材料 中用量 最 大的是 薄钢 板 ， 汽 占总
材料 比例 的 ５ ％～６ ％。一辆 轿车约使 用 薄钢 板 Ｏ Ｏ
６ ０ ８ ０ｋ ， ０ － ０ ｇ 薄板成 形件 ５ ０ ６ ０件 。 同时 ， ０－ ０ 汽
车行业 也是 对薄钢 板 品质要 求最 高 的部 门 ，现代
ｔ ｒａ ｕｒ ｎ ｏｄｕ ｔｏｎ ｅ ｉ ［ｄ ｉ ｇ ｐｒ ｃｉ Ｔ０ｐｉ ｏ ｄｓ ｕ ｏｍ ｏｂｉｅ Ｆｏｒ ｉ ｉ ｉ ｕｒ ｅ Ｓｔ ａ ｎ ｓ ａ ｅ ｄ ａｇ ａ ｃ ｗ ｒ Ａ ｔ ｌ ｍ ｎｇ ｌｍ ｔ ｃ ｖ ｒ ｉ ｔｔ ｉ ｒ ｍ
１ 现 代 汽 车 用 钢 板 的 质 ■ 要 求
量 薄 铜 板 成 彤 能 力 的 衄 为 有 用 的 工具 ．本 文 提 出 了使 用 成彤 极 限 曲 拽 和 变 状 态 图相 结 合 的 方 涪 寻找 安 生 裕 度 ，实 现 生 产 中音 理选 材
的 基 本 思路 。
主 题 变状 态 图 网格 分 析
维普资讯
天津汽车
口 设 计 ・研 究
现 代 汽 车用 钢 板及 成 形性 的判 断 方 法
王 淼 李 双 义
（ 津大 学 汽车 工 程 系） 天
摘 要 介绍 了现代 气丰用钢板 的质量要求 丑与之对应的铜板的品种和 类型， 井对 ３ 对压 用钢板的性能作丁比较 ； Ｌ 代 ＇ Ｆ Ｃ是衡
汽 车高性 能化 、多样化 和高 级化 ，且 价 格便 宜的
要求 ，冶金工业 在 不 断改进 和完善 生 产技术 ，逐 步 形成 了具有 不 同特 点 的 冷 轧 汽 车 薄板 系 列化 生产 ， 括 ： ．以节能 为 目标的 高强度 钢 板系统 ； 包 ａ ｂ ．以提 高成 形 性 能 为 目标 的深 冲钢 板 系列 ｉ ｃ 以提 高 汽 车 防腐 能 力 为 目标 的 表 面处 理 钢 板 系 列 ； ．以发展 高性 能汽 车为 目标 的减 振 消音用 的 ｄ
现代汽车用材料技术概括
• 汽车用四大类工程材料及其选用
– 首先考虑采用金属材料
• 金属材料属于全能材料，能够满足承载 和其它要求，也符合经济要求。
• 金属在静态和动态条件下，具有适当的 强度、刚度和韧性。其它物理特性也满 足要求。
• 金属有众多成形及制造工艺和庞大的设 计特性数据库。
• 有完善的报废和再循环利用行业
– 只有在极特殊的性能需要时，才会 考虑如聚合物和陶瓷等非金属材料。
系统
件等采用标准通用件，有助于降低原材料成本和减少制造过程的复杂性。
挡风玻璃和车窗 玻璃，玻璃涂料
涂漆
耐用的油漆和高效喷漆设备系统
• 最终材料的选择经常是折中的
– 在某些情况下，功能要求占主要地位。 – 在某些方面，成本和法规是主要因素。
– 只有对所有方案进行比较后，才能做出满意的 材料选择决策，
– 除了直接的工程应用问题外，材料 选择还需考虑污染和再循环利用这 样的政治问题。
汽车材料选择需要考虑的因素
• 适用性：材料的性能必须满足具体要求。
– 必须与部件或者装置要完成的任务相匹配； – 要考虑整个使用要求，如力学载荷、载荷范围、硬度、刚度及柔
性、汽车设计对质量的特别要求、各种物理特性等。 – 质量和样式要求作为性能要求的扩展，也需要考虑。
– 基于提升性能及安全性的轻量化
• 80年代之后高性能车的普及带来的车体相关部件 的铝化（板材、挤型）；
• 运动性能、乘坐舒适感、操纵性的提升； • 冲撞能量的吸收。
• 汽车轻量化的途径：
– 对汽车底盘、发动机等零部件进行结构优化
• 前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等方法；
– 在使用材料方面通过材料替代或采用新材料来 使汽车轻量化。
汽车车身用钢铁材料
淬火配分钢（Q&P）
淬火配分 (Quenching and Partitioning, Q&P) 工艺可用来生产富碳残余奥氏体 钢种，即Q&P 钢。此工艺机理是基于碳在马氏体/奥氏体混合组织中扩散规律 的一种新的认识与理解。和传统淬火-回火不同，Q&P 工艺为稳定残余奥氏体， 应用钢种含Si、Al（甚至P）元素，以阻碍Fe3C 析出，使碳自马氏体分配到奥 氏体，奥氏体因富碳，在再次冷却时不会转变为马氏体，为高强度钢兼具韧 性提供新的有效方法。Q&P 钢属于第三代先进高强度钢，其可以达到的力学 性能范围为：抗拉强度800～1500MPa，伸长率15~40%。
Q&P钢处理方法
几种高强度钢发展方向
— — 采用独特的合金和显微组织设计获得具有超高强度的韧性钢。极限抗 拉强度达1200~I500MPa；多相和奥氏体显微组织是主要兴趣所在；显微组 织的设计应改善耐破损性能；研发早期便考虑到焊接性能。
— — 通过新法热机械处理或合适的化学成分配方，可生产出超细晶钢。这 样，即使采用较贫的化学成分也可获得很高的强度，既而提高其他性能， 如焊接性等。显微组织细化也是改善耐破损性能的一种途径。
奥氏体不锈钢 （AUST. SS）
TWIP钢
Fe-33Mn-3Si3Al TRIP 钢显 微组织
水淬 空冷
X-IP系列钢
TWIP钢比双相钢、TRIP钢具有更好的成型性能。有高的 加工硬化能力，具有良好的能量吸收能力，是有前途的汽车 用结构材料。 但TWIP在冶炼、连铸工艺、延迟断裂、缺口敏感性及可 涂镀性能是妨碍其大量应用的障碍。 目前，钢厂和研究机构正在研究新一代 TWIP 钢 FeMnA1 钢，也称为 TRIPLEX 钢。 FeMnAl 钢不显现 TRIP 和 TWIP 效应 ，加工变形时，位错滑移形成剪切带，产生高塑性，即剪切 带诱导塑性(SIP效应)。 目前为止，还未对该钢种的焊接性能进行过检测，但其 在汽车上的应用已经得到了广泛的认可。
现代金属成形技术在汽车底盘的应用探讨
现代金属成形技术在汽车底盘的应用探讨【摘要】随着现代高科技的飞速发展，汽车的功能改善为大家所期待，轻量化成为汽车的一大发展方向，这些需要用新工艺来减轻汽车各部分零件的质量，但必须要同时满足不降低汽车各零部件的性能。
底盘是汽车整个车身的支承，由于其必须要具有优良的综合性能，其轻量化的难度就比较大。
本介绍了现代金属成形技术在汽车底盘的应用情况，并探讨该技术的开发、应用、设备等情况。
【关键词】轻量化；金属成形技术；综合性能1.引言现代金属成形技术在汽车底盘的应用多数情况下是实现汽车轻量化，这是提升汽车制造业的能级的只要手段之一，汽车的轻量化就是尽可能地降低汽车的整备质量，但同时前提是在保证汽车的强度和安全性能的条件下，这样不仅会提高汽车的动力性，而且减少燃料消耗，降低排气污染。
当前，汽车的轻量化迎合了环保和节能的需要，已经成为世界汽车发展的潮流。
底盘作为支承、安装汽车各部件的总成，要求有良好的强度、刚度和疲劳性能，用新型轻质合金材料可以大大降低零件的重量，从而实现汽车轻量化。
理论分析和试验结果表明，改善汽车燃料经济性的有效途径之一就是汽车的轻量化。
一些新材料的出现以及广泛应用为汽车的轻量化发展作出了突出贡献。
2.半固态铸造成形技术2.1含义半固态铸造成形技术是指在液态金属的凝固过程中进行强烈的搅拌，使普通铸造易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状组织形态，从而制成半固态金属液，然后将其压铸成坯料或铸件。
它是铝合金、镁合金等轻质金属在汽车上应用发展的结果。
下图1是几种获得半固态金属浆料的方法。
枝晶组织具有良好的应用前景，其比铸态组织有更好的力学性能和致密性，其近终成形加工方式又可以减少机加工量，有效提高材料利用率，明显改善零部件的加工精度及材料的耐冲击性能。
2.2在汽车底盘零件上的应用情况目前，半固态铸造成形技术在汽车底盘上的应用主要是汽车的悬挂系统，如转向节（图4）、控制臂（图5）以及汽车轮毅等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
RAL
LDH
RAL
深冲实验方法(2)－ CCV
• 锥杯实验（CCV）
JP，100，F3－39
RAL
CCV值与冲程－载荷曲线的关系
JP，100，F3－40
RAL
CCV值与 r 值的关系
JP，100，F3－41
RAL
• • TZP－Tief Ziehen Prufung Tzp=(Pab – Pz)/Pab*100%
• 整个翼缘上这些力合成，形成变形的阻力，此乃冲压力的发生源
JP，100，F3－2
RAL
•
深冲力的传递和支撑－壁部
由于翼缘周向受到压缩应力，会发生弯曲皱褶，有必要施加压边力，以 防止弯曲皱褶
•
• • • • • •
这个力会成为翼缘移动的阻力，它与材料本身的变形的阻力结合起来，
构成总冲压力 冲头给出的冲压力，通过壁部传递到翼缘。 为了传递冲压力，壁部必须能够承担此力 壁的最薄弱的接近肩部的区域的承受能力，是重要的 在改进深冲成形，提高成形极限时，经常讨论的是壁部的耐力和深冲阻 力（包括摩擦阻力，模具肩部的弯曲阻力）这二个力 选择材料：壁部抗拉强度高，翼缘部分易于压缩变形 成形条件：减小翼缘部分的摩擦阻力；增大模具的肩部半径，甚至翼缘 加热
• 可以用于求出T值
RAL
翻边成形的应力状态
JP，100，F5－1
RAL
代表性的利用模具的翻边成形
JP，100，F5－2
RAL
翻边成形的应力状态
JP，100，F5－3
RAL
翻边成形的应变分布
• 翼缘部分在圆周方向发 生延伸，在半径方向发 生收缩，在接近板边的 位置板厚变薄
JP，100，F5－5
RAL
RAL
典型的低合金TRIP钢的组织
RAL
铁素体形成时在铁素体和奥氏体中碳的浓度分布
RAL
提高强塑比－F体积分数＋细化
铁素体体积分数增大，晶粒细化 低温热轧＋输出辊道的冷却曲线
多边形铁素体的体积分数/晶粒尺寸
RAL
RAL
延伸类和卷边成形类残余奥氏体钢的性质
延伸高于传统钢 扩孔率大幅度提高
RAL
BH
WH
RAL
• •
•
由于Nb的添加，残余奥氏体的量增 加，因而在较短的退火时间，即可 以得到较高的性能值 在两相区形成的细化的奥氏体晶粒 促进冷却到贝氏体相变温度时在铁 素体/奥氏体界面大量形核。富碳的 残余奥氏体进一步富化 晶粒细化，降低了马氏体转变的温 度，因而增加了残余奥氏体的稳定 性，Nb微合金化的TRIP钢硬度较无 铌钢高20％
RAL
高强钢在北美的应用情况
50～60％
RAL
RAL
RAL
RAL
RAL
• • Nb具有最强的强 化能力 少量的添加可以 与其他元素多量
添加持平
• 15MPa/0.01Nb
RAL
• Nb延迟再结晶，硬化奥氏体，大量形核，
细晶延续到冷轧
• 由于溶度积的限制，碳化铌在下部奥氏 体区只有少量溶解，大部分保留下来， 细小均匀分布的碳化铌阻碍晶粒长大
JP，100，F4－1
RAL
应变分布和变形状态
• 整体上都是发生延伸变形 • 由于摩擦力的影响，会在 某个位置形成最大值，在 此位置板厚最小 • 纵断面上冲头的肩部半径
小时，应变集中在冲头角
部弯曲半径附近
JP，100，F4－2
RAL
鼓胀成形的实验方法－Elikson实验
• 压下速度0.1-0.3mm/s，压边力10kN • 压下至裂口通光时为止，测量深度 • r 值高，深冲性良好的材料，会由于材料的流入而影响结果
RAL
高频淬火感应加热处理
RAL
不同焊接方式的冲击吸收能
RAL
RAL
RAL
RAL
汽车构件
RAL
RAL
RAL
RAL
不同强度等级的回弹情况
RAL
RAL
不同加工方式
RAL
RAL
RAL
RAL
TRIP效应
RAL
TRIP钢的STRECH性能
RAL
变形方式与马氏体转变量的关系
RAL
RAL
翼缘尺寸与成形方式的关系
• 并非所有具有冲头、模具、 压边的工具都是冲压 • 由于壁部的耐力是有限的， 所以冲头直径与毛料直径之 比是有限制的。 • 如果毛料直径增大，冲压深 度变浅，翼缘的材料几乎不 会流入，这就变成鼓胀成形
• 在毛料中心有孔，且孔比较 大的情况下，容器底部容易 发生沿周向的延伸变形，这 时翻边成形成为主要的
RAL
RAL
RAL
双相钢（DP： Dual Phase ）
热镀锌层
组织：铁素体＋10～20%马氏体组成
马氏体(白色)
基板
铁素体（黑色）
RAL
DP钢种类：
双相钢（DP： Dual Phase ）
热轧：550、600、700、800、1000MPa
冷轧和电镀锌：500、600、700、800、1000、
RAL
RAL
晶粒细化，降 低了马氏体转变 的温度，因而增
加了残余奥氏体
的稳定性，Nb微 合金化的TRIP钢
硬度较无铌钢高
20％
RAL
• 奥氏体的稳定性对于高 塑性是有意义的 • 随着残余奥氏体的量增
加，均匀延伸增加
• Nb微合金化的钢种显示 很高的强度，利用较高 量的残余奥氏体来保证 其塑性是极为重要的
深冲实验方法(3)－ TZP
•
•
Pab –中途加强板料约束发生破断时的破断载荷
Pz –可以深冲的最大板料直径下深冲时的最大载荷
JP，100，F3－42
RAL
RAL
鼓胀成形
• 翼缘不流动的状态下，冲头压入，表面延伸，表面积 增加，立体成形的方法 • 表面积增加，必然造成厚度减少，材料延伸率必然限 制成形的深度
JP，100，F3－32
RAL
r 值与 LDR 的关系
RAL
加工硬化指数 n
JP，100，F3－35，36
RAL
壁部断裂为对象的深冲性能－T值
JP，100，F3－37，38
RAL
深冲实验方法(1)－ LDR
• Swift cup test:这是求出极限深冲比的方法，最基本的评 价方法 • 极限深冲比（LDR）：实现不发生破裂的深冲过程的 最大板料直径D与冲头直径d之比 • 对实验方法、实验工具、实验条件等有细致的规定
JP，100，F3－3
RAL
冲压成形的应力、应变状态
翼缘部分： • 周向压缩应力，拉深方向为拉应力 • 材料以周向压缩为主，同时在拉深方向伸 长，最终材料增厚 • 摩擦力：沿拉深方向，向外 模具肩部： • 承受深冲拉深变形以及弯曲和拉直变形， • 拉深应力，弯曲应力 • 摩擦力沿拉深方向，阻碍运动 壁部： • 受到翼缘深冲阻力和摩擦阻力合成的轴向 力的拉深作用；由于周向无拉深和压缩变 形，故在周向受到平面应变； 冲头肩部： 底部：
冲压成形
• 与鼓胀成形不同，板厚减少
不是变形的本质问题，所以 可以进行深冲。
• 成形工具：冲头（punch），
模具（die） • 成形件：底部，侧壁，翼缘
• 成形力：冲压力，压边力
JP，100，F3－1
RAL
• 本质是翼缘部分的变形
冲压成形的本质
• 取翼缘类似楔形的一部分，变形中一边向模具中移动，一边逐渐 变窄 • 在材料向模具孔中移动的过程中，在圆周方向受到压缩 • 分量Δ F/2，是材料向模具流动的阻力
JP，100，F4－13
RAL
鼓胀成形的实验方法－Sweden
金属基本 不发生流入。 但是Elikson实 验更接近实际， 实际有金属流 入
JP，100，F4－14
RAL
鼓胀成形的实验方法－液压涨形
• 由于无摩擦力作用，所以与实际有一定偏离 • 可以研究两向拉伸的情况
JP，100，F4－15，16
RAL
RAL
RAL
屈服强度与合金元素含量的关系
RAL 力学性能与残余奥氏体量的关系
RAL
扩孔率与抗拉强度的关系
RAL
疲劳强度与抗拉强度的关系
RAL
BH钢的加工工艺
RAL
RAL
高强钢板的增长情况
RAL
RAL
RAL
双相钢的热处理工艺与力学性能
RAL
RAL
冲击吸收能与屈服强度的关系
RAL
RAL
RAL
RAL
RAL
780级卷边成形性钢的疲劳性能
RAL
RAL
高强钢强度与延伸的关系
RAL
Nb对铁素体晶粒尺寸的影响
RAL
RAL
RAL
RAL
RAL
冷轧TRIP钢工艺的冶金学特点
RAL
冷轧DP/TRIP钢的热处理工艺
RAL
热轧与冷轧双相钢的工艺路线
RAL
热轧多相钢的连续转变曲线
体相变膨胀引起压
缩残余应力
RAL
RAL
RAL
残余奥氏体量对 热轧TRIP 钢强塑积的影响
• TS－抗拉强度 • L.E1－局部延伸率 • U.El－均匀延伸率
• T.E1－总延伸率
• 总延伸的增加是均匀延伸增加
所致
RAL
RAL
残余奥氏体的稳定性
稳定
TRIP钢的延伸率不仅受到残余奥氏体数量的影响，而且受到其稳定性的限制
RAL
多相钢的显微组织特征
RAL
RAL
TRIP钢中Nb对等温贝氏体形成的影响
RAL
RAL
TRIP钢在热处理过程中组织的演变