热冲压用超高强钢22MnB5性能测试与分析
22MnB5钢焊点的力学试验
２２M n B ５钢焊点的力学试验王晓光１㊀宇慧平２㊀李晓阳２㊀陈树君２１．北京联合大学健康与环境学院,北京,１０００２３２．北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京,１００１２４摘要:对淬火后２２M n B ５钢点焊结构进行了试验分析.通过拉伸试验结合应变片测得超高强钢的弹性模量㊁泊松比和焊点周边的力学特性及硬度与金相的观察分析,通过光学显微镜分析焊点处的断口样貌,得到了点焊结构破坏的原因,初步确定超高强钢点焊结构由塑性环㊁焊核㊁母材三部分组成.焊点处的力学变化是复杂的,远力端首先破坏失效,并且显示出了受力方向,塑性环是硬度最小部位,拉伸作用后连接部分产生负弯矩,该变矩作用能使焊核产生很小的转动角度.关键词:超高强钢;焊点;拉伸试验;硬度;塑性环中图分类号:T G １４６D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００４ １３２X．２０１７．１９．０１８M e c h a n i c sE x p e r i m e n t s f o r ２２M n B ５S t e e l S o l d e r Ｇjo i n t s WA N G X i a o g u a n g １㊀Y U H u i p i n g ２㊀L IX i a o y a n g ２㊀C H E NS h u ju n ２１．B e i j i n g U n i o nU n i v e r s i t y ,H e a l t ha n dE n v i r o n m e n t ,B e i j i n g ,１０００２３２．B e i j i n g U n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,C o l l e g e o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n dA p pl i e dE l e c t r o n i c s T e c h n o l o g y ,B e i j i n g,１００１２４A b s t r a c t :F o r q u e n c h i n g s t e e l o f ２２M n B ５s p o tw e l d i n g s t r u c t u r ew a s a n a l y z e d i n t e s t ．U l t r a Ｇh i gh s t r e n g t hs t e e l e l a s t i cm o d u l u s ,P o i s s o n s r a t i o ,t h em e c h a n i c s p r o p e r t i e so f s o l d e r j o i n t s s u r r o u n d i n ga n dh a r d n e s s ,m e t a l l o g r a p h i cob s e r v a t i o na n a l y s i sw e r eo b t a i n e dt h r o u ght e n s i l e t e s tw i t ht h es t r a i n g a u g em e a s u r e m e n t s ．T h e r e a s o n s f o r d a m a g eo f t h e s t r u c t u r eb y s p o tw e l d i n g w e r eo b t a i n e db y th e o p t i c a lm i c r o s c o p e a n a l y s e s o f s o l d e r j o i n t so f f r a c t u r e a p p e a r a n c e ,a n d t h es u p e r Ｇh i g hs t r e n gt hs t e e l s o l d e r s t r u c t u r e c o n s i s t e d o f t h e p l a s t i c r i n g ,r e s i s t a n c e s p o tw e l d i n g a n d t h eb a s e t h r e e p a r t s p r e l i m i n a r i l y．T h em e c h a n i c s c h a n g e s o f s o l d e r j o i n t s a r e c o m p l e x ,f a r e n d f o r c e dm a y f i r s t d a m a ge f a i l u r e ,a n d s h o w s t h e s t r e s s d i r e c t i o n o f t h e p l a s t i c r i n g i s o f s m a l l e s t h a r d n e s s ,t h e c o n n e c t i n gp a r t p r o d u c e s n e g a t i v e b e n d i n g mo Ｇm e n t a f t e r s t r e t c h i n g ,t h i s b e n d i n g m a y m a k e t h ew e l d i n g p r o d u c e s a s m a l l r o t a t i o n a n g l e ．K e y wo r d s :u l t r ah i g hs t r e n g t hs t e e l ;s o l d e r Ｇj o i n t ;t e n s i l e t e s t ;h a r d n e s s ;p l a s t i c r i n g 收稿日期:２０１６０９０９基金项目:北京市自然科学基金资助项目(３１２２００４);国家科技重大专项(２０１４Z X ０４００１１７１)０㊀引言采用普通钢材的车身很难在汽车日常行驶过程中对驾驶人进行突发应急保护,需要研发抗冲击性能好㊁承载能力强的车身材料,因此超高强钢的研究和应用成为目前的研究重点.近年来,国内外研究人员通过各种试验方法㊁数学软件㊁仪器测试等手段对各种材料进行了研究,并取得了丰硕的成果.张晓波等[１]对高强钢断口的机理进行了研究;韩立军等[２]对淬火后钢材经过电阻点焊后,通过试验㊁硬度测试和断口分析,得到了焊核的力学性质;许君等[３]对双相钢材料的焊接焊点疲劳进行了试验分析,得到了焊接后焊点的力学特性.国外学者针对多种材质焊件的材料性质㊁焊件的有限元模拟等方面的试验研究很多[４Ｇ７],但对超高强钢点焊结构的力学特性研究较少.本文通过拉伸试验结合贴片法测得超高强钢材料力学的重要参数及点焊结构的力学特性,又通过硬度试验㊁金相分析,初步验证超高强钢点焊结构的力学模型由母材㊁焊核㊁塑性环三部分构成,同时还考虑了焊核周边的微小塑性环的力学性能.１㊀母材力学参数１．１㊀弹性模量与泊松比２２M n B ５是热冲压用钢,在供货状态下,其微观结构显示不是马氏体组织,在热冲压成形工艺中,先是在８８０~９５０ħ给坯料加热,并且保温５~１０m i n ,使钢板充分奥氏体化,然后快速(５~７s )转移到冲床并在６００~８００ħ下冲压,最后在冲压设备之间以大于３０ħ/s 的冷却速率快冷淬火,使成形件组织转变得到单一的马氏体相,强度显著提高,经处理后,其屈服极限约为１０００M P a,强度极限可高达１５００M P a ,成为超高强钢.拉伸试验样件形状尺寸及贴片示意图见图１.其中h ＝１０mm ,b ＝１．６mm ,所以拉伸试验样件的横截面积A ０＝b h ＝１６mm ２.电子万能机型号为Q B D Ｇ１００,静态应变仪型号为U C AM Ｇ６０B .拉伸试样的板材因不平整㊁初曲率㊁加工等因素可能会使载荷偏心,为了消除或减少该影响,采用多片法.在试件正反面的轴线上均贴电阻应变片.４个应变片均为工作片,采用四分之一桥路测量,为消除温度影响,需要温度补偿片.至少４~５级加载,每级加载应使应变有明显变化,故各级载荷增量ΔP ＝０．５k N .加载载荷及各应变片应变如表１所示,其中,Δε为后一次读数与前一次读数之差.图１㊀拉伸试件的贴片示意图F i g ．１㊀T e n s i l e s pe c i m e nof p a t c h 表１㊀载荷及应变T a b ．１㊀L o a da n d s t r a i n纵向片应变(１０－６)纵１(R x )纵２(R x ᶄ)读数差Δεx读数差Δεx ᶄ载荷(k N )０．４１１１５．８２６３５．５５０．９１２８５．５３１６９．７１７８９．８７１５４．３２１．４１４６１．００１７５．４７９５１．４１１６１．５４１．９１６３２．６３１７１．６３１１０９．５７１５８．１６２．４１７９３．２０１６０．５７１２５７．１６１４７．５９２．９１９０９．５４１１６．３４１３７８．３１１２１．１５平均１５８．７４１４８．５５横向片应变(１０－６)横１(R y )横２(R y ᶄ)读数差Δεy 读数差Δεy ᶄ载荷(k N )０．４－１２９７．５５－３３７．４９０．９－１３５８．１２６０．５７－３７４．９９２９．８１１．４－１４１０．５２５２．４０－４１６．３３４３．７５１．９－１４６３．８８５３．３６－４５６．７１４０．３８２．４－１５１０．５２４６．６４－５００．４６４１．３４２．９－１５２４．４６１３．９４－５３０．２７３７．５１平均４５．３８３８．５６１．２㊀参数计算为减小测试中的误差,一般采取增量法,即取相应电阻片的应变增量平均值计算.各级载荷增量相同,ΔP ＝０．５k N .试件上共贴４个应变片,分两组,左右对应的一横一竖为一组,故可以计算出两个弹性模量值和两个泊松比值:E ＝ΔP A ０Δεx＝５００１６ˑ１５８．７４ˑ１０－６＝１９６．８６G P a E ᶄ＝ΔP A ０Δεx ᶄ＝５００１６ˑ１４８．５５ˑ１０－６＝２１０．３７G P a E a ＝E ＋E ᶄ２＝２０３．６２G P a υ＝ΔεyΔεx＝ΔεyΔεx＝４５．３８１５８．７４＝０．２８υᶄ＝Δεy ᶄΔεx ᶄ＝Δεy ᶄΔεx ᶄ＝３８．５６１４８．５５＝０．２６υa ＝υ＋υᶄ２＝０．２７由上面计算结果可以看出,试验测出的弹性模量为２０３．６２G P a ,泊松比为０．２７.２㊀拉伸试验２．１㊀力学模型本文拉伸点焊试件的点焊搭接接头采用中频㊁伺服点焊设备N I MA K 机器X 型点焊钳,S C M ０１２伺服压力控制器和HW I ２００８中频控制柜加工而成,其主要的焊接工艺参数为:焊接电流６．５k A ,焊接时间４００m s ,冷却时间４００m s ,焊接压力４２００N ,焊接完成后施加锻压力６５００N .点焊后形成试件如图２所示.图２㊀实物图F i g ．２㊀D i a g r a mo f p r a c t i c a l i t y根据图２点焊试件建立本文的力学分析模型,如图３所示.图３㊀点焊构件力学模型F i g ．３㊀S p o tw e l d i n g me c h a n i c a lm o d e l 将贴片法与拉伸试验相结合,先在相应的部位贴上应变片,贴片示意如图４所示,测量各部位的应变.以一定的增量(ΔP ＝０．５k N )持续增加载荷,拉伸速度设为５mm /m i n .同时采集与每个载荷相对应的应变值,直至焊点被拉断,试验结束,得到点焊试件的应力应变关系曲线变化趋势,如图５所示,其中,图形线条上序号为应变片的序号,如 １表示１号片.图４㊀试件贴片位置示意图F i g ．４㊀S k e t c hm a p o f s pe c i m e n t i l es 图５㊀试件上各部位的载荷与应变F i g ．５㊀L o a da n d s t r a i no f e a c h p a r t o f t h e s pe c i m e n ２．２㊀结果分析贴片位置是反对称的,两两位置应变片的应变变化趋势较一致.从图６看出,７号㊁１５号片的应变值均为正值,说明在点焊试件的外表面上,７号㊁１５号片均受拉,并且应变变化趋势为随载荷的增大而增大.试验过程中并未出现非线性塑性变化,从而可以知道,点焊结构的材料经过淬火处理,强度大为增强,同时韧性有所降低,直至试验结束时,母材都未进入塑性阶段,因此基本上整个拉伸过程呈现线性关系.图６㊀贴片７㊁１５的载荷与应变F i g ．６㊀L o a da n d s t r e s s o f s pe c i m e n t i l e s ７,１５从图７中我们可以看出,１号㊁５号㊁９号㊁１６号片的应变值均为负值,由此可知１号㊁５号㊁９号㊁１６号片均受压,且应变均随载荷的增大而基本呈线性增大.１号㊁５号片位于同一块超高强钢板的表面上,９号㊁１６号片位于另一块超高强钢板的表面图７㊀贴片１㊁５㊁９㊁１６的载荷与应变F i g ．７㊀L o a da n d s t r e s s o f s pe c i m e n t i l e s １,５,９,１６上,１号㊁９号片上下相对,５号㊁１６号片上下相对.由于处于同一块钢板上,且位置处于同一截面且与焊核距离相同,９号㊁１６号片应变相近,１号㊁５号片应变相近,应变都随着拉伸力增大而增大,并近似呈线性关系,拉伸力与过程中产生的弯矩也是相关的,也呈线性关系.图８表示是２号㊁４号和１１号㊁１３号片的应变情况.从图８中可以看出:２号㊁１３号片的应变为正,均受拉;４号㊁１１号片的应变为负,均受压;且２号㊁１３号片位于焊核的同一侧,４号㊁１１号片位于焊核的另一侧.处于反对称位置的２号㊁１３号片和４号㊁１１号片的载荷应变情况的差异很明显.图８㊀贴片２㊁４㊁１１㊁１３的载荷与应变F i g ．８㊀L o a da n d s t r e s s o f s pe c i m e n t i l e s ７,１５,１１,１３２号㊁４号和１１号㊁１３号片位于焊核周围,受到焊核的影响,可以发现,该位置测试点的载荷应变关系变化复杂,呈现出非线性.在焊点周围的２号㊁４号㊁７号㊁９号片均受到弯矩的影响,并呈现出负应变.其中,因为位置的对称关系,２号与７号片应变比较一致,４号与９号片应变相近.从图６~图８可以看出,４处的应变都随着拉力增大而增大,并近似呈线性关系,由此可见,产生的弯矩与拉力作用相关,也呈现出线性关系.从图９中可以看出,４号片在不同载荷作用下的应变均为负值,２号片在不同载荷作用下的应变均为正值,说明焊点两侧一侧受拉一侧受压.焊核处３号片呈现出非线性特征,由轴向压应变逐渐转变为轴向拉应变.图９㊀贴片２㊁３㊁４号片的载荷与应变F i g ．９㊀L o a da n d s t r e s s o f s pe c i m e n t i l e s ２,３,４在拉伸过程中既受拉力作用影响,也受弯矩的作用影响,如图１０所示,应变值仍呈现出负值,由此可知在该处主要还是受弯矩作用影响.但从图９中很难看出应变规律,且两者所测得的应变量差异很大,这是由于焊核周围组织成分较复杂,焊核中心的硬度大于周围的硬度,材料性能不均匀,再加上所产生的弯矩使得焊核周围的应变情况变得复杂,贴片相对于材料变化更大,贴片位置的微小变动也会导致结果大相径庭,使得应变结果并不理想.图１０㊀弯矩产生示意图F i g ．１０㊀D i a g r a mo fm o m e n t ge n e r a t e d ２．３㊀硬度试验为了确定点焊结构力学模型的材料力学性能,本文进行硬度试验测试.硬度测试设备型号为Z HU ２．５万能硬度计,为了准确测量出点焊结构经过高温电阻点焊后的真实硬度,试验前对图２所示的试件进行了钼丝切割和镶嵌.硬度试样如图１１所示.从左上方至右下方,经过焊核中心点沿直径４５ʎ方向,每相距约１m m 打一个压痕点.(a )剖切后镶嵌试件㊀㊀㊀(b)压痕采点示意图㊀图１１㊀试件示意图F i g ．１１㊀D i a g r a mo f p r a c t i c a l i t y从图１２可以看出,超高强钢点焊结构经过电阻点焊以后,焊核部位的材料相当于重新淬火,因此多为马氏体相,硬度值较大,高达５００H V 以上,在塑性环部位,材料的硬度值仍旧有一定程度的下降.图１２㊀硬度分布图F i g ．１２㊀H a r d n e s s d i s t r i b u t i o nd i a gr a m 从整个结构的硬度分布来看,焊点周围的塑性环区域是硬度值最小的部位,虽然该部位在径向距离不超过２mm ,却是整个结构中最为薄弱的部位.２．４㊀金相分析对拉伸试验的试件断裂后的断口进行分析,采用电子光学显微镜对超高强钢点焊结构的力学模型的三部分,即母材㊁焊核㊁热影响区(塑性环)进行拍摄.拉伸试验结果表明,失效类型为剪切失效,失效形式为界面断裂.从图１３可以看出,断口平面并非圆形,而是一个以受力方向为长轴的近似圆.在断口横截面中心处存在气孔,这是在点焊过程中形成的,使得焊核组织不如母材紧密.(a )上板断口㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)下板断口图１３㊀断口平面图F i g．１３㊀F l o o r p l a no f f r a c t u r e 从图１４中可以看出断口表面一端相对凸起,另一端相对凹陷,这是弯矩所导致的,并且存在明显的纹路,表明远力端可能首先破坏失效,并且显示出了受力方向.从图１５中可以看出,整个焊点的微观形貌组成部分分为焊核㊁塑性环与母材三部分.结合前面的拉伸试验可以看出,塑性环部分最为薄弱.在拉伸试验过程中可以看到,在两端拉力作用下,连接部分会产生一个负的弯矩作用,(a)三维上板断口(b)三维下板断口图１４㊀断口三维图F i g ．１４㊀F r a c t u r e o f t h r e e Ｇd i m e n s i o n a lm ap(a)断口左端(b)断口右端图１５㊀断口断面图F i g．１５㊀S i d e o f f r a c t u r e 焊核在弯矩作用下,会产生一个角度很小的转动,因此,塑性环的远力端会因为焊核的转动产生额外的拉伸效果,相反,在塑性环的近力端,则会产生压缩效果.该处最容易成为点焊结构破坏起裂处.３㊀结论(１)初步确立超高强钢点焊结构力学模型,由焊核㊁塑性环及母材三个部分构成,并测得母材的材料力学参数.(２)点焊结构在拉伸过程中,拉力会使焊点产生力矩,内部产生弯矩的作用,该弯矩会对焊点周边产生较大影响,并成为结构破坏起裂处的主要因素之一.参考文献:[１]㊀张晓波,曹睿,冯伟,等．９８０M P a 高强钢T I G 焊接接头原位拉伸断裂机制[J ]．中国机械工程,２０１０,２１(２２):２７４６Ｇ２７５０．Z HA N G X i a o b o ,C A O R u i ,F E N G W e i ,e ta l ．F r a c Ｇt u r eM e c h a n i s mo f I n Ｇs i t uT e n s i l e o fW e l d i n g Jo i n t d f o r９８０M P a H i g h S t r e n g t h S t e e l s [J ]．C h i n a M e Ｇc h a n i c a l E n g i n e e r i n g,２０１０,２１(２２):２７４６Ｇ２７５０．[２]㊀韩立军,谷诤巍,张正林．超高强淬火钢板中频点焊接头组织与断口形貌[J ]．焊接学报,２０１０,３１(４):１０１Ｇ１０４．HA NL i j u n ,G UZ h e n g w e i ,Z HA N GZ h e n gl i n ．M i Ｇc r o s t r u c t u r e a n dF r a c t o g r a p h y o f I n t e r m e d i a t eF r e Ｇq u e n c y S p o t W e l d i n g o f P r e c i s i o n U l t r a Ｇh i g h S t r e n g t hQ u e n c h i n g St e e l [J ]．T r a n s a c t i o n so ft h e C h i n aW e l d i n g I n s t i t u t i o n ,２０１０,３１(４):１０１Ｇ１０４．[３]㊀许君,张延松,朱平．双相钢搭接点焊接头疲劳寿命分析[J ]．焊接学报,２００８,２９(５):４５Ｇ４８．X UJ u n ,Z HA N G Y a n s o n g ,Z h uP i n g ．F a t i g u eL i f e A n a l y s i so f L a p Ｇs h e a r S po t W e l d o f D u a l P h a s e S t e e l s [J ]．T r a n s a c t i o n s o f t h eC h i n aW e l d i n g I n s t i Ｇt u t i o n ,２００８,２９(５):４５Ｇ４８．[４]㊀HO U C H E N SAF ,P A G ERE ,Y A N G W H．N u Ｇm e r i c a lM o d e l i n g o fR e s i s t a n c eS p o tW e l d i n g [C ]//N u m e r i c a lM o d e l i n g o fM a n u f a c t u r i n g P r o c e s s ．A t Ｇl a n t a :A m e r i c a nS o c i e t y o f M e c h a n i c a lE n g i n e e r s ,１９７７:１１７Ｇ１２９．[５]㊀T S A ICL ,P A P R I T A NJC ,D I C K I N S O N D W ,e ta l ．M o d e l i n g o f R e s i s t a n c e S p o t W e l d N u g g e t G r o w t h [J ]．W e l d i n g J o u r n a l ,１９９２,７１(２):４７Ｇ５４．[６]㊀C HA E AS W ,KWO N K Y ,L E ETS ．A nO pt i m a l D e s i g nS y s t e mf o r S p o tW e l d i n g Lo c a t i o n s [J ]．F i n i t e E l e m e n t s i nA n a l y s i s a n dD e s i g n ,２００２,３８(３):２７７Ｇ２９４．[７]㊀MA HA D E V A NS ,N IK．D a m a geT o l e r a n c eR e l i a Ｇb i l i t y A n a l y s i s o f A u t o m o t i v e S p o t Ｇw e l d e d J o i n t s [J ]．R e l i a b i l i t y E n g i n e e r i n g a n d S y s t e m S a f e t y,２００３,８１:９Ｇ２１．(编辑㊀袁兴玲)作者简介:王晓光,男,１９７７年生.北京联合大学健康与环境学院助理研究员.主要研究方向为工程结构的相关试验.宇慧平,女,１９７３年生.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院博士㊁副教授.李晓阳,男,１９５５年生.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院教授㊁博士研究生导师.陈树君,男,１９７１年生.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院教授㊁博士研究生导师.。
热冲压成形后22MnB5钢的组织与拉伸性能以及拉伸时的微观形貌演变
b机械工程材料MATERIALS FO R M ECHANICAL ENGINEERING202 丨年 5 月第 45 卷第 5 期V"l. IS No. 5 May 2021 D O I：10.11973/jx g c c l202105008热冲压成形后22MnB5钢的组织与拉伸性能以及拉伸时的微观形貌演变袁昌望，黄加进，钟辉隆,李声慈(江西理工大学材料冶金化学学部，赣州341000)摘要：对比研究了 22MnB5钢经890 °C热冲压成形前后的显微组织与拉伸性能，采用原位拉 伸试验观察了热冲压成形后试验钢在单向拉伸过程中微观形貌的演变。
结果表明：热冲压成形前 试验钢的显微组织为铁素体和珠光体，热冲压成形后组织转变为马氏体，试验钢的强度和强塑积提 高，塑性下降；在拉伸过程中，试验钢先发生颈缩，随后原奥氏体晶界破坏，微裂纹萌生，夹杂物脱黏 形成孔洞型裂纹，随着拉伸的继续进行，裂纹扩展长大并相互连接，试验钢断裂；热冲压成形试验钢 的拉伸断口存在大量初窝，断裂形式为微孔聚集型断裂。
关键词：热成形钢；原位拉伸；裂纹扩展；马氏体中图分类号：TG142.1 文献标志码： A 文章编号：1000-3738(2021)05-0045-05M icrostructure, Tensile Properties and Micromorphology EvolutionDuring Tensile of 22MnB5 Steel after Hot StampingYUAN Changwang. HUANG Jiajin. ZHONG Huilong, LI Shengci(Faculty of M aterials M etallurgy and C hem istry, Jiangxi U niversity of Science and Technology, Ganzhou 341000, China) Abstract ：T he m icrostructure and tensile properties of 22MnB5 steel before and after hot stam ping at 890 °C were studied and compared. T he m icrom orphology evolution during uniaxial tensile of the test steel after hot stam ping was investigated by in-situ tensile te^sts. T he results show that the m icrostructure of the test steel before hot stam ping was composed of ferrite and pearlite. A fter hot stam ping, the m icrostructure changed to m artensite♦and the strength and the volume of strength and plasticity of the steel increased»while the plasticity decreased.During tensile, the test steel first underwent necking, then the original austenite grain boundaries were destroyed, leading to the initiation of m icrocracks, and the hole-type cracks were formed by debonding of inclusions. As the tensile continued, the cracks propagated and connected to each other, resulting in the fracture of the steel. A large num ber of dim ples w ere observed on the tensile fracture surface of the hot stam ped test steel, and the fracture form was microvoid coalescence fracture.Key words：hot stam ping steel；in-situ tensile；crack propagation；m artensite(>引言热成形钢具有强度高、密度小、成型时回弹小等 特点，主要应用于汽车加强件.如车门防撞梁、保险收稿日期：2020-06-15;修订日期：2021-04~02基金项目：国家自然科学基金资助项目（51804137):中国博士后科学 基金资助项S (2020T130556);江西省博士后择优资助项目（2019KY55);江西省教薄厅科技项目（GJJ170551)作者简介：袁昌望（1995 —），男，江西宜春人，硕士研究生导师（通信作者 >:李声慈讲师杠梁、侧边梁、A柱B柱加强件和腰轨加强件等[1<。
22MnB5超高强度热冲压成形钢的开发及应用
22MnB5超高强度热冲压成形钢的开发及应用
王欢龙;岳重祥;张志建;周洪宝
【期刊名称】《塑性工程学报》
【年(卷),期】2024(31)1
【摘要】通过成分设计、轧制、退火及热冲压成形过程关键工艺参数的调控,研究分析了冷轧压下率、退火温度及热冲压成形冷却速度对22MnB5超高强度热冲压
成形钢(22MnB5钢)微观组织及力学性能的影响。
结果表明,22MnB5钢的冷轧压
下率控制在50%~60%范围时可实现酸连轧的稳定轧制,退火温度控制在780~820℃范围时退火态22MnB5钢的金相组织为均匀细小的铁素体和珠光体,且性能均匀稳定。
热冲压成形淬火在冷却速度不低于30℃·s^(-1)时可获得板条尺寸均匀的全马氏体组织。
本产品通过了热冲压成形生产线的工业试用,结果表明:热冲压成形后
22MnB5钢的屈服强度为1030~1113 MPa、抗拉强度为1480~1520 MPa、伸
长率在8.0%以上、硬度HV10不低于500、表面总脱碳层深度均在35μm以下,
热冲压成形后零件的尺寸精度、外观均满足客户需求。
【总页数】9页(P195-203)
【作者】王欢龙;岳重祥;张志建;周洪宝
【作者单位】江苏省(沙钢)钢铁研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TG142
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22mnb5标准
22mnb5标准一、引言在材料科学和金属领域中，22mnb5是一种重要的合金材料，具有广泛的应用。
为了确保22mnb5的质量和性能，需要制定相应的标准。
本文档将介绍22mnb5标准的制定背景、目的、范围、引用标准、主要内容及实施效果。
二、制定背景随着工业技术的发展，对金属材料的要求越来越高，特别是在高温、高压、高强度等特殊环境下。
22mnb5作为一种具有优异性能的合金材料，被广泛应用于石油、化工、航空航天等领域。
为了保证22mnb5的质量和性能，需要制定相应的标准来规范其生产和使用。
三、目的和范围本标准的目的是规范22mnb5的生产、检验和验收，确保其性能符合相关要求。
本标准适用于22mnb5的制造企业、使用单位和个人，以及相关科研机构和监管部门。
四、引用标准本标准引用了以下标准和文件：1.《金属材料高温性能试验方法》GB/T 20975；2.《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T 228；3.《金属材料维氏硬度试验方法》GB/T 1172；4.《金属材料弯曲试验方法》GB/T 232；5.《金属材料高温拉伸试验方法》GB/T 340-1997；6.《金属材料热处理工艺的表示方法》GB/T 13326。
五、主要内容本标准主要包括以下内容：1. 术语和定义：明确22mnb5的术语和定义。
2. 化学成分：规定了22mnb5的化学成分范围。
3. 力学性能：规定了22mnb5的室温拉伸性能、高温拉伸性能、硬度等力学性能指标及试验方法。
4. 工艺要求：规定了生产过程中的原材料、熔炼、成型、热处理等工艺要求。
5. 质量检验：规定了产品质量检验的程序和方法，以及不合格产品的处理措施。
6. 标识与追溯：规定了产品标识和追溯的方法，以确保产品质量可追溯。
7. 附录：提供了相关的图表和数据，以支持标准的实施。
六、实施效果本标准实施后，对规范22mnb5的生产和使用起到了积极的作用，提高了产品质量和性能。
具体效果如下：1. 提高了22mnb5的可靠性和稳定性，减少了因质量问题导致的安全事故。
22MnB5超高强钢热冲压成形工艺及试验
２０℃ ,冲压速度为 ２０mm/s,保 压 １２s,压 边 力 为
２．ห้องสมุดไป่ตู้
０ MPa. 有 限 元 分 析 步 骤 如 下:① 热 成 形 过 程
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中,凹 模 保 持 不 动,压 料 板 对 板 料 施 加 压 边 力,凸
中国机械工程第 ２８ 卷第 １２ 期 ２０１７ 年 ６ 月下半月
２２MnB５ 超高强钢热冲压成形工艺及试验
薛克敏 孙大智 李 萍 巩子天纵
合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥,
２３０００９
摘要:考 虑 材 料 的 热 物 理 性 能 参 数、力 学 性 能 与 温 度 的 关 系,利 用 ABAQUS 软 件 建 立 了 ２２MnB５
质、高强度及高抗碰撞性能等特点 [２],在汽车行业
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高碰撞性能 和 安 全 性 能 的 重 要 途 径.研 究 表 明,
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22MnB5钢热冲压高温防氧化涂层
22MnB5钢热冲压高温防氧化涂层22MnB5钢是一种低合金高强度钢，常用于汽车构件的冲压加工中，如车身侧板、车门内板等。
在冲压加工过程中，由于材料的高强度和硬度，容易导致刀具磨损、表面出现划痕、甚至爆裂等问题。
为了解决这些问题，研究人员开发了一种热冲压高温防氧化涂层。
该涂层是由二氧化钛、氧化铝、氧化钛、碳化硅等多种纳米粉体组成的混合物，通过高温喷涂技术在22MnB5钢表面形成一层均匀、致密的涂层。
这种涂层的防氧化性能优异，可有效防止22MnB5钢表面氧化和腐蚀。
涂层的高硬度和低摩擦系数也能够减少切削刀具与材料表面的摩擦，从而延长刀具寿命。
同时，该涂层具有优异的耐高温性能，能够承受高温热冲压过程中产生的高温和剧烈摩擦。
采用这种热冲压高温防氧化涂层后，不仅能够提高22MnB5钢材料的加工精度和耐用性，还能够降低能源消耗和环境污染。
这种涂层在汽车制造、机械加工、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，涂层技术的改进和创新也会不断涌现。
相信未来的涂层技术将在提高材料性能、降低加工成本和环境污染等方面发挥越来越重要的作用。
随着现代工业生产的快速发展，钢材的冷热加工在各个行业中得到了广泛的应用。
在这些加工过程中，钢材表面的性质受到了很大的影响。
例如，在汽车制造行业中，底盘、车身和发动机等零部件的加工需要使用高温热冲压技术，这使得其表面容易氧化和腐蚀。
因此，涂层技术越来越受到这些行业的关注和追捧。
在涂层技术领域，研究人员们不断探索新材料和新工艺。
其中，纳米材料涂层技术在提高材料性能上具有独特的优势。
纳米涂层是采用粒径小于100纳米的纳米粒子为原料，通过化学合成、机械合成、水热法合成等技术制备成薄膜，然后将其喷涂在材料表面。
具有高硬度、耐腐蚀、防磨损、抗高温等特性，能够显著提高材料的性能。
目前，涂层技术已广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天、机械加工等，涂层技术给这些领域的发展提供了新的动力。
热成型过程中温度参数对22MnB5超高强钢性能的影响
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1曹景升#汽车车架 Q形连接板热冲压工艺特性研究
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超高强钢的组织转变为板条状马氏体试样具
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22MnB5热成形钢锌基镀层的腐蚀性能研究
转变成a — Fe(Zn),故残余Zn(Fe)液在快速 ； 淬火中固化成 一Fe3 Zn】。相。由于a — Fe
摘 要 汽车车身轻量化促进了新钢种的发展，比如对F 22MnB5为代表的热成形钢(PHS)
进行表面镀锌，从而提升阴极腐蚀｛护%鉴于此类钢经直接热压成形(DHPF)处理，因此实现表面 镀锌极具挑战性。具体而言，镀锌过程中液态金属脆化(LME)、窄窗口工艺极大抑制了热成形钢
(PHS)在车身设计中的应用%文章评估了 900 C退火工艺对镀锌热成形钢的电化学性能的影响, 并I定此类镀层是否能够｛护基体%目前的研究成果已详细介绍了为｛止22MnB5出现LME,F 及合理设计工/F提供更好的阴极｛护镀层％
为量化大气腐蚀对退火镀层的影响，本 试验同步开展了大气环境下的质量增益实 验。测试前记录刻痕试样的初始质量 、面积， 并静置于室温空气中16周；测试完成后测定
试验全部热处理过程均在常规管式炉及
2019年第1期
钢铁译文集
37
大气环境中进行。每个试样中心焊接K型 不同时间段的退火。退火结束后，采用压缩
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关键 词 ： 超高强钢 ； ２ ２ Ｍｎ Ｂ ５ ； 硬度 ； 强度 ； 热 冲压
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引 言
一
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成形 性能 稳定 、 强度 高 达 １ ５ ０ ０ ＭＰ ａ的 热 成
随着 汽车工 业 的 飞 速 发展 ， 汽 车轻 量 化 及 安 全 性 正逐 渐 成为 业 内关 注 的焦 点 。研 究 表 明 ， 将 超 高
形超 高强 钢 ２ ２ Ｍｎ Ｂ ５成 为各大 钢厂 重点开 发 的新 产 品 。本 文 以邯钢 新 开发 的超高 强钢 ２ ２ Ｍｎ Ｂ ５为研究 对象 ， 对 比 了邯 钢 及 国外某 知 名 钢 厂 材料 的各 项 力 学性 能 ， 最 后进 行 了热 冲压实 验 。
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（ 河钢集团邯钢公司 ， 河北 邯郸 ０ ５ ６ ０ １ ５ ） 摘要 ： 为 测 试 邯 钢 新 开 发 的热 冲压 用 超 高强 钢 ２ ２ Ｍｎ Ｂ ５的力 学 性 能 并 验 证 其 是否 满 足 热 冲 压 使 用 需 求 ， 选 取 了 国外 某 知名 钢 厂 热 冲 压 用 超 高 强 钢 ２ ２ Ｍｎ Ｂ ５进 行 了对 比 实 验 。实 验 结 果 证 明 ， 邯 钢 产 品 的 性 能
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１ 实 验 目 的
强 钢应 用 于汽 车零件 上 ， 不 仅 可 以降低 汽车 的质 量 ，
达 到轻 量化 的 目的 ， 而 且还 可 以 明显 提 高 汽 车 的安 全性 和舒适 性 ¨ 。超 高强钢 具 有高屈 服 强度 和相 对 较 低 的塑性 ， 传统 的冷 冲压 工 艺无法 解决 难 成形 、 易 破 裂 和 回弹大 的 问题 ， 导致 零 件 尺 寸 及 形状 稳 定 性 变差。 热 冲压 工 艺是 解 决 这一 问题 最 有 效 的工 艺 之
中图分类号 ： Ｔ Ｇ１ ４ ２ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６—５ ０ ０ ８（ ２ ０１ ７） ０ ３—０ ０ ０ ９—０ ６
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