超高强度BR1500HS钢高温变形行为研究及热冲压过程数值模拟

发布时间：2017-08-03 10:19

  本文关键词：超高强度BR1500HS钢高温变形行为研究及热冲压过程数值模拟

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【摘要】：超高强钢板热冲压成形工艺能够实现“白车身”轻量化的同时提高其防撞安全性,能很好地解决目前汽车制造业“节能”和“安全”两大问题。本文以宝钢产热冲压用1.8mm厚的BR1500HS钢板为研究对象,在钢板的奥氏体化工艺、Gleeble热模拟试验和热冲压过程数值模拟研究的基础上,研究了其热冲压成形工艺对成形件力学性能的影响,获得了优化的工艺参数。论文的主要结果如下:(1)研究了奥氏体化工艺对BR1500HS钢的淬火组织、奥氏体晶粒尺寸和力学性能的影响。获得的最佳奥氏体化工艺为920℃加热+5min保温,淬火后的BR1500HS钢的显微组织为均匀的板条马氏体,其抗拉强度高达1789MPa,延伸率达到7.5%,强塑积1.34×104 MPa·%。(2)采用Gleeble3500热/力模拟试验机获得了BR1500HS钢起始变形温度分别为900℃、850℃、800℃和750℃,终了变形温度700℃的高温非等温变形流变应力曲线,基于变形组织的观察,研究了其非等温变形行为。结果表明,非等温变形时的峰值应力明显高于文献报道的等温变形时的峰值应力;变形温度升高,钢在高温变形时的加工硬化率明显下降。在较高的起始温度(900℃)和应变速率下(15s-1)变形时,形变诱导的铁素体转变并不明显,但随着变形温度和应变速率的降低,形变诱导的铁素体转变明显增强。(3)基于高温变形的流变应力曲线,利用PAMSTAMP 2G软件对BR1500HS钢“V”型件的热冲压成形过程进行了热力耦合的仿真模拟。通过分析板料变形过程中的温度场和组织分布特性,研究了板料起始冲压温度和保压淬火时间对热冲压成形的影响。仿真结果表明,当BR1500HS的起始冲压温度高于750℃、保压时间15s时,零件的显微组织中马氏体含量高达90%以上,成形性能良好;当起始冲压温度为800℃、保压时间10s时,零件底部的马氏体含量仅为1.3%,当保压时间延长到15s时,零件各部位马氏体组织含量在98%以上。(4)根据奥氏体化工艺、热模拟试验和数值模拟结果,进行了BR1500HS钢“V”型件的热冲压成形试验研究。在本研究条件下,得到的合理的热冲压工艺参数为:920℃奥氏体化+5min保温,板料转移时间10s,起始冲压温度800℃,冲压速度100mm/s,保压吨位50t,保压时间15s,冷却水流速5mm/s。采用此工艺参数成形的零件尺寸精度高,基本无回弹,但侧边明显减薄,减薄率与模拟仿真得到的数据(25.0%)较为吻合,为21.1%;成形零件的组织主要为板条马氏体,热冲压件三个特征部位材料的抗拉强度均高于1500MPa,完全满足BR1500HS钢热冲压成形件的使用要求,也验证了仿真模型的正确性。
【关键词】：BR1500HS硼钢 奥氏体化 热冲压 流变行为 非等温变形 有限元仿真
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306;TG142.1
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 引言13-14
• 1.2 热冲压成形工艺14-16
• 1.3 热冲压成形用钢16-17
• 1.4 热冲压成形技术研究现状17-23
• 1.4.1 热成形用钢加热温度和保温时间17-18
• 1.4.2 热成形用钢高温变形性能18-20
• 1.4.3 热成形用钢成形极限20
• 1.4.4 冷却速率对硼钢热成形过程影响20-21
• 1.4.5 热成形过程界面换热系数21
• 1.4.6 热成形过程数值21-22
• 1.4.7 研究现状总结22-23
• 1.5 论文的研究背景23
• 1.6 论文的研究目的和内容23-25
• 第二章 实验材料与方法25-31
• 2.1 实验材料25-26
• 2.2 实验方法26-31
• 2.2.1 总体技术路线26
• 2.2.2 BR1500HS钢淬火热处理工艺26
• 2.2.3 BR1500HS钢高温非等温拉伸试验工艺26-27
• 2.2.4 热冲压成形数值模拟方法27-28
• 2.2.5 热冲压成形试验28-29
• 2.2.6 显微组织观察29-30
• 2.2.7 力学性能测试30-31
• 第三章 BR1500HS钢奥氏体化工艺的研究31-41
• 3.1 BR1500HS钢淬火工艺31-32
• 3.2 BR1500HS钢淬火后的微观组织32-34
• 3.3 BR1500HS钢的奥氏体晶粒尺寸34-37
• 3.4 BR1500HS钢的力学性能37-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第四章 BR1500HS钢高温非等温变形行为研究41-52
• 4.1 试验方案41-42
• 4.2 不同起始变形温度下BR1500HS钢的高温流变行为42-46
• 4.3 不同应变速率下BR1500HS的高温流变行为46-49
• 4.4 起始变形温度和应变速率对加工硬化率的影响49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 “V”型件的热冲压成形仿真模拟52-65
• 5.1 有限元仿真模型的建立52-55
• 5.1.1 热冲压模型及网格划分53-54
• 5.1.2 材料模型54-55
• 5.2 边界条件的设置55-57
• 5.2.1 热边界条件56
• 5.2.2 热接触条件56-57
• 5.3 仿真结果分析57-64
• 5.3.1 起始冲压温度对热冲压成形的影响58-61
• 5.3.2 保压时间对热冲压成形的影响61-63
• 5.3.3 热冲压成形过程中模具温度场的变化63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 BR1500HS钢的热冲压成形试验研究65-74
• 6.1 试验设备及主要试验参数65-66
• 6.1.1 试验零件及特征点的选取65
• 6.1.2 热冲压试验加热装置及模具65-66
• 6.1.3 热冲压试验主要工艺参数66
• 6.2 零件减薄率的分析66-68
• 6.3 热冲压与冷冲压成形性能分析68-69
• 6.4 热冲压件组织与性能分析69-72
• 6.4.1 热冲压件特征部位的力学性能69-71
• 6.4.2 热冲压件特征部位的微观组织71-72
• 6.5 本章小结72-74
• 第七章 结论与展望74-76
• 7.1 结论74-75
• 7.2 创新点75
• 7.3 展望75-76
• 参考文献76-81
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文81-82
• 作者在攻读硕士学位期间所作的项目82-83
• 致谢83

【参考文献】

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1 周杰;李世云;李崇;尚欣;李慧;;曲面法优化超高强度钢的淬火工艺参数[J];重庆大学学报;2013年05期

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本文编号：613876