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不同碳鋼熱沖壓后的微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能研究

為了滿足汽車工業(yè)對(duì)車身輕量化的需求，高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼應(yīng)運(yùn)而生，因?yàn)槠淠軌蝻@著提高車輛碰撞安全性和減少燃油消耗。但是較高的成形力、較低的成形率和回彈的產(chǎn)生使得冷沖壓技術(shù)出現(xiàn)瓶頸，因而整車廠需要尋求新的解決方案。

對(duì)4種不含硼的合金鋼進(jìn)行了熱沖壓試驗(yàn)，冷卻介質(zhì)為水和氮。之后對(duì)這4種鋼的微觀結(jié)構(gòu)及表面強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，提高冷卻速率可以增加馬氏體的量以及提高最大強(qiáng)度。

本研究選取的4種合金為非硼合金，并且含碳量在0.15%～0.20%之間。其中一種合金成分為0.15%C、0.57%Si、1.45%Mn、0.01% Cr、0.03%Ni、0.04%Al、0.003%Ti、0.003%N。

之后對(duì)不同種鋼材進(jìn)行了試驗(yàn)。主要進(jìn)行了材料溫度、表面硬度、抗拉強(qiáng)度等試驗(yàn)。最后對(duì)熱沖壓之后的合金鋼進(jìn)行了金相組織分析，觀察4種合金鋼的馬氏體量等。

研究表明，經(jīng)過上述處理的超高強(qiáng)度鋼的屈服強(qiáng)度可以達(dá)到600～1000MPa，極限抗拉強(qiáng)度可達(dá)900～1400MPa。通過加速冷卻的方法，例如在熱沖壓過程中應(yīng)用液氮冷卻技術(shù)可以有效地增加馬氏體的量和提高材料力學(xué)性能。而在熱沖壓過程中，由于采用了水冷卻，因此增加了鐵素體的含量，提高了材料的成形率。

試驗(yàn)表明，汽車白車身應(yīng)用的不含硼元素?zé)釠_壓鋼的理想碳元素含量推薦范圍是0.27～0.3。

刊名：Journal of Material Processing Technology（英）

刊期：2011年第211期

作者：M. Naderi et al

編譯：郭章勇