不同碳钢热冲压后的微观组织结构和力学性能研究



不同碳钢热冲压后的微观组织结构和力学性能研究

为了满足汽车工业对车身轻量化的需求，高强度钢、超高强度钢应运而生，因为其能够显著提高车辆碰撞安全性和减少燃油消耗。但是较高的成形力、较低的成形率和回弹的产生使得冷冲压技术出现瓶颈，因而整车厂需要寻求新的解决方案。

对4种不含硼的合金钢进行了热冲压试验，冷却介质为水和氮。之后对这4种钢的微观结构及表面强度、抗拉强度进行了分析。结果表明，提高冷却速率可以增加马氏体的量以及提高最大强度。

本研究选取的4种合金为非硼合金，并且含碳量在0.15%～0.20%之间。其中一种合金成分为0.15%C、0.57%Si、1.45%Mn、0.01% Cr、0.03%Ni、0.04%Al、0.003%Ti、0.003%N。

之后对不同种钢材进行了试验。主要进行了材料温度、表面硬度、抗拉强度等试验。最后对热冲压之后的合金钢进行了金相组织分析，观察4种合金钢的马氏体量等。

研究表明，经过上述处理的超高强度钢的屈服强度可以达到600～1000MPa，极限抗拉强度可达900～1400MPa。通过加速冷却的方法，例如在热冲压过程中应用液氮冷却技术可以有效地增加马氏体的量和提高材料力学性能。而在热冲压过程中，由于采用了水冷却，因此增加了铁素体的含量，提高了材料的成形率。

试验表明，汽车白车身应用的不含硼元素热冲压钢的理想碳元素含量推荐范围是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

编译：郭章勇