基于热冲压的硼合金钢力学性能分析

基于热冲压的硼合金钢力学性能分析

刊名：Journal of Manufacturing Process（英）

刊期：2016年第21期

作者：P.Namklang et al

编译：李峻峰

热冲压工艺已越来越多地应用于具有超高强度性能汽车零部件的生产，该生产工艺可同时实现汽车车身质量的减轻和车辆耐撞性的提高。

对经热冲压工艺得到的22MnB5硼合金钢帽形试样进行了试验研究和有限元模拟分析。在热冲压后，该试样的屈服强度和拉伸强度分别为 1110MPa和1470MPa。测量热变形件的硬度为470～550HV，屈服强度提高到约60MPa。在试验过程中，采集了坯料和模具的温度变化，通过有限元模拟发现，在成形和淬火过程中坯料和模具的预测温度演变与试验结果相当一致。对所成形样品的不同位置进行了金相组织分析、硬度测量和拉伸试验。基于时间温度转变（TTT）图，对局部发生微结构变化和形成不同硬度值的试样进行了计算分析，对由于微观结构成分发生变化而导致的相应冲压件不同结构硬度值分布进行了预测。此外，在各种介质下对硼合金钢进行了淬火试验。使用Voce硬化模型对每个冷却条件下测定的硼合金钢拉伸应力-应变曲线进行描述。基于Voce模型和热成形工艺参数的试验和数值计算结果对热成形件抗拉强度和屈服强度进行预测，确定了硬化参数和硼合金钢冷却速度之间的关系，进而建立了硬度和Voce模型参数之间的关系。最后，通过结合结构方程与有限元分析结果来评估热冲压试样的力学性能。最终发现，计算得到的不同局部位置的应力-应变与试验数据吻合得很好。