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超高强度钢板冲压件热成形工艺Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】.生产侵侵。
超高强度钢板冲压件热成形工艺热成形技术是近年来出现的一项专门用于生产汽车高强度钢板冲压件的先进制造技术。
本文介绍了该技术的原理,讨论了材料,工艺参数.模具等热成形工艺的主要影响因素,完成了汽车典型件热成形工艺试验试制。
获得了合格的成形件。
检测结果表明。
成形件的微观组织为理想的条状马氏体,其抗拉强度.硬度等性能指标满足生产要求。
1前言在降低油耗、减少排放的诸多措施中.减轻车重的效果最为明显.车重减轻10%.可节省燃油 3%一7%,因此塑料.铝合金.高强度钢板等替代材料在车辆制造中开始使用。
其中,高强度钢板可以通过减小板厚或者截面尺寸等方式减轻零件质量.在实现车辆轻量化和提高安全性方面比其他材料有明显优势,可以同时满足实现轻量化和提高安全性的要求,因此其在汽车领域内的应用越来越广泛。
热成形技术是近年来出现的一项专门用于成形高强度钢板冲压件的新技术,该项技术以板料在红热状态下冲压成形并同时在模具内被冷却淬火为特征.可以成形强度高达1500MPa的冲压件,广泛用于车门防撞梁.前后保险杠等保安件以及A柱,B柱.C柱.中通道等车体结构件的生产。
由于具有减轻质量和提高安全性的双重优势,目前.这一技术在德国.美国等工业发达国家发展迅速.并开发出商品化的高强钢热冲压件生产线.高强钢热冲压件在车辆生产中应用也很 .一吉林大学材料学院谷诤巍姜超●机械科学研究总院先进制造技术研究中心单忠德徐虹广泛。
国内汽车业对该项技术也十分认同,并有少数几个单位从国外耗巨资引入了相关技术与生产线, 为一汽-大众等汽车制造公司的部分车型配套热冲压件,关于该项技术的研究工作也已经开始。
本文阐述了热冲压成形工艺原理,对典型冲压件的热冲压成形工艺进行试验研究。
2热冲压成形工艺原理热成形工艺原理如图 1。
首先把常温下强度为500-600MPa的高强度硼合金钢板加热蛩J880-950℃.使之均匀奥氏体化. 然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成形.之后保压快速冷却淬火.使奥氏体转变成马氏体.成形件因而得到强化硬化.强度大幅度提高。
1概述在汽车轻量化的推动下，汽车中转而采用铝合金、镁合金和塑料的零部件越来越多。
随着轻质材料在汽车上应用比例的逐年增加，钢铁材料在汽车材料中的主导地位受到了威胁。
为应对来自轻质材料的挑战，钢铁企业将开发的重点放在了高强度钢上。
如今，高强度钢已成为颇具竞争力的汽车新材料，图1和图2为各类高强度钢在不同的承载条件下的减重潜力．其比较对象为USlSTAMP 04软钢板。
同时．高强度钢在抗碰撞性能、耐蚀性能和成本方面较其他材料仍具有较大的优势，尤其是用于车身结构件与覆盖件、悬架件、车轮等零部件。
本文是根据最近公开发表的文献资料编写的，旨在反映国外汽车高强度钢材料技术的最新进展及未来发展动向，供国内有关行业和部门参考。
文中所述的高强度钢包括高强度钢(屈服强度大于210 MPa)，超高强度钢(屈服强度大于550 MPa)和先进高强度钢(AHSS)。
2主要技术进展超轻车身(ULSAB)、超轻覆盖件(ULSAC)、超轻悬架系统(ULSAS)和新概念超轻车身(ULSAB-AVC)等项目的成功实施，验证了高强度钢在减轻汽车自重和改善车辆性能中的有效性。
为了将这些项目所取得的技术成果转化为现实的生产力，近期的高强度钢技术研究，主要集中在支撑技术(Enabling Technologies)上。
2．1若干高强度钢的开发当前正处于新一代高强度钢开发的前夜。
从冶金学的角度看，近几年高强度钢材料的开发，大多只是对原有钢种牌号的补充或性能改善，厚度进一步减薄，材料本身并未取得突破性进展。
开发的难点是要针对不同的零件，力求在产品的强度、塑性和成本之间取得平衡。
SFGHITEN、NANOHITEN、ERW和HISTORY是日本JFE公司最近开发出的几种高强度钢。
其中SFGHITEN为含Nb系列高强度IF钢板，主要应用对象是汽车车身外板，研究用钢的化学成分见表1。
SFGHITEN利用析出的Nb(C，N)微粒和细化晶粒得到强化，其独特之处在于晶界附近存在所谓“无沉淀区”，它降低了材料的屈服强度。
双相钢的名词解释双相钢是一种具有优异性能和广泛应用的特殊钢材。
它由钢铁矿产中提取的特定金属元素组成，具有一种特殊的晶体结构，这种结构决定了它独特的力学性能和化学性质。
在不涉及政治的前提下，本文将以简明的方式解释双相钢的相关知识和应用领域。
首先，让我们了解一下双相钢的基本概念。
双相钢是一种由铁、碳和其他合金元素组成的合金材料。
它的名称源自于它独特的晶体结构，由奥氏体相和铁素体相组成。
奥氏体是一种具有面心立方结构的晶体形态，具有良好的延展性和变形能力；而铁素体是一种具有体心立方结构的晶体形态，具有较高的强度和硬度。
正是由于两种不同晶体结构的共存，使得双相钢同时具备了良好的塑性和强度，形成了其独特的性能优势和广泛的应用领域。
双相钢在汽车工业中的应用非常广泛。
由于其良好的延展性和高强度，双相钢可以在发动机罩、车身和底盘等部件上承担较大的载荷，同时能够在碰撞事故中吸收和分散能量，提供车辆乘员的安全保护。
此外，双相钢还可以用于制造汽车内部的安全气囊、座椅支撑结构和车门梁等零部件，以提高整车的安全性能。
双相钢在能源行业中也有重要应用。
由于其良好的耐磨性和耐蚀性，双相钢广泛用于石油、天然气和化学工业中的管道输送系统。
与传统的钢管相比，双相钢管具有更长的使用寿命和更好的抗腐蚀性能，能够承受高温高压和复杂的工况环境，确保能源输送的安全稳定运行。
除了汽车和能源行业，双相钢还在建筑、船舶、机械制造和电子等领域得到广泛应用。
在建筑行业中，双相钢可以用于制造大型建筑物的结构支撑件，如桥梁、高层建筑和海上平台等。
它的高强度和耐腐蚀性能使得这些结构能够承受外部环境的挑战，并在长期使用中保持稳定和可靠。
在船舶制造行业中，双相钢的高强度和良好的焊接性能使得船体更加坚固和安全，同时减少了结构的重量，提高运载能力。
此外，双相钢还可以用于制造各类机械设备和电子元件的零部件，以满足高要求的工作环境和使用寿命。
总的来说，双相钢是一种晶体结构独特、具有优异性能和广泛应用的特殊钢材。
DP钢与TRIP钢的组织性能介绍姓名：亓博丽学号：1104240579一、DP钢：双相钢（Dual Phase Steel）1、简介双相钢是指低碳钢或低碳合金钢经过临界区热处理或控制轧制工艺而得到的主要由铁素体(F)+少量(体积分数<20%)马氏体(M)组成的高强度钢。
一般将铁素体与奥氏体相组织组成的钢称为双相不锈钢，将铁素体与马氏体相组织组成的钢称为双相钢。
2、化学成分双相钢在化学成分上的主要特点是低碳低合金。
主要合金元素以Si、Mn为主,另外根据生产工艺及使用要求不同,有的还加入适量的Cr、Mo、V元素,组成了以Si-Mn 系、Mn-Mo系、Mn-Si-Cr-Mo系、Si-Mn-Cr-V系为主的双相钢系列。
（1）硅在双相钢中主要起净化铁素体，增加奥氏体稳定性以及固溶强化的作用。
硅对马氏体形成的形态和分布也有明显影响，高硅双相钢容易得到呈纤维状分布的马氏体，这有利于双相钢力学性能的改善。
（2）锰为扩大γ相区元素，起到稳定奥氏体的作用。
由于Mn的添加将降低Ac1，和Ac3，因此含锰钢在同样的处理条件下将比低碳钢得到更高的马氏体体积分数。
（3）合金元素铬可增加奥氏体淬透性，降低铁素体的屈服强度，有利于获得低屈服强度的双相钢。
（4）元素铝可以使铁素体从奥氏体中析出并增加奥氏体的稳定性，对珠光体的形成具有强烈的阻碍作用，有利于在实际生产中控制工艺参数。
（5）铌是目前应用较多的合金元素之一，双相钢中铌的添加可在热轧和奥氏体转变为铁素体的过程中延迟静态和动态再结晶，进而细化铁素体和淬火后的马氏体晶粒，提高双相钢的强度同时改善其塑韧性。
（6）V和Ti是强碳化物形成元素，由于其容易和C, N原子结合生成二次相，故可以起到细化晶粒，强化基体的作用。
3、性能指标由于双相钢的显微组织具有细化晶粒、晶界强化、第二相弥散强化、亚晶结构及残留奥氏体利用等强韧化手段,而使得双相钢综合性能优良,表现在其既具有高的强度又具有良好的韧塑性。
双相钢cm2
双相钢（Duplex Steel）是一种特殊的不锈钢材料，由奥氏体
和铁素体两种组织相组成。
其化学成分通常在25%以上为铁
素体相，保持奥氏体相的优良耐蚀性和铁素体相的高强度和耐磨性。
双相钢的主要特点包括：
1. 耐蚀性：双相钢具有与常规不锈钢相当的耐腐蚀性能，能够抵抗氯离子、硫酸、硝酸等强腐蚀介质的侵蚀，适用于海洋环境等有较高腐蚀性的场合。
2. 高强度：双相钢的屈服强度和抗拉强度远高于奥氏体不锈钢，可以满足对高强度材料的需求。
3. 良好的塑性和韧性：双相钢具有良好的塑性和韧性，易于加工成各种形状的零件。
4. 优异的耐磨性：双相钢具有较高的硬度和耐磨性，适用于各种摩擦和磨损环境。
5. 耐高温性能：双相钢具有较高的热稳定性和耐高温性能，适用于高温条件下的工作。
双相钢广泛应用于石油、化工、海洋工程、能源等领域，例如海洋平台、炼油厂、化工设备等。
它能够满足对材料强度、耐蚀性和耐磨性的要求，同时还具备良好的可焊性和加工性能。
汽车用先进高强度钢的特点和生产工艺摘要：汽车轻量化和安全性对汽车用钢的性能提出了新的、较高的要求，具体有以下6个方面：优良的成形性能；在保证塑性、延性指标的同时，提高强度降低冲压件重量；良好的表面状态和形貌、严格的尺寸精度；良好的连接性能和保型性能；抗时效性稳定性和油漆烘烤硬化性；耐蚀性能。
先进高强度钢，其英文缩写为AHSS（Advanced High Strength Steel），主要包括双相（DP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢、复相（CP）钢、马氏体（M）钢、热成形（HF）钢和孪晶诱导塑性（TWIP）钢。
关键词：先进高强度钢汽车用钢发明热轧冷轧前言：迅猛发展的汽车工业更加突显出环保、能源等方面的难题。
汽车用高强度钢对汽车工业的发展起着举足轻重的作用，是汽车轻量化的关键材料之一。
在未来的数年内，我国汽车工业将会取得更大的发展，对汽车用高强度钢的要求也会越来越多，汽车开发公司需进一步加强与钢铁研究者的合作，这对发展汽车用高强度钢板，促进我国汽车行业发展以及提高我国汽车竞争能力大有裨益。
1高强度板料的特性高强度板料具有很高的抗拉强度、耐冲击性，其抗拉强度是普通材料的3倍甚至更多，因此对汽车的碰撞安全性能非常重要。
高强度板料的这种特性对汽车的安全、减重和节能是非常重要的，其效果也是非常明显的。
研究结果表明，使用高强度板料，汽车冲压件抗拉强度从220MPa提高到700MPa，材料厚度从1.8mm减小到1.4mm，而材料可吸收冲击能指数则基本保持不变。
汽车减重也与材料强度密切相关。
研究表明，材料抗拉强度从300MPa左右提高到900MPa左右，汽车减重率则从25%左右提升到40%左右。
由此可以看出使用高强度板料已是汽车行业以后发展的趋势。
但板料的强度和塑性一般是矛盾的，板料强度的提高必然导致塑性下降。
而板料塑性的下降就为冲压件的成型带来了很多问题和难题，回弹就是其中冲压件成型过程中很难避免的缺陷之一。
双相钢和相变诱导塑性（TRIP）钢引言节省燃料和保证安全的要求是高强度钢在汽车工业中的应用稳步增长的驱动力。
与其它材料，如轻金属铝、镁，或是塑料和复合材料相比，高强度钢除了减轻重量外，还有另外的优点，即其加工工艺类似于传统的低碳钢。
因此，高强度钢在减轻重量的同时其总的制造成本也下降。
其它竞争材料在这方面的情况则截然相反(1)。
根据强度和成形性的不同要求，采用不同的高强度带钢和薄板钢。
以无间隙原子钢为基础的高强度钢具有优异的冷成形性能(2)。
当深冲作为主要加工方法，而抗拉强度要求约400N／mm2时，低碳含磷钢和烘烤硬化钢得到大量应用。
如果对深冲性的要求不很严格， Lankford值r 1.0左右足够时，可以使用更高强度级别的钢种。
和微合金带钢和薄板钢应用的同时，具有双相显微组织的钢种(3)的应用也相当普遍。
这种类型钢在同等抗拉强度时具有较高的均匀延伸率和总延伸率，如图1所示(4)。
但如果从同等的屈服强度来考虑，这种优势消失。
特性及工艺路线双相显微组织指在铁素体基体上分布着一定量的第二相。
该组织具有网状、弥散和两相组织的特征，如图2（5）。
第二相通常是马氏体，其典型的体积分数约为20％。
这样的显微组织构成影响应力一应变曲线。
屈服强度由软相即铁素体的塑性流变的起动所决定。
在此阶段，硬相还处于弹性区。
根据两相组组织的混合规律，当施加的应力较高时，材料显示较高的加工硬化行为。
两相中应变的分布是不一样的，以致于软相中的应变和硬相中的应力高于复合体平均值。
即使在变形的稍后阶段硬相变成塑性时，这种现象仍然存在。
这样复杂的情况的示意图如图3所示。
应用有限元的方法，可以计算出最终力学性能(6)。
显微组织的详细分析表明，双相钢也包含有一定量的残余奥氏体。
由于铁素体组分内部拉应力较低（7），这也导致相对低的屈服强度。
生产这种80％铁素体加上20％马氏体显微组织的常规步骤是重新加热至两相区α+γ，加热的温度应为根据平衡图形成20％奥氏体的温度。
这时奥氏体自然含碳量高，如果冷却速率不是太低，将转变成马氏体。
考虑到冷轧钢板，本来就要进行再结晶退火处理，在连续退火线上，只需采用比再结晶退火温度稍高一点的温度就可完成双相热处理。
然而对于热轧带钢材料，这样一个附加的热处理将大量增加成本，因此只有通过合金成分设计和轧后水冷线上冷却条件的优化才可在热轧状态下获得所要求的显微组织。
图4概括了不同的工艺路线。
通过增加马氏体数量，如提高两相区退火的温度，钢的拉伸性能提高，但是在强度提高的同时，钢的塑性下降。
大约20％马氏体时钢的性能配比最好（8）。
具有较细晶粒的双相组织，强度性能和延伸率都有所提高，如图5所示（9）。
双相钢产品在美国市场上最早销售的一种双相钢是以七十年代常见的一种少珠光体的钒微合金带钢为基加上两相区退火而得到的（10）。
这种钢具有80级钢的抗拉强度（650N／mm2），然而却有50级钢的屈服强度（350N／mm2）和延伸率（＞27％）。
这种双相钢当时的主要应用是防撞杆的加强件，同时也用于其他汽车零件包括轿车车轮。
最初，不用两相区热处理而生产的带钢其合金方案以Mn、Si、Cr和Mo为基（11），由于这种钢合金含量相当高，比较昂贵，因而不含Mo的钢种得到开发（12），其主要用途仍然是汽车车轮。
具有抗拉强度>550N/mm2水平的这种热轧带材的典型的合金设计是（13）：0．08％C，0．5％Mn， 0．3％Si， 0．50％Cr和0．07％P如上所述，这种工艺路线需要较低的卷取温度。
与同样抗拉强度水平的微合金少珠光体的钢种相比，用双相钢生产的轮辐显示出优越的疲劳寿命（14）。
这种改善与发生在通常所知道的循环软化之前的低周疲劳条件下的起始循环硬化有关。
已经发现，在马氏体和铁素体边界处存在着较高的应力集中，但是如果组织中含有一定量的贝氏体（15），则可降低应力集中，因而增加塑性且并不明显降低抗拉强度。
在热带轧机上生产这样的“三相”组织钢也有工艺上和经济上的好处，因为不再需要非常低的卷取温度。
主要的工业开发工作是在日本进行的。
图6概括了某些结果（16，17）。
对所有钢种来讲，卷取温度对力学性能都有类似的影响。
当采用传统的大约650o C的卷取温度时，第二相是珠光体，导致相对来说最低的强度水平。
当第二相是马氏体，得到典型的双相组织时，钢的强度最高，此时塑性还很好。
当采用约450o C的中温卷取温度时，可获得包括贝氏体和马氏体组分的三相结构，此时钢的塑性最好而强度中等。
当这种钢用铌碳微合金化时，由于较细的晶粒组织，强度和塑性都有所改善，上述卷取温度的影响仍然不变，很明显，三相钢具有强度和塑性的最佳综合性能，可用抗拉强度乘以扩孔率的乘积来表示，如图6。
为了提高这种带钢的强度，添加较多的合金元素 S i、Mn、Cr是普遍的做法。
这类钢中一个典型的实际用于汽车工业的钢种，抗拉强度＞600N／mm2，其卷取温度大约在 450℃。
该钢种以下列化学成分为基础（13）：0.08%C ,1.40%Mn和 0.035％Nb近年来，冷轧板的连续退火越来越普及，这种装备非常适合于通过双相区退火生产双相钢。
图7描述了使用双相钢薄板生产轿车侧冲击梁的工艺路线和最终的力学性能。
铁素体加马氏体双相薄板钢显示出高的加工硬化能力，因此在管成形之后，屈服强度明显提高。
在轿车常用涂层过程中得到的的烘烤硬化可以进一步提高强度。
为了保证细晶粒组织，这些薄板钢也含微量铌（18）。
TRIP钢效应及其应用面心立方的奥氏体相转变成体心立方的铁素体相时出现钢的膨胀现象。
高合金钢的奥氏体相在低温下可以是稳定的。
己经证明，奥氏体钢在室温下的变形过程中，奥氏体向马氏体的转变稳步进行，导致延伸率提高（19）。
这种相变诱导塑性（TRIP）也被应用于紧固件、外科针头、高强度钢丝等用途。
TRIP效应用于冷成形的高强度低合金钢是很有前途的。
为此目的需要大量的在室温下稳定的奥氏体，最廉价的稳定奥氏体的方法是增加碳含量。
室温下在0.20%C钢中要获得约12％的残余奥氏体的工艺条件示于图8。
这些钢或通过两相区退火或通过热轧带钢轧制后特定的冷却条件来获得。
在两相区保温期间，首先发生碳在奥氏体中的富集，但此时试图得到的奥氏体体积分数大于上面讨论的双相钢。
接着发生的第二次碳的富集，发生在贝氏体等温转变期间所剩的那部分奥氏体中。
包括过时效段的连续退火线和具有热卷慢冷的热带连轧机都能用于两步热处理工艺过程。
正是由于硅或类似元素充当着铁素体稳定剂的作用，在部分转变成贝氏体的第二次等温处理过程中增加了奥氏体中碳的富集。
自双相区退火温度冷却期间，这些元素不仅加速先共析铁素体的形成，而且在贝氏体形成期间阻碍渗碳体的析出，因此加速碳扩散到奥氏体相中去。
这些钢含有1.2％左右锰的典型含量，锰可通过降低相变温度而增加残余奥氏体的数量，同时还含有1.2％左右的硅，由于上述的机制（20）硅有助于增加残余奥氏体的稳定性。
TRIP钢具有类似于双相钢的低屈强比（0.56），但是在相同的抗拉强度下，其延伸率要高得多．例如抗拉强度为 800N／mm2的 TRIP钢，总延伸率的典型值约为 30%（21）。
这种钢的高塑性是在变形期间形成马氏体的结果。
因此，对塑性变形的影响不仅来自残余奥氏体的数量而且来自其稳定性。
首先，残余奥氏体随着塑性变形的进行，连续产生马氏体相变。
已经证明，上述的低碳钢确实具有这样的行为（22）。
图9显示了在贝氏体相变区经不同保温时间处理的TRIP钢在形变时残余奥氏体数量的变化。
尽管在保温10秒后，残余奥氏体的数量即几乎达到10％，然而这样的奥氏体不是最佳的，在形变的早期阶段转变几乎全部完成。
但是随着保温时间延长，奥氏体中碳的富集达到足够高，以保证最佳的强度和塑性。
结论特别在汽车制造业中，热轧带钢或冷轧薄板钢的冷成形是常规的生产步骤。
抗拉强度水平高于 500N／mm 2的微合金化的低合金高强度钢可以有多种用途。
然而，双相钢适合于成形性要求高的各种用途。
这些具有双相或三相组织的钢具有一定的化学成分并通过各种相应的热处理过程和加工工艺来生产。
相变诱导塑性可以采用特定类型的双相钢利用TRIP钢机制来得到。
在所有类型的这类钢的工艺优化过程中发现，铌微合金化主要通过晶粒细化来改善钢的力学性能。
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