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2000年第4期宝钢技术1综述采用烘烤硬化钢板(BH钢)改善汽车车身外表零件的抗凹陷性能姚贵升(长春第一汽车厂)摘要为了减轻汽车自重,节约能耗,国外广泛采用高强度钢板,并研究了采用BH钢板后对车身外表零件抗凹陷性能的影响。
结果表明:BH钢冲成零件油漆烘干后的屈服强度显著提高,如果零件使用钢板的厚度不变,可以明显地提高其抗凹陷性能;如果减薄钢板厚度(减轻车重)可以保持其抗凹陷性能达到原用钢板的水平,。
关键词车身外板BH钢抗凹陷性能thePanelBHSteelSheetYaoGuisheng(FirstAutomobileWorksChangchun)ABSTRACT Highstrengthsteelsheethasbeenincreasinglyusedabroadinordertoreducethedeadloadofaut omobilesandsaveenergy.ThestudyontheeffectofBHsteelsheetonthedent2resistanceofauto bodypanelindicatedthattheyieldstrengthofBHsteelpartisincreasedafterstampingandpaintb akingandthedent2resistanceimprovedsignificantlywiththethicknessofthesheetunchanged, andthatthedent2resistanceoftheexistingsheetcouldbemaintainedandtherequirementsofuse reachedifthegaugeofsheetreduced(carweightreduced).KeyWords Autobodypanel BHsteel Dent2resistance1前言据资料介绍,汽车自重每降低1%,燃油消耗可下降016%～110%[2]。
烘烤硬化钢原理
烘烤硬化钢的原理是通过加热和冷却处理来改变钢的组织结构和性能。
具体原理如下：
1. 加热：将钢加热到一定温度，通常高于钢的临界点（A3点）。
在此温度下，钢中的固溶体（如碳化物等）会溶解，使钢变软且易于加工。
2. 保温：将钢保持在加热温度下的一段时间，使钢的温度均匀分布，确保固溶体的彻底溶解。
3. 冷却：将钢迅速冷却至室温以下，通常通过水淬或油淬来实现。
这样做可以快速固化钢中的固溶体，形成细小且均匀分布的马氏体组织。
马氏体是一种硬而脆的组织，具有较高的硬度和耐磨性。
4. 回火：为了提高钢的韧性和强度，通常会进行回火处理。
回火是将冷却后的钢再次加热到较低的温度，然后保持一段时间，使马氏体部分转变为较柔韧的渗碳体、贝氏体或铁素体等组织。
这样可以在保持一定硬度的同时，提高钢的塑性和韧性。
总之，烘烤硬化钢的原理是通过控制加热、冷却和回火过程，调整钢的组织结构和性能，使其达到所需的硬度、韧性和耐磨性。
这种处理方法广泛应用于制造硬件工具、刀具、机械零部件等需要具有高硬度和耐用性的产品中。
工程与技术热成形钢烘烤硬化性能研究冯雪莹景财年陈辉张勇(山东建筑大学材料科学与工程学院，山东济南250101)摘要：通过在烘箱中对钢板进行加热模拟实际生产中的烤漆过程，从而实现对钢板的烘烤硬化处理。
结果显示：随着预变形量的增加，试验钢的断后伸长率先增大后减小，经4%预变形量十170°C，烘烤lOm in后，断后伸长率达到了最大值9. 68%。
试验钢的烘烤硬化值（B H)逐渐增大，且在烘烤硬化温度为170P C，预变形量为5M 时，B H得到最大值112M Pa，其远超一般烘烤硬化工艺下的烘烤硬化值（40M Pa)，此时材料的硬度变化不大。
当烘烤温度为2 00 °C时，材料的硬度先变小后变大。
关键词：预变形；烘烤硬化；组织；力学性能中图分类号：T B文献标识码：A1实验材料及工艺实验钢采用的是鞍钢生产的热成形钢。
本实验首 先将试验钢加热到930°C保温180s，然后在拉伸试验机 上进行预变形，预变形量分别为2%再将试验 钢在烘箱中进行烘烤硬化处理，烘烤硬化温度为170°C 和200°C，时间为lOmin，最后将试验钢水淬到室温。
将経过烘烤硬化工艺处理后的试验钢经过粗磨、精磨和拋光，然后用4%的硝酸酒精溶液进行腐蚀，在 Nik〇n30G0光学显微镜（0M)下观察金相组织。
用 HVS—1000显微维氏硬度计测试经过热处理后试验钢的硬度值。
将经过烘烤硬化处理的标准拉伸试样在 WDW—100E拉伸机上进行拉伸试验$2实验结果及分析2.1 显微组织分析在烘烤硬化温度为170°C和200°C，预变形量分别 为2%、4%、5%时，试验钢的主要组织为板条马氏体，随着预变形量的增加，马氏体的板条束逐渐细化，主要 是因为大的变形量能够在一定程度上破碎奥氏体晶粒，但是当变形量过大时又会导致材料内部出现微裂纹，影响材料的性能。
破碎的奥氏体晶粒在后续淬火过程中，转变成较为细小的马氏体组织。
C、P含量对烘烤硬化钢组织性能的影响王建平;高洪刚【期刊名称】《金属世界》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P13-16)【作者】王建平;高洪刚【作者单位】本钢板材股份有限公司产品研究院,辽宁本溪117021;本钢板材股份有限公司产品研究院,辽宁本溪117021【正文语种】中文烘烤硬化钢能够很好的解决汽车面板良好的成形性和强度高的抗凹陷能力这一矛盾，烘烤硬化钢主要应用在汽车门内外面板、发动机盖板等大型覆盖件。
这种钢既具有强度又具有较高的可成形性，在烘烤硬化效应中，位错的钉扎是在材料施加压力之后的涂漆烘烤中才发生的，使得钢有一个固溶强化过程，在成形后使强度再进一步提高。
BH钢板的特点是具有烘烤硬化性，在冲压成形之前钢板比较软，钢板原来的屈服强度比较低，成形性能也比较好，钢板在冲成汽车零件之后在涂漆烘烤过程中通过时效处理能够提高钢板的屈服强度，最终冲压后的零件表现出较高的抗凹陷性能[1]。
试验的过程试验钢化学成分的控制试验研究，几炉钢化学成分除C、P含量相差较大外，其余元素均相近。
同时热轧和冷轧工序基本相同的条件下，对冷轧成品性能和组织进行分析和总结，从而找出规律。
下面是6炉试验钢的主要化学成分及C、P含量差见表1。
各工序工艺情况这6炉试验钢热轧终轧、卷曲温度、目标温度一致，热轧工艺采用终轧温度900±15 ℃，卷曲温度700±15 ℃。
冷轧连退温度和保温温度控制在850±10 ℃，过时效温度控制在400±10 ℃，成品厚度为0.8 mm，连退速度控制在200±20 m/min，受设备能力限制，冷速控制在30 ℃/s以上，见图1所示。
组织及性能检测针对此6炉成品除正常大生产力学检验外，工艺稳定后每炉成品抽取1块试样，分别按照GBT-228-2006中P14、P6试样要求试样加工中心给加工成标准的拉伸试样，在通过汽车板工程实验室进行性能的检测实验。
钢烘烤硬化值的测定方法
钢的烘烤硬化值是指在一定温度下，钢材在一定时间内经过热处理后的硬度值。
测定钢的烘烤硬化值是为了评估钢材在高温环境下的性能变化，对于一些特殊工程应用具有重要意义。
下面我将从多个角度介绍测定钢烘烤硬化值的方法。
首先，测定钢的烘烤硬化值的常用方法之一是热处理后测定硬度。
该方法通常包括将钢样品置于高温炉内进行热处理，然后在一定条件下进行冷却，最后使用洛氏硬度计或布氏硬度计等硬度计量器测定钢材的硬度值。
通过比较热处理前后的硬度值，可以得出钢材的烘烤硬化值。
其次，还有一种常用的方法是金相显微组织分析。
该方法包括在热处理后，通过金相显微镜观察钢材的显微组织结构，如晶粒尺寸、晶界清晰度等，从而推断钢材的烘烤硬化情况。
这种方法对于了解钢材的微观结构和热处理后的变化非常有帮助。
此外，还可以采用机械性能测试方法。
通过在热处理后对钢材进行拉伸试验、冲击试验等机械性能测试，来评估钢材在高温环境下的性能变化情况，从而间接推断钢材的烘烤硬化值。
总的来说，测定钢的烘烤硬化值的方法多种多样，可以从硬度
测定、金相显微组织分析、机械性能测试等多个角度进行评估。
选
择合适的方法对于评估钢材在高温环境下的性能变化具有重要意义，能够为工程应用提供可靠的数据支持。
高强度钢板类型根据国际上对超轻钢汽车的研究（U L S A B — A V C ），把屈服强度在2 1 0 ~5 5 0 N / m m 2 范围内的钢板称为高强度钢板；屈服强度大于5 5 0 N / m m2的钢板称为超高强度钢板。
根据强化机理的不同又把高强度钢板分为普通高强度钢板和先进高强度（A H S S ）钢板。
其中，普通高强度钢板主要包括高强度IF （无间隙原子）钢、烘烤硬化钢（BH）、含磷（P）钢、各向同性（IS）钢、碳- 锰（C-MN）钢和高强度低合金（HSLA）钢；先进高强度钢板主要包括双相（DP）钢、复相（CP）钢、相变诱发塑性（TRIP ）钢等。
通常, 把屈服强度为350M Pa 以上的低合金钢称作高强度钢, 它具有良好的低温韧性、成型性和焊接性[按强化机理又可分为若干种。
如固溶强化型加磷钢板, 弥散强化型的低合金高强度钢板, 相变强化型的双相钢板和烘烤硬化型的钢板等。
汽车用高强度钢的开发始于70 年代, 开始是微合金钢, 不久是含磷合金钢, 80 年代前期是DP (双相) 钢和BH (烘烤硬化) 钢及IF (无间隙原子) 钢。
1990 年前后又开发出了强度更高的微合金钢——各向同性钢, 接着又开发了TR IP (相变诱发塑性)钢, 最近又开发了超高强度钢[2 ]。
抗拉强度已达到1 000N ömm 2 以上。
最高的甚至已达到1 200N ömm 2以上。
高强度IF 钢由于高纯净度和特殊的结构, IF 钢有着杰出的变形性能和低的屈服极限。
通过固溶强化元素的合金化, 强度得到提高, 而又不影响延性和r 值。
N b2T i 合金化的IF 钢添加磷、硅、锰和硼, 用以控制冷加工脆化。
与普通铝镇静钢或钛合金化IF 钢相比,这种钢的缺点是再结晶延迟, 所以要获得所要求的织构和延性, 就要有足够高的再结晶退火温度, 这种新IF 钢的生产需要使退火过程连续化, 因为只有通过足够的快冷才能抑制不希望有的冷加工脆性。
第21卷第4期2009年12月武汉工程职业技术学院学报Jou rnal of W uhan Engineering InstituteVol.21No.4Decemb er2009烘烤条件对超低碳烘烤硬化钢BH值的影响段小平 胡吟萍(武汉钢铁(集团)公司研究院 湖北 武汉:430080)摘 要 研究分析烘烤温度、烘烤时间、预应变量等烘烤条件对超低碳烘烤硬化钢烘烤硬化性能的影响。
结果发现在烘烤温度小于140 时,BH值随着烘烤温度的增加而显著增加,烘烤温度高于140 时,温度对其影响不大;2%预应变、140 烘烤条件下,超低碳钢的烘烤硬化效应在数分钟内迅速表现出来,20分钟内达到最大,随保温时间的继续增加,BH值并无明显变化;预变形量对BH 值有一定的影响,大于2%的预变形反而会减弱烘烤硬化效应。
关键词 超低碳烘烤硬化钢;烘烤温度;BH值;预变形;烘烤时间中图分类号:T G162.83 文献标识码:A 文章编号:1671 3524(2009)04 0008 03超低碳烘烤硬化钢(简称ULC-BH钢)具有超低碳无间隙原子超深冲钢的深冲性能和含磷钢板的高强度以及烘烤硬化钢板的抗凹性能,因而具有良好的综合性能,受到了汽车制造业的广泛关注,主要应用于制造汽车内、外面板等大型覆盖件[1 2]。
超低碳烘烤硬化钢的烘烤硬化效应不仅与钢本身有关,还与烘烤温度、时间和预变形量有密切关系,为了更好了解这些条件对U LC-BH钢烘烤硬化特性的影响,本文研究了不同烘烤条件(烘烤温度、烘烤时间、预变形量)下的U LC-BH钢的烘烤硬化特性。
1 实验材料和方法1.1 实验材料研究材料取自武钢工业化生产线,钢板的成分如表1所示。
表1 超低碳烘烤硬化钢化学成分(wt%)C Si M n P S N Nb Ti0.00150.0490.140.0150.0120.00240.0040.0131.2 实验方法工业生产中的钢板试样,在ZWICK-Z050型材料试验机上测试钢板的基本力学性能、烘烤硬化性能。
烘烤硬化钢冶炼工艺实践
赵如;张丽琴
【期刊名称】《涟钢科技与管理》
【年(卷),期】2013(000)004
【摘要】1前言超低碳高强度烘烤硬化钢板（简称ELC-BH钢板）系第3代汽车冲压钢板品种之一，是在超低碳钢（C≤0．005％，N≤0．004％）中加入适量的Nb或Ti，使钢中的C、N原子绝大部分被固定成碳氮化物[Ti（CN），Nb （CN）]，保证其深冲性（r〉1．7，n〉0．21），在铁素体中保留一定量的固溶C原子，可使退火钢板经冲压成形和烤漆处理后得以硬化（BH=30-50MPa），同时添加相应量的P进行固溶强化，进一步提高强度水平（σb≥340MPa）。
该钢板是用做轿车车身覆盖件的理想材料，具有广泛的应用前景。
近几年国际上开发了Ti处理的ULC—BH钢板，采用Ti来固定钢中的N和部分的C，在钢中保留一定量固溶C原子。
【总页数】2页(P7-8)
【作者】赵如;张丽琴
【作者单位】技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.11
【相关文献】
1.安钢1OOt转炉加入含铁尘泥和渣钢进行冶炼的工艺实践 [J], 王志刚;倪家彬;贾旭岗;李贵胜;刘栋
2.安钢100 tLF冶炼含Al钢工艺实践 [J], 余世安;王晓静;王冰民
3.工艺参数对超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量和烘烤硬化性能的影响 [J], 史学星;鞠新华;鹿宪宝;尉冬
4.各向同性钢与烘烤硬化钢的烘烤硬化性和抗凹陷性 [J], 朱晓东;程国平;俞宁峰
5.邯钢成功冶炼H220H2微碳烘烤硬化钢 [J], 罗扬
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第18卷第11期2006年11月 钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel ResearchVol.18,No.11November 2006作者简介:朱晓东(19662),男,博士,高级工程师; E 2m ail :xdzhu @ ; 修订日期:2006205223各向同性钢与烘烤硬化钢的烘烤硬化性和抗凹陷性朱晓东, 程国平, 俞宁峰(上海宝钢股份有限公司技术中心,上海201900)摘 要:研究了烘烤温度、烘烤时间和预拉伸应变量对罩式炉退火工艺生产的各向同性钢的烘烤硬化性的影响,并与力学性能相当的冷轧烘烤硬化钢进行了对比。
结果表明,在不同的烘烤条件下,各向同性钢的烘烤硬化值均低于同样强度级别的烘烤硬化钢。
抗凹陷性测试结果表明,各向同性钢的抗凹陷性低于烘烤硬化钢。
汽车外板实物分析结果表明,两种钢冲压成形后再烘烤,其屈服强度几乎没有提高。
关键词:各向同性钢;烘烤硬化;抗凹陷性中图分类号:T G 11312 文献标识码:A 文章编号:100120963(2006)1120043204B ake H ardenability and Dent R esistance ofIsotropic Steel and BH SteelZHU Xiao 2dong , CH EN G Guo 2ping , YU Ning 2feng(Technology Center ,Baosteel Co L td ,Shanghai 201900,China )Abstract :The effects of baking temperature ,baking time and prestrain on the bake hardenability and dent resist 2ance of isotropic sheet steel and B H sheet steel produced by batch annealing were studied.The results show that the bake hardenability and strength increment of isotropic steel under various baking conditions are lower compared with B H steel sheet.Experiments of dent resistance show that the dent resistance of isotropic steel is poorer than B H steel.In practical auto outer panel application ,both steels attain a considerably high yield strength after press forming ,but it does not increase after baking.K ey w ords :isotropic steel ;bake hardening ;dent resistance 70年代以来,随着轿车生产向减重节能趋势的发展,高强度钢板的生产和在轿车上的应用越来越广泛[1,2]。
烘烤硬化钢成形后在电泳漆烘烤固化过程中将发生静态应变时效,促使其屈服应力再一次提高[3],有利于抗凹陷性的增强,因此该钢被广泛用于轿车外板。
各向同性钢是90年代新开发的汽车板新品种,与烘烤硬化钢一样也已被成功地用于汽车外板[4]。
通常各向同性钢不保证烘烤硬化指标。
各向同性钢属于低碳钢,它的烘烤硬化性和抗凹陷性是人们关注的问题。
各向同性和烘烤硬化这两种不同设计原理的钢种用于轿车外板的异同也是人们所感兴趣的热点。
烘烤硬化效果不仅取决于钢板本身,还与钢板的变形程度、烘烤工艺制度等密切相关[5]。
实际上,汽车零件的变形程度差异很大,而且烘烤工艺的差别也不小。
在此,笔者研究了不同变形和烘烤制度下,各向同性钢的烘烤硬化性并与烘烤硬化钢进行了比较。
1 实验材料及过程111 实验材料 实验钢板由工业全氢罩式炉退火生产,并经一定量的平整消除了屈服点延伸。
垂直于轧制方向取样,拉伸试样标距为80mm ,实验钢的典型力学性能如表1所示。
112 实验过程 实验条件如表2所示。
首先进行预拉伸,记录预表1 实验钢板的典型力学性能T able 1 Typical mechanical properties of steel sheet 钢种R eL /MPaR m /MPaA 80/%试样厚度/mm各向同性钢234335380179烘烤硬化钢232345370180表2 实验条件T able 2 Experimental conditions 预拉伸应变量/%烘烤制度260～280℃×20min 2170℃×2～120min 0～14170℃×20min拉伸流变应力值,经烘烤后的试样进行再次拉伸,测定其下屈服应力。
烘烤前、后的应力差即为烘烤硬化值。
抗凹陷性实验是将实验材料制成180mm ×180mm 的毛坯试样,然后在成形实验机上制成直径为100mm ,高15mm 的球冠形抗凹陷试样。
烘烤制度为170℃×20min 。
在DR T 21型抗凹陷实验机上测定烘烤前、后的抗凹陷性,以不同载荷下残留的凹陷深度表征抗凹陷性的优劣。
如果残留凹陷深度小,则抗凹陷性好。
压头直径为20mm ,压下速度5mm/min 。
此外,在两种钢实际成形的门板(各向同性钢)和发罩外板(烘烤硬化钢)上的中部平坦部位取样,测定冲压成形及烘烤后的屈服应力,并进行对比,考察加工硬化和烘烤硬化对两种钢板实际应用的影响。
2 实验结果和讨论211 烘烤温度对烘烤硬化值的影响 图1(a )为预拉伸应变量2%、烘烤时间20min 时,烘烤温度对两种钢烘烤硬化值的影响。
可见无论各向同性钢还是烘烤硬化钢,随着烘烤温度升高,烘烤硬化值均逐渐提高。
其中,烘烤硬化钢在较低的烘烤温度下,就有较高的烘烤硬化值,烘烤温度为170℃时,烘烤硬化值达到50M Pa 左右;烘烤温度继续升高,烘烤硬化值继续提高。
与烘烤硬化钢相比,各向同性钢的烘烤硬化值低得多,烘烤温度升高到170℃时,烘烤硬化值仅大于10M Pa ;继续提高烘烤温度,烘烤硬化值的上升幅度较显著。
因为钢板的烘烤硬化性和应变时效关系密切,所以烘烤硬化性低说明该钢具有较高的抗应变时效性。
图1(b )为烘烤温度对钢板屈服延伸的影响。
纵坐标中“0”代表没有屈服延伸,“1”代表出现了屈服延伸。
可见,烘烤硬化钢在烘烤温度不到100℃时就出现了屈服延伸,而各向同性钢在烘烤温度高于170℃时才出现屈服延伸。
说明各向同性钢的抗应变时效性明显优于烘烤硬化钢。
212 烘烤时间对烘烤硬化值的影响 图2示出预拉伸应变量为2%,烘烤温度170℃时,烘烤时间对两种钢烘烤硬化值的影响。
可见烘烤硬化钢在很短的烘烤时间内就产生了显著的烘烤硬化效应,但是随着烘烤时间的进一步延长,烘烤硬化值不再增加;各向同性钢的烘烤硬化值与烘烤时间的关系也呈类似规律。
但各向同性钢的烘烤硬化值显著低于烘烤硬化钢。
预拉伸应变量2%; 烘烤时间20min图1 烘烤温度对烘烤硬化值和屈服延伸的影响Fig 11 E ffect of b aking temperature on b ake hardenability and YPE L・44・ 钢 铁 研 究 学 报 第18卷预拉伸应变量2%; 烘烤温度170℃图2 烘烤时间对烘烤硬化值的影响Fig 12 E ffect of b aking time on b ake hardenability213 预拉伸应变量对烘烤硬化值的影响 图3所示为预拉伸应变量对两种钢烘烤硬化值的影响。
可以看到,在很小的预拉伸应变量下,烘烤硬化钢就具有很高的烘烤硬化值,不过随着预拉伸应变量的增加,烘烤硬化值反而呈下降趋势;各向同性钢却与之相反,当预拉伸应变量小时,烘烤硬化值很低,随着预拉伸应变量的增加,烘烤硬化值显著提高,并且当预拉伸应变量超过10%时,其烘烤硬化值达到和超过了烘烤硬化钢。
图4为不同预拉伸应变量和烘烤状态下,各向同性钢和烘烤硬化钢的变形应力的变化情况。
可见,预拉伸应变量较小时,烘烤硬化钢在烘烤硬化前、后的变形应力明显高于各向同性钢;当预拉伸应变量较大时,两种钢的变形应力差距减小。
214 抗凹陷性及在汽车外板上的应用结果 图5示出烘烤前、后各向同性钢与烘烤硬化钢实验室静态抗凹陷性的对比结果。
可见:烘烤前,在烘烤温度170℃; 烘烤时间20min图3 预拉伸应变量对烘烤硬化值的影响Fig 13 E ffect of prestrain on b akehardenability图4 预拉伸和烘烤硬化对变形应力的影响Fig 14 E ffect of prestrain and b ake hardening ondeformation stress图5 烘烤前、后两种钢的静态抗凹陷性Fig 15 E ffect of b aking on the static dent resistance较小的载荷下,各向同性钢与烘烤硬化钢的凹陷深度差异不大;随着载荷的增加,烘烤硬化钢的凹陷深度小于各向同性钢。
经170℃×20min 烘烤后,烘烤硬化钢的抗凹陷性明显提高,残留凹陷深度显著减小;而各向同性钢的抗凹陷性提高幅度很小,其烘烤后的抗凹陷性明显低于烘烤硬化钢。
图6是各向同性钢和烘烤硬化钢分别用于汽车外板的冲压实例。
可见,冲压成形后,两种钢的屈服强度都有较大幅度的提高。
但是两种钢冲压成形后的零件再经烘烤后,其屈服强度基本没有提高。
表明两种钢冲压成形后再烘烤对其最终强度没有明显的影响。
3 结论 (1)在较宽的烘烤温度和时间范围内,烘烤硬化钢具有较高的烘烤硬化值,而各向同性钢的烘烤硬化值却低于烘烤硬化钢。
与烘烤硬化钢相比,各向同・54・第11期 朱晓东等:各向同性钢与烘烤硬化钢的烘烤硬化性和抗凹陷性 (a)各向同性钢冲压门板; (b)烘烤硬化钢冲压发罩外板图6 两种钢的汽车外板的屈服强度Fig16 Change of yield point for tw o kinds of steel used for auto outer panels性钢具有更好的抗应变时效性。
(2)随着预拉伸应变量的增加,烘烤硬化钢的烘烤硬化值减小;各向同性钢的烘烤硬化值却呈上升趋势。
(3)烘烤硬化钢的实验室静态抗凹陷性明显高于各向同性钢,但两种钢用于汽车外板时,烘烤前、后二者的屈服强度均没有明显差别。
