DP钢组织与力学性能的差异及其对成形的影响

发布时间：2020-11-07 10:14

　　 近年来DP钢凭借优异的综合性能广泛用于汽车结构件的制造,成为目前应用最多的先进高强钢。然而,由于采用的成分和工艺不同,来自不同生产线的DP钢的组织与力学性能往往存在显著差异,这给DP钢的应用特别是板料成形带来了不可忽视的影响。本论文以来自不同生产线的DP780钢为研究对象,应用生产现场调研、理论研究、试验测试和有限元仿真等手段,开展了三方面的研究,主要研究工作如下:(1)通过单向拉伸试验发现不同生产线的DP780钢主要力学性能存在显著差异,不同批次以及不同方向间的力学性能差异较小;通过成分测试和金相组织观测发现不同DP780钢的成分和组织存在显著差异,力学性能的差异是由成分和组织的差异导致的;建立DP780钢微观组织的有限元模型,仿真分析了具有不同成分和组织的DP780钢在应力应变关系和延伸率方面的差异;根据DP780钢破裂的微观机理,提出以失效单元比例为指标,采用马氏体临界应力准则预测DP780钢延伸率的新方法;定量获得了碳含量、马氏体体积分数和铁素体晶粒平均直径对DP780钢力学性能的影响规律。(2)基于DP780钢实际工业生产过程,设计了连续退火模拟实验;定量获得了连续退火工艺参数对DP780钢组织和力学性能的影响规律,发现两相区温度对DP780钢组织和性能的影响是连续的,而对于缓冷温度、过时效温度和带钢运行速度的影响需要考虑敏感区和非敏感区的不同;定量比较了各因素的影响程度,发现过时效温度对抗拉强度影响最大,缓冷温度的影响次之,两相区温度的影响最小,这三个因素对延伸率的影响相差不大。(3)对力学性能有显著差异的DP780钢分别进行圆杯拉深试验和凸模胀形试验,发现不同DP780钢破裂时的极限拉深深度和极限拱顶高度都明显不同;建立圆杯拉深试验和凸模胀形试验的有限元模型,定量获得力学性能对DP780钢拉深和胀形成形中应力应变演化特性的影响规律;将试验和有限元仿真相结合,利用Cockcroft-Latham韧性断裂准则预测并定量获得了强度系数K、应变强化指数n、Lankford系数r和厚度t对DP780钢拉深和胀形成形极限的影响规律。
【学位单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG142.1
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 课题综述
    2.1 DP钢的性能与应用
    2.2 DP钢的研究现状
        2.2.1 材料特性差异及其影响
        2.2.2 生产工艺与组织性能
        2.2.3 力学性能与板料成形
    2.3 研究背景及内容
        2.3.1 研究背景
        2.3.2 研究内容及技术路线
3 DP钢力学性能的差异及微观组织的分析
    3.1 DP780钢力学性能的测试与差异分析
    3.2 DP780钢力学性能代表性指标的获取与分析
        3.2.1 代表性指标的获取
        3.2.2 代表性指标与断裂延伸率的关系
    3.3 DP780钢成分和组织的测试与差异分析
        3.3.1 成分的测试与差异分析
        3.3.2 微观组织的测试与差异分析
    3.4 DP780钢微观组织的有限元模型
        3.4.1 代表性体积单元的获取
        3.4.2 组成相应力应变关系的建立
        3.4.3 边界条件的处理
    3.5 不同成分和组织的DP780钢力学性能差异的仿真分析
        3.5.1 应力应变关系的差异
        3.5.2 延伸率的差异
    3.6 成分和组织对力学性能的影响
        3.6.1 碳含量的影响
        3.6.2 马氏体体积分数的影响
        3.6.3 铁素体晶粒平均直径的影响
        3.6.4 影响因素的综合讨论
    3.7 本章小结
4 连续退火工艺对DP钢组织和力学性能的影响
    4.1 DP780钢连续退火模拟实验
    4.2 实验与工业试样的性能比较
    4.3 退火工艺参数对DP780钢组织和力学性能的影响
        4.3.1 两相区温度的影响
        4.3.2 缓冷温度的影响
        4.3.3 过时效温度的影响
        4.3.4 带钢运行速度的影响
        4.3.5 影响因素的综合讨论
    4.4 本章小结
5 DP钢力学性能差异对成形性能的影响
    5.1 DP780钢成形性能差异
        5.1.1 拉深性能差异
        5.1.2 胀形性能差异
    5.2 成形过程的应力应变演化特性
        5.2.1 圆杯拉深和凸模胀形有限元模型
        5.2.2 不同力学性能的DP780钢应力应变演化差异的仿真分析
    5.3 力学性能对应力应变演化的影响
        5.3.1 强度系数K的影响
        5.3.2 应变强化指数n的影响
        5.3.3 Lankford系数r的影响
        5.3.4 厚度t的影响
    5.4 力学性能对成形极限的影响
        5.4.1 对拉深成形极限的影响
        5.4.2 对胀形成形极限的影响
        5.4.3 影响因素的综合讨论
    5.5 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

【参考文献】

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本文编号：2873801