高强度硼钢板选择性加热压力硬化基础理论与实验研究
发布时间：2021-05-24 05:07
汽车制造业是我国国民经济的重要支柱产业,提高汽车的安全性能和节能减排能力顺应《中国制造2025》绿色发展的要求,成为推动汽车行业创新发展的主要动力之一。高强钢及其压力硬化技术满足了汽车行业追求高强度和减重的要求,得到越来越多的关注。然而,均一性能压力硬化件虽然强度高,但延伸率低,综合力学性能不高,在碰撞过程中很难实现整体刚度和碰撞吸能的最佳匹配。因此,根据载荷分布设计具有梯度性能的压力硬化件成为汽车防撞零件追求的目标,对提高汽车碰撞安全性,促进轻量化具有重要意义,该工艺具备实现汽车零件功能定制的潜力。本文以高强度硼钢板22MnB5为研究对象,针对选择性加热压力硬化工艺开展基础理论与实验研究,系统研究了非均匀温度场下硼钢多相分区力学行为、微观组织转变及相变动力学,并通过数值模拟和选择性加热压力硬化实验验证工艺的可行性和可控性,实现性能梯度件制备,并对梯度试样进行了表征和再变形性能的评估。论文的主要研究内容及贡献包含如下几点:（1）研究了高强度硼钢的动态应变时效行为,获得了选择性加热的合理加热温度。基于不同变形条件的拉伸实验,研究了非均匀温度场下,硼钢奥氏体相、过渡多相和原始相的流变应力特...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 热冲压成形工艺简介及研究现状
1.2.1 热冲压成形工艺简介
1.2.2 热冲压成形工艺发展现状
1.2.3 热冲压成形工艺面临的机遇与挑战
1.3 性能梯度压力硬化工艺策略及研究现状
1.3.1 选择性加热压力硬化工艺
1.3.2 选择性冷却压力硬化工艺
1.3.3 加热技术工艺实现
1.4 选择性加热压力硬化研究目的
1.5 研究内容及技术路线
第2章 实验材料及实验方案
2.1 实验材料
2.2 实验方案及实验设备
2.2.1 硼钢板单向拉伸力学行为研究
2.2.2 微观组织演变的原位观察
2.2.3 相变动力学实验
2.2.4 选择性加热压力硬化实验
2.2.5 性能梯度零件材料表征
2.2.6 性能梯度零件再变形性能评估
2.3 本章小结
第3章 选择性加热压力硬化硼钢分区力学行为分析
3.1 引言
3.2 选择性加热低温区加热温度
3.3 高强度硼钢板流变应力特征
3.3.1 奥氏体相区流变应力特征
3.3.2 原始组织流变应力特征
3.3.3 过渡多相区板料流变应力特征
3.4 高强度硼钢板本构关系模型
3.4.1 奥氏体区峰值应力方程
3.4.2 铁素体区峰值应力方程
3.4.3 过渡多相区峰值应力方程
3.5 本章小结
第4章 硼钢板压力硬化过程微观组织演化原位观察
4.1 引言
4.2 硼钢板连续加热的微观组织演化
4.2.1 加热过程的原位观察
4.2.2 加热过程中析出和重熔现象
4.3 连续冷却过程的微观组织演化
4.3.1 不同冷却速度的原位观察
4.3.2 连续冷却过程中的相变生长机制
4.3.3 冷却速度对硬度的影响
4.4 本章小结
第5章 选择性加热压力硬化工艺相变动力学研究
5.1 引言
5.2 膨胀曲线的意义
5.3 硼钢连续加热奥氏体相变动力学
5.3.1 连续加热奥氏体化转变量的计算
5.3.2 硼钢板非等温奥氏体相变动力学
5.4 硼钢连续冷却马氏体相变动力学及形变的影响
5.4.1 硼钢板马氏体相变机理
5.4.2 高强度硼钢马氏体相变动力学
5.4.3 应变量对马氏体相变动力学的影响
5.4.4 应变速率对马氏体相变动力学的影响
5.5 本章小结
第6章 选择性加热压力硬化数值模拟与实验研究
6.1 引言
6.2 选择性加热压力硬化数值模拟
6.2.1 材料模型
6.2.2 温度场和应力应变场数值模拟
6.2.3 初始加热温度梯度的影响
6.2.4 冲压速度的影响
6.3 选择性加热压力硬化实验研究
6.3.1 感应加热局部奥氏体化淬火实验
6.3.2 冲压工艺对梯度零件硬度分区的影响
6.4 性能梯度件硬度分布和组织表征
6.4.1 硬度分布
6.4.2 微观组织
6.5 性能梯度件再变形能力评估与分析
6.5.1 拉伸变形的全场应变分析
6.5.2 性能梯度件拉伸前后微区应变分析
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3203607
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 热冲压成形工艺简介及研究现状
1.2.1 热冲压成形工艺简介
1.2.2 热冲压成形工艺发展现状
1.2.3 热冲压成形工艺面临的机遇与挑战
1.3 性能梯度压力硬化工艺策略及研究现状
1.3.1 选择性加热压力硬化工艺
1.3.2 选择性冷却压力硬化工艺
1.3.3 加热技术工艺实现
1.4 选择性加热压力硬化研究目的
1.5 研究内容及技术路线
第2章 实验材料及实验方案
2.1 实验材料
2.2 实验方案及实验设备
2.2.1 硼钢板单向拉伸力学行为研究
2.2.2 微观组织演变的原位观察
2.2.3 相变动力学实验
2.2.4 选择性加热压力硬化实验
2.2.5 性能梯度零件材料表征
2.2.6 性能梯度零件再变形性能评估
2.3 本章小结
第3章 选择性加热压力硬化硼钢分区力学行为分析
3.1 引言
3.2 选择性加热低温区加热温度
3.3 高强度硼钢板流变应力特征
3.3.1 奥氏体相区流变应力特征
3.3.2 原始组织流变应力特征
3.3.3 过渡多相区板料流变应力特征
3.4 高强度硼钢板本构关系模型
3.4.1 奥氏体区峰值应力方程
3.4.2 铁素体区峰值应力方程
3.4.3 过渡多相区峰值应力方程
3.5 本章小结
第4章 硼钢板压力硬化过程微观组织演化原位观察
4.1 引言
4.2 硼钢板连续加热的微观组织演化
4.2.1 加热过程的原位观察
4.2.2 加热过程中析出和重熔现象
4.3 连续冷却过程的微观组织演化
4.3.1 不同冷却速度的原位观察
4.3.2 连续冷却过程中的相变生长机制
4.3.3 冷却速度对硬度的影响
4.4 本章小结
第5章 选择性加热压力硬化工艺相变动力学研究
5.1 引言
5.2 膨胀曲线的意义
5.3 硼钢连续加热奥氏体相变动力学
5.3.1 连续加热奥氏体化转变量的计算
5.3.2 硼钢板非等温奥氏体相变动力学
5.4 硼钢连续冷却马氏体相变动力学及形变的影响
5.4.1 硼钢板马氏体相变机理
5.4.2 高强度硼钢马氏体相变动力学
5.4.3 应变量对马氏体相变动力学的影响
5.4.4 应变速率对马氏体相变动力学的影响
5.5 本章小结
第6章 选择性加热压力硬化数值模拟与实验研究
6.1 引言
6.2 选择性加热压力硬化数值模拟
6.2.1 材料模型
6.2.2 温度场和应力应变场数值模拟
6.2.3 初始加热温度梯度的影响
6.2.4 冲压速度的影响
6.3 选择性加热压力硬化实验研究
6.3.1 感应加热局部奥氏体化淬火实验
6.3.2 冲压工艺对梯度零件硬度分区的影响
6.4 性能梯度件硬度分布和组织表征
6.4.1 硬度分布
6.4.2 微观组织
6.5 性能梯度件再变形能力评估与分析
6.5.1 拉伸变形的全场应变分析
6.5.2 性能梯度件拉伸前后微区应变分析
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3203607
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