汽车用高强塑第三代薄板钢非弹性回复行为的研究

发布时间：2017-12-24 19:36

本文关键词：汽车用高强塑第三代薄板钢非弹性回复行为的研究　出处：《吉林大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着人们对汽车轻量化和防撞安全性要求的提高，汽车用钢不断向高强度和高塑性方向发展，强塑积成为了衡量汽车用钢性能的重要指标。强塑积小于10~20GPa·%的DP钢、TRIP钢等第一代汽车用高强钢，由于强度高、塑性低，造成汽车结构件、安全件在冲压成形时出现开裂、回弹大和模具磨损严重等问题；而强塑积为50~70GPa·%的奥氏体钢和TWIP钢等第二代汽车用高强钢，虽然塑性好，但成本高，工艺性差及冶金生产困难，因此，以上两代汽车用钢都已经无法满足汽车制造的要求。第三代高强塑汽车用钢的成形性和成本介于处于第一代汽车用高强度钢和第二代汽车用高强度钢中间，在汽车工业中越来越受青睐。其微观组织成分主要是马氏体、残余奥氏体和铁素体（不完全奥氏体化），其强塑机制是通过相变诱发塑性（TRIP）效应即残余奥氏体相变为马氏体实现的，这种TRIP效应直接影响到汽车板在成形卸载时的非弹性回复行为，即卸载模量随应变而变化，但在冲压成形有限元回弹模拟中，作为重要参数的弹性模量，其变化往往被忽略。由于弹性模量的偏差，导致冲压成形有限元模拟回弹值远小于实际回弹值，精度偏低，，因此，有必要开展相关研究。本论文在宏观上通过单向拉伸试验和加载-卸载-重新加载循环拉伸试验分别对汽车用第三代高强塑QP980钢的力学性能和非弹性回复行为进行了研究，探索了QP980钢的各向异性和速率敏感性，分析了非弹性回复行为的特征，以及其发生、发展、变化的过程，确定了回弹的组成和其中的非弹性回复的比例，建立了卸载模量随塑性应变的数学模型。在微观上，采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）方法研究了QP980钢的微观组织，分析并测量了微观结构和位错的变化，揭示了QP980钢非弹性回复的微观机理。拉伸试验结论如下：QP980钢具有良好的综合力学性能和较强加工硬化能力；卸载真应力-真应变曲线与重新加载真应力-真应变曲线形成一个卸载环，即包辛格效应环，包辛格效应环宽度和包辛格效应环面积分别与应变呈现了幂函数关系变化；卸载过程中的总应变回复包括弹性回复应变和非弹性回复应变；卸载模量随应变增大而减小，但当塑性应变增大到一定程度时卸载模量不再变化；建立卸载模量数学模型，弦卸载模量数学模型： EC177.331.8exp(42.9p)；等效卸载模量数学模型为：E175.433.8exp(59.3p)。微观试验结论如下：QP980钢中存在硬质相马氏体，导致在塑性变形过程中产生大量位错塞积；QP980钢在变形过程中存在残余奥氏体向马氏体的转变，这引发了位错密度的升高、位错发生缠结等显微组织结构的变化；相变生成的硬质相马氏体相当于新的位错的钉扎节点，加剧了变形过程中位错的塞积。可动位错的密度和位错线的弯曲程度显著影响非弹性回复行为，可动位错密度大和位错线弯曲程度大是卸载模量减小的微观机制。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1;TG386

【参考文献】