高强度钢板多相区流变力学行为及热变形动态耦合相变机理

发布时间：2018-01-02 08:41

  本文关键词：高强度钢板多相区流变力学行为及热变形动态耦合相变机理　出处：《重庆大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： BR1500HS高强度钢板 热拉伸实验 本构方程 相变动力学模型 数值模拟

【摘要】：随着“节能减排”概念在汽车领域的推广,汽车轻量化、高的抗冲击性及高安全性成为未来汽车的主要发展方向。而高强度钢的出现以及其相应的热冲压成形技术的应用与发展可以满足人们对汽车轻量化等性能的要求。高强度钢板是先进高强度钢中应用较广的一种,其热成形理论及工艺也引起了研究者的广泛关注。高强度钢板热冲压工艺是在现有的冷冲压工艺基础上发展起来的一种新型的板料成形技术。在热冲压成形工艺中,高强度钢板料通常被加热到奥实体化温度,并在该温度下保温5分钟,确保板料完全奥氏体化后,将其转移至带有冷却系统的冲压模具中,进行板料的热冲压成形后淬火,以获得完全马氏体组织。与传统的冷冲压成形工艺相比,板料的热冲压成形技术具有变形抗力小、塑性好、成形极限高等优点,同时该工艺能够成形具有复杂几何形状的工件,获得的成形件具有较高的强度及良好的尺寸精度;若对成形件进行相应的热处理,则可使板料具有更优越的性能。本课题是在前期其他学者对BR1500HS高强度钢板理论和实验研究的基础上,借助Gleeble-3500热模拟试验机和有限元模拟技术对高强度钢板的相变机理进行了深入的研究。本文主要侧重于BR1500HS高强度钢板的TTT曲线、相变动力学模型、本构关系和热处理有限元模拟验证分析几个方面进行了研究。TTT曲线可以直观的反映出过冷奥氏体在等温转变过程中各个相的转变量与时间之间的关系,是判断材料热处理过程中组织转变及组织转变量计算的主要理论依据,同时也可作为热冲压工艺参数指定的理论指导。本文通过Gleeble3500试验机运用热膨胀法,获得了BR1500HS高强度钢板各温度下的相变开始和终止点,通过应用光学显微镜观察试样的内部组织状态判定在相应温度下得到的材料组织类型。根据测试和计算结果绘制了BR1500HS高强钢的TTT曲线。考虑到形核率与时间相关,给出了结晶动力学的普适方程,本文选用阿弗拉密方程来计算扩散性相变动力学模型,得到:??e?0.0248939*1(4??TV)xp 20?。对于非扩散型相变,时间对转变量不起作用,试样的温度决定了奥氏体的相变量,选用Marburger的实验研究方法进行计算得到了非扩散型相变的表达式:??e?0.0248939*1(4??TV)xp 20?。对BR1500HS高强度钢板试样进行热拉伸实验,并以应力-应变曲线为基础,运用多元线性回归及多项式拟合,构建精确描述BR1500HS合金热塑性流变行为的高温奥氏体区Arrhenius和中低温Johnson-Cook变参数本构方程。结果表明:计算数据与实验数据吻合得相对较好,所构建的奥氏体、珠光体+铁素体、贝氏体与马氏体组织的本构方程可以很较好地呈现出高强度钢板在热冲压成形过程中的宏观力学行为。将预测相区流变力学模型和相变动力学模型导入有限元分析软,预测了强度钢板在热变形及保压时工件内部微观组织变化,将实验与预测所得曲线植入软件中,实现了金相组织的模拟研究,为高强度钢板热冲压成型过程提供比较可靠的理论基础。
[Abstract]:This paper studies the transformation mechanism of high strength steel plate by using Gleeble - 3500 thermal simulation testing machine and finite element simulation technology . Based on stress - strain curve , the constitutive equations of high - temperature austenitic stainless steel with BR1500HS alloy thermoplastic rheological behavior are obtained . The results show that the constitutive equations of austenite , pearlite , ferrite , bainite and martensitic structure are well matched with experimental data . The results show that the constitutive equations of austenite , pearlite + ferrite , bainite and martensite structure can better show the macroscopic mechanical behavior of high - strength steel plate during hot stamping forming .

【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U465.11;TG142.1

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本文编号：1368505