成形和淬火工艺对高强度热成形零件硬度-强度的影响
【图文】：
ǎ噻剿魅瘸尚胃咔慷雀职辶ρ绠?能评估标准，建立了适用于热成形产品工业质量评测的等级评估区间图，为热冲压生产线的在线质量检测控制提供重要指导依据。1热成形钢板强度-硬度试验试验材料采用热成形低碳硼合金热轧钢22MnB5，该钢板的原始强度为500～600MPa，维氏硬度210HV左右，化学成分如表1所示。表1低碳硼合金22MnB5的化学成分(质量分数，%)Table1Chemicalcompositionof22MnB5steel(massfraction，%)CSiMnPSCrTiBNFe0.240.271.140.0150.0010.170.0360.0030.004Bal．试验所用装置为高温分区冷却平板模具，如图1所示。模具的上下模均分为冷区和热区两部分，热区安装有由控温系统控制的电阻加热棒，可将模具温度控制在常温25℃到500℃之间［7-10］。试验时，先将板料加热到900℃，保温3min，使板料均匀奥氏体化，然后将板料取出迅速转移到已加热至预定温度的平板模具上。当板料降温至最佳成形温度750℃时［11］合模保压淬火。试验变量为保压压强和模具温度，保压压强为:5MPa、10MPa、15MPa;热区所用温度分别为100、300、330、370、400和500℃，冷区保持室温。试验后，在板料冷热区A、B、C、D位置分别测取强度和硬度［12］，为获得200～550HV全域覆盖的硬度值，辅以空冷、风冷水冷等工况。将测试结果汇总分析，发现该热成形钢板的强度、硬度呈现非线性增长特性。强度随硬度增大而增大，且强度的增长速率也随之增大，采用柔性指数函数模型来描述其关系，建立非线性回归方程:S=a+b×exp(H/c)(1)式中，S为抗拉强度，H为维氏硬度，a、b、c为常系数。采用非线性回归方程对强度硬度关系进行拟合，拟合后常系数的数值分别为:a=48.91，b=353.85，图1高温平板分区冷却实验装置Fig．1Theexperimentalapparatusofthe
，辅以空冷、风冷水冷等工况。将测试结果汇总分析，发现该热成形钢板的强度、硬度呈现非线性增长特性。强度随硬度增大而增大，且强度的增长速率也随之增大，采用柔性指数函数模型来描述其关系，建立非线性回归方程:S=a+b×exp(H/c)(1)式中，S为抗拉强度，H为维氏硬度，a、b、c为常系数。采用非线性回归方程对强度硬度关系进行拟合，拟合后常系数的数值分别为:a=48.91，b=353.85，图1高温平板分区冷却实验装置Fig．1Theexperimentalapparatusofthethermalflatsub-regionalcoolingtestc=350.01。数据点及拟合曲线如图2所示。图2热成形钢板强度-硬度指数曲线Fig．2Curveofstrengthvs．hardnessforthehotformingsteel通过可靠性系数Ｒ2对拟合方程进行可靠性检验，Ｒ2定义如下:Ｒ2=1－∑(yi－y^i)2∑(yi－ys薸)2(2)且Ｒ2越接近于1，曲线拟合效果越好。代入试验数据，求得Ｒ2=0.9662，接近于1，研究结果表明:柔性指数模型对拟合热成形钢板淬火后强度硬度关系理想，可很好描述相关强度-硬度规律关系。2热成形工艺对硬度-强度的影响分别设置不同的保压压力，保压时间，板料厚度等成形因素，采用典型U形热成形模型对不同工艺因素下热成形零件强度硬度性能进行研究，试验模具如图3所示。试验时，保持水道通水，，先将板料加热到900℃，保温3min，然后转移到带有托料装置的U形模具上，降温至750℃时迅速冲压成形，并保压淬火。试验研究因素如表2所示。2.1强度-硬度指数预测模型验证本试验中采用特征位置硬度法研究不同工艺参206
【作者单位】： 大连理工大学工业装备与结构分析国家重点实验室;大连理工大学汽车工程学院;大连理工大学材料科学与工程学院;
【基金】：国家科技支撑计划项目(2013BAG05B01) 中国博士后科学基金(2014M561223) 中央高校基本科研业务费专项资金(DUT14RC(3)032)
【分类号】：TG142.1
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