应变方式及速率对trip780钢板组织与力学性能影响的研究

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1、应变方式及速率对TRIP780钢板组织与力学性能影响的研究第1章绪论1.1引言随着国民经济的发展，人民生活水平日益提高，汽车已经成为市场上越来越紧俏的大宗消费产品。国内汽车行业经过60多年的发展，消费者已经不满足于大多数汽车现有的性能，对汽车功能与性能的要求越来越高，也越来越个性化。然而汽车为提高安全性能，增加车身钢板厚度、装配安全气囊、ABS系统（防抱死安全系统）、SR（辅助救助系统）等安全装置以及其他个性化配件时，也使汽车整体的重量大幅度升高，增加了燃料的消耗。随着汽车工业的高速发展和汽车保有量的逐年增加，汽车尾气及温室气体排放也给环境带来越来越沉重的负

2、担。如图1.1所示，截至2014年中国汽车保有量已经突破1.3亿。国家建设生态友好型社会和走可持续发展道路的新要求，给汽车工业的节能减排提出了更高的要求：2007年我国出台了GB20997-2007《轻型商用车辆燃料消耗量限值》；2008年4月1日生效的《中华人民共和国节约能源法》第四十六条规定：国务院有关部门制定交通运输车船的燃料消耗量限值标准，不符合标准的，不得运营。有调研表明，汽车一半以上的燃油消耗与车身自重相关。国外曾有研究表明汽车重量每降低100Kg,可提高燃油效率约1.3km/l[1]。因此，汽车轻量化是解决汽车节能减排问题十分有效的途径。目前，

3、实现汽车轻量化的主要方式是优化汽车材料设计，即在保证强度等性能要求前提下，使用轻质材料代替传统钢质类的汽车结构材料。目前用于轻量化的材料主要有先进高强钢、镁合金、铝合金、复合材料、塑料等。然而，镁、铝合金复合材料等的焊接、成形性能及强度、硬度远远不及钢铁材料，相关技术仍一直未有较大突破。由于制造工艺复杂，成本较高，又很难达到汽车碰撞安全性的要求，故在汽车工业内此类材料短期内很难大范围取代钢铁材料。利用先进高强钢代替传统钢将是汽车轻量化的主要手段，利用其高强度特性减小汽车钢板厚度，从而减少钢材使用量来达到强量化目的。汽车重量的70%-80%来自于钢铁材料，使用

4、高强钢可以减轻车重15%-25%[2]，因此，高强钢代替传统汽车钢材可以有效实现汽车轻量化。..........1.2汽车用高强钢的定义及常用种类对于高强钢的界定国际上尚未有统一标准。在我国，高强钢一般指抗拉强度大于370MPa的热轧钢以及抗拉强度大于350MPa的冷轧钢。经过世界各国几十年的不懈研究和开发，高强钢已经成为一个种类繁杂的大家族，不同国家、不同组织的分类方法也不尽相同，尚未有统一的分类标准，目前可以根据合金化程度、屈服强度、成形工艺、强化机理等进行分类。按照屈服强度可分为高强度钢板(HSS)和超高强度钢板(DHSS)两大类。其中高强度钢板屈服强

5、度在210-550MPa之间，超高强度钢板屈服强度在550MPa以上[4]。如图1.2所示，为按照屈服强度划分的常见的汽车用高强钢分类图[5]。国际钢铁协会根据强化机理将高强钢分为传统高强钢和先进高强钢（AdvancedHighStrengthSteel，AHSS），传统高强钢主要包括碳锰钢、高强度低合金钢、各向同性钢、含磷钢、无间隙原子钢和烘烤硬化钢等；先进高强钢是指通过适当的热处理工艺控制钢的显微组织以得到具有高强度、高塑性的性能的钢材，主要包括双相钢、马氏体钢、相变诱发塑性钢、孪晶诱发塑性钢、复相钢以及淬火及再分配钢等[6-7]。根据强塑积分类，把强塑

6、积在10GPa%和30GPa%之间的高强度钢定义为第一代汽车用高强度钢，如：相变诱发塑性钢、烘烤硬化钢、高强度低合金钢等；把强塑积在40GPa%和70GPa%之间的高强度钢定义为第二代汽车用高强度钢，如孪晶诱发塑性钢等；近年新兴起的淬火-配分钢被称为第三代汽车用高强钢。并且高强钢仍处在更新换代之中，不断有新的品种出现，很多高强钢的机械性能及微观机制尚未研究透彻。因此，高强钢领域具有很高的研究价值。本文采用按屈服强度进行划分的方法，并对几种最常用的高强钢进行具体介绍。...........第2章实验材料与实验方法2.1试验用钢介绍本文所用实验材料为宝钢生产的厚

7、度为1.6mm的冷扎TRIP780钢板，其化学组成参见表2.1。在MTS810拉伸系统上进行单向拉伸试验。试验装置如图2.1所示，拉伸速率可实现在01m/min内自由变化，力与位移等实验数据可以直接在MTS810系统中输出。拉伸试样在电火花线切割机上制备，并统一试样长度方向为沿着钢板轧制方向。试样的尺寸确定参照国家标准GB/T228.1-2010，具体尺寸如图2.2所示。为减小线切割后试样侧面棱角及试样表面划痕在拉伸过程中产生的应力集中，故对试样表面打磨光滑，如图2.3所示。为研究拉伸速率对TRIP钢力学性能的影响，单向拉伸试验设置五个拉伸速率，分别为：51

8、0-4s-1、110-3s-1、510-3s-1、8