汽车用高强钢的热成形q&p工艺研究

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1、分类号学号M201270663学校代码10487密级硕士学位论文汽车用高强钢的热成形Q&P工艺研究学位申请人：余香芸学科专业：材料学指导教师：蒲健教授答辩日期：2015年5月18日AThesisSubmittedinPartialFulfilmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonthehotstampingQ&PprocessofhighstrengthautomobilesteelCandidate:YuXiangyunMajor:MaterialScien

2、ceandEngineeringSupervisor:Prof.PuJianHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay.18,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授

3、权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要为节约能源和原材料，实现汽车轻量化，减少碳排放，先进超高强度汽车用钢板越来越受到汽车行业的重视。虽

4、已有的研究表明，超高强汽车用钢板的传统直接热成形工艺可获得兼具超高强度和优异成形性的热冲压件，但断后延伸率仅达7%~8%，致使强塑积较低，远达不到第三代汽车用钢的力学性能要求。淬火&配分工艺（Q&P,QuenchingandPartitioning）是将完全奥化后的钢板淬火到QT（QT为Ms~Mf间的某一温度），获得一定数量的马氏体和残余奥氏体，后加热到配分温度PT（PT≥QT）停留一段时间，以实现马氏体中的过饱和碳原子脱溶配分至贫碳奥氏体中。高强钢经Q&P工艺处理后，组织内的残奥含量大幅增加，断后延伸率显著提高，但抗拉强度也下降严重。为了在

5、不降低或略微降低热成形钢板强度的基础上改善塑性，本课题将新型热处理Q&P工艺与传统热冲压工艺结合，研究基于Q&P工艺的热冲压成形工艺，旨在进一步提高超高强汽车用钢板的强塑积，满足第三代新型汽车用钢的综合力学性能要求。本课题以超高强度汽车用钢30CrMnSi2Nb为研究对象，通过CCE模型及经验公式计算淬火温度与残余奥氏体含量的关系，并确定最佳淬火温度。在Gleeble-3500热力模拟机上采用Q&P一步法和两步法热处理工艺研究了不同配分温度及配分时间对试验钢的室温残奥含量和力学性能的影响。采用模具热冲压成形-淬火&配分工艺研究了热成形超高强汽

6、车用钢的微观组织和力学性能演变规律。研究测试结果表明：（1）经一步法和两步法Q&P工艺的Gleeble-3500热模拟实验处理后，30CrMnSi2Nb超高强钢分别获得了优异的断后延伸率和高强塑积：19.1%、26.92GPa%（残奥含量为12.43%），高于直接淬火和传统的Q&T试样。（2）依据理论淬火温度模型及Q&P热模拟实验结果，在Q&P工艺的热冲压成形工艺的基础上设计了相应实验模具及方案。研究热成形-淬火&配分处理后试样的微观组织组成，结果表明，室温组织由板条马氏体和大量薄片状残余奥氏体组成，其厚度分别在200nm~300nm间和20

7、0nm，TEM微观组织显示马氏体中出现高碳孪晶结构。XRD测试结果显示，经热成形Q&P工艺处理后，残奥含量最高可达9.38%，I华中科技大学硕士学位论文此时残奥内含碳量为1.33%，残奥稳定性系数达最大值。（3）通过模具内置的加热棒及模具自身传导散热，保证热成形Q&P工艺过程淬火温度和淬火冷却速度。利用K型热电偶对模具和板料的温度变化曲线进行测定，结果显示，热成形Q&P工艺窗口可得到精准的控制，热冲压成形配分处理后制件的强塑积最高可达23.03Gpa%。而试样经直接淬火和Q&T工艺处理后，强塑积分别为8.97GPa%和9.71GPa%，均远低

8、于热成形Q&P钢。因此，热成形Q&P工艺是一种有效的提高超高强汽车用钢强塑积的方法，在汽车钢板制造业具有广泛的应用前景。关键词：超高强汽车用钢；淬火-碳配分；残余奥