热冲压过程中可淬火硼钢的高温形变强化和破裂机理的研究

热冲压工艺是形变强化和相变强化相结合的一种成形工艺。利用该工艺生产汽车的车身构件，可大大提高汽车的安全性，同时可降低汽车总重，减少燃油消耗。目前，关于热冲压工艺方面的技术资料和相关理论还不完善，其中，热冲压材料在高温状态下的成形极限、高温形变强化及破裂机制等方面，是热冲压工艺设计和热冲压生产过程中急需解决的关键问题。课题组拟根据热冲压工艺的特点，将实验、数值模拟及理论分析方法相结合，研究热冲压工艺参数对硼钢奥氏体晶粒尺寸、母相组织结构及硼钢强度的影响规律；研究应力状态对于硼钢相变温度及相变时间的影响规律；研究硼钢高温破裂机理，结合M-K 理论，将率相关的晶体塑性模型用于高温硼钢板坯FLD的计算；建立奥氏体、铁素体+珠光体、贝氏体和马氏体的本构关系模型；研究高温冲裁工艺参数对于冲裁质量的影响规律。本课题的研究成果可为硼钢热冲压工艺的设计提供相应的理论依据和技术资料。

节能、环保、安全、舒适，是当今汽车技术发展的总趋势。由于人们环保意识的加强和对汽车安全性要求的日益提高，世界各国对汽车安全和环保法规的制定越来越严格。为使汽车轻量化后仍能满足碰撞安全性能，各大汽车公司在优化汽车框架和结构的同时，已把重点转向新材料新工艺的应用。在车身结构方面，通过对先进高强度钢和超高强度钢的研究和使用，提高了汽车的碰撞性能，同时也实现了轻量化的要求。但是随着钢材强度的提高，材料的延伸率和成形性能却大大降低，在成形过程中容易产生破裂、起皱、尺寸难以控制和形状不良等问题，传统的冷冲压成形工艺已不能满足技术和生产发展的需要。为此，国外学者提出了硼钢热冲压成形技术。.热冲压工艺是变形强化和相变强化相结合的一种综合强化工艺，硼钢高温成形中存在的动态再结晶过程必然导致母相晶粒细化，可使钢的屈服强度提高，同时提高钢的低温韧性。另外，为了准确地分析相变对于成形件尺寸精度、残余应力的影响，必须要分别建立奥氏体、铁素体+珠光体、贝氏体和马氏体在相应温度区域内的本构关系。对于硼钢热冲压过程，通过实验测试高温FLD比较困难；如果要获得用于指导生产的一系列温度点的FLD图，需要做大量的实验。.课题组针对热冲压工艺，将实验、数值模拟及理论分析方法相结合，进行了以下方面的研究工作，并取得了相应的研究成果：.（1）研究并获得了加热温度及保温时间对奥氏体晶粒尺寸的影响规律，以及变形条件等对硼钢相变温度和时间的影响；.（2）研究了硼钢高温变形强化机理，得到了加热温度、保温时间、变形温度、变形量、变形速率等对母相组织结构、硼钢强度的影响规律；.（3）研究了硼钢板高温成形过程的破裂机理，结合M—K 理论，将率相关的晶体塑性模型用于高温状态下硼钢板坯FLD的计算，得到了硼钢在高温FLD图；.（4）研究并获得了加热温度、应变速率、变形量等对于材料流动性的影响规律，分别获得奥氏体、铁素体+珠光体、贝氏体和马氏体的本构关系模型；.（5）研究并获得了高温冲裁过程中冲裁工艺参数对于冲裁力、冲裁质量和零件尺寸精度等的影响规律；.（6）考虑模具与硼钢板之间单位面积接触压力、模具表面温度、硼钢板的温度等因素，研究并获得了这些因素对于模具与硼钢板之间边界换热系数的影响规律。.本课题的研究成果可为硼钢热冲压工艺的设计提供高温形变强化、高温成形极限、高温破裂和应力诱导相变等方面的理论依据。