高強鋼快速加熱及TTP工藝的研究.pdf

1、由于對汽車輕量化和安全性要求的日益提高，高強鋼熱成形技術得到越來越多的應用。坯料被加熱并完成奧氏體化是熱成形工藝的第一步，傳統(tǒng)輻射加熱效率低，而導電加熱技術具有加熱速度快、加熱效率高的優(yōu)點。因此本文主要研究快速加熱工藝對奧氏體化及力學性能的影響，并以快速加熱理論為基礎，研究導電加熱TTP（Tailored Tempering Properties）工藝。
　　本文首先研究了快速加熱工藝對奧氏體化及力學性能的影響，由于加熱速度快，奧

2、氏體形核率增加，所需的保溫時間減少，因此根據(jù)實驗結果建立了加熱速度與最佳保溫時間之間的定量關系，并通過探索加熱速度與奧氏體晶粒尺寸之間的模型以及Hall-Petch關系為橋梁，建立了加熱速度與最佳力學性能之間定量的數(shù)學模型，采用該定量模型能夠根據(jù)零件對力學性能的要求，制定所需的加熱工藝參數(shù)，包括加熱速度、保溫時間等。通過開發(fā)導電加熱裝置，使得研究結果能夠應用于工業(yè)生產(chǎn)，并提出了改善導電加熱坯料溫度均勻性的方法，該方法能夠使坯料的利用率從

3、63.8％提高到91.6%，提高了導電加熱工藝的實際應用價值。
　　接著基于快速加熱工藝對力學性能影響的研究結果，通過局部奧氏體化的方法，研究導電加熱TTP工藝。該部分首先探索了導電加熱坯料溫度場分布的解析法，通過該解析法能夠得到不同加熱條件下坯料的溫度分布，從而實現(xiàn)零件力學性能的定制。其次研究了等截面（矩形）坯料和變截面（梯形）坯料的導電加熱TTP工藝。對于等截面坯料，采用局部加熱與中部保溫的方式均能實現(xiàn)力學性能梯度分布，從低溫

4、區(qū)到高溫區(qū)，硬度從180HV增加到520HV，抗拉強度從435MPa增加到1532MPa，而微觀組織從鐵素體/珠光體過渡到全馬氏體組織，且采用中部保溫方式的零件脆性過渡區(qū)域較大，因此局部加熱方式更適合于等截面坯料。而對于變截面坯料，采用局部加熱和單側保溫方式，零件的硬度從190HV增加到505HV，但是由于局部加熱方式零件的高溫段比例太小，因此單側保溫方式更適合于變截面坯料。研究結果表明，導電加熱TTP工藝能夠充分發(fā)揮導電加熱裝置的優(yōu)勢

5、。
　　熱軋板是一種短流程板，由于成本低、投資少，其取代冷軋板已成為熱成形產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。但是熱軋板由于初始組織粗大，導致熱成形零件力學性能下降，而快速加熱工藝能夠改善零件的力學性能，因此本文最后研究了導電加熱在熱軋板的應用。結果表明，熱軋板試樣的抗拉強度在加熱速度為10oC/s時只有1393MPa，難以滿足零件對力學性能的要求，而在加熱速度為100oC/s時，抗拉強度能達到1587MPa，因此導電加熱工藝為熱軋板在熱成形領域地方