基于热冲压成形的汽车超高强度钢力学性能分析

汽车行业对实现汽车轻量化、减少汽车燃油消耗、提高汽车安全性的目标要求十分紧迫。在汽车零部件的制造过程中，采用超高强度钢替代传统合金钢是实现该目标的一种有效措施。但是，超高强度钢在室温下的变形能力很差，塑性变形的范围很窄，对其冲压往往需要较大的冲压力，而且容易出现板件的开裂，冲压成形后的零部件易出现回弹。因而，近些年出现了针对超高强度钢的热冲压技术，该技术可以防止超高强度钢在冲压成形过程中出现开裂等现象。以22MnB5硼钢为例，分析热冲压成形对超高强度钢力学性能的影响。

首先，对热冲压成形22MnB5硼钢钢板进行力学性能拉伸测试，拉伸试样依据欧洲DIN EN 10002金属拉伸试样标准制备，试样长25mm、宽5mm。试验时，将试样加热至950℃并维持5min，用来获得均匀的奥氏体微观结构。之后，对不同试样分别进行敞开炉淬火、油冷淬火和静止空气淬火，使用热电偶测量试样中心温度直至其温度达到室温。最后，对试样进行拉伸测试，并对端口进行金相分析和硬度测量，获得22MnB5硼钢的时间-温度-转变（TTT）图。根据TTT图，使用Voce硬化方程确定不同淬火条件下的应力-应变曲线，进而建立试样硬度与Voce模型参数之间的关系，即本构方程。基于TTT图、不同淬火条件下的应力-应变曲线以及本构方程，便可预测热冲压板件的局部微观结构成分和硬度分布。使用有限元软件对22MnB5硼钢进行热冲压仿真和力学性能仿真，仿真结果与试验结果大致相同。

刊名：Journal of Manufacturing Processes（英）

刊期：2016年第2期

作者：P.Namklang

编译：张振伟