采用不同钢种热冲压件的汽车侧面碰撞特性研究

超高强度钢在实现汽车轻量化的同时，还能提高汽车的安全性。由于超高强度钢在常温下的成形能力较差，因此传统冷冲压过程容易造成冲压件的开裂、回弹。对此，开发出了热冲压工艺，以解决冷冲压过程存在的问题。目前，主要的热冲压钢种是碳含量为0.22%的22MnB5硼钢，该钢种具有良好的综合力学性能。但是，汽车不同结构所需的力学性能不同，因而需要对其它钢种的力学性能进行研究。

通过试验分析了市场上常见的10种不同超高强度钢。10种钢材中，4种为碳含量为0.15%、0.25%、0.29%、0.38%的15MnB5、25MnB5、29MnB5、38MnB5；3种为在22MnB5硼钢中加入微量钼、钒、镍的22MnB5-Mo、22MnB5-V和22MnB5-Ni；另外3种为10MnCr5、13MnCr5和15MnCr5铬钢。分别在试验室环境下对这10种钢材进行热冲压处理，得到10种试样。对10种试样先后进行显微镜观察表面微观结构、X射线衍射、能量色散X射线光谱分析、表面硬度测量，并对试样进行准静态拉伸试验。试验结果表明：38MnB5具有最高的拉伸强度，但伸长率最低；而15MnCr5具有最低的拉伸强度，但伸长率最高。

利用有限元软件分析了10种钢材的碰撞能量吸收能力。分析时，首先建立整车模型，然后根据新车碰撞测试（NCAP）中规定的侧面碰撞测试程序进行仿真。设置宽度1.5m、高1m移动障碍物以50km/h的速度侧面碰撞整车，仿真不同钢种制造的B柱加强件的变形和碰撞能量吸收。仿真结果表明：38MnB5硼钢表现出最为优异的抗侵入碰撞性能，其比22MnB5硼钢B柱加强件的侵入驾驶室变形量少11mm；而15MnCr5铬钢表现出优异的碰撞能量吸收特性，与22MnB5硼钢相比，其B柱加强件多吸收0.15kJ的能量。

刊名：Journal of Materials Engineering and Performance（英）

刊期：2016年第25期

作者：T.Taylor et al

编译：王淼