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热冲压高强钢不同充氢时间下的氢浓度计算及其与氢脆层关系研究*

2021-07-30张晓欣黄苏婷韩先洪

模具技术 2021年4期
关键词:有限元

张晓欣,陈 扬,黄苏婷,韩先洪,2*

(1. 上海交通大学 材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院,上海 200030;2. 上海交通大学 材料科学与工程学院模具CAD国家工程研究中心,上海 200030)

0 引言

随着汽车行业对于安全标准和轻量化要求的提升,热冲压高强钢在车身中的应用率显著增加。热冲压是将冷轧后的钢板在900~950℃的温度下保温3~5 min,待板料组织全部转化为奥氏体后,在水冷模具中淬火同时压制成型,获得高强度马氏体零件的一种工艺方法。热冲压工艺可以获得回弹小、强度高的零部件[1]。但材料的强度越高,其氢脆敏感性越高,产生氢致延迟断裂的风险也越大[2-3],具体表现为氢在加热、酸洗、服役等过程中渗入板料,与残余应力作用一定时间后,引起机械性能下降,产生裂纹,并最终导致零件损伤、断裂[4]。

高强钢的氢脆问题已引起国内外学者的广泛关注。Wang等[5]对比了QP980和QP1180淬火再分配高强钢的抗氢致延迟断裂性能,结果显示: 其抗延迟断裂能力随强度增加而降低。Depover等[6]通过研究TRIP钢、DP钢、FB钢和马氏体钢这4种热冲压高强钢充氢后的力学性能,分析不同组织对高强钢氢脆敏感性的影响,发现了马氏体钢对氢的敏感性最高,奥氏体对氢敏感性最低;Venezuela等[7]研究了MS1700新型先进高强钢在不同充氢环境中的氢脆现象,发现其在3.5%(质量分数)的NaCl中的氢脆敏感性远低于在0.1 mol·L-1NaOH和0.1 mol·L-1HCl溶液中的氢脆敏感性,拉伸断口呈现脆性剪切断裂特征;Li等[8]采用高强度马氏体不锈钢PH13-8Mo研究了充氢时效影响下的断裂形式,指出有氢时断口截面外部表现出脆性的准解理断裂,中心区域为韧性断裂,且脆性断裂区深度和脆性断裂区面积分数随氢作用时间延长而增加。……

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