高強(qiáng)度鋼板多相區(qū)流變力學(xué)行為及熱變形動(dòng)態(tài)耦合相變機(jī)理.pdf

1、隨著“節(jié)能減排”概念在汽車領(lǐng)域的推廣，汽車輕量化、高的抗沖擊性及高安全性成為未來汽車的主要發(fā)展方向。而高強(qiáng)度鋼的出現(xiàn)以及其相應(yīng)的熱沖壓成形技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展可以滿足人們對(duì)汽車輕量化等性能的要求。高強(qiáng)度鋼板是先進(jìn)高強(qiáng)度鋼中應(yīng)用較廣的一種，其熱成形理論及工藝也引起了研究者的廣泛關(guān)注。
　　高強(qiáng)度鋼板熱沖壓工藝是在現(xiàn)有的冷沖壓工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的板料成形技術(shù)。在熱沖壓成形工藝中，高強(qiáng)度鋼板料通常被加熱到奧實(shí)體化溫度，并在該溫度下

2、保溫5分鐘，確保板料完全奧氏體化后，將其轉(zhuǎn)移至帶有冷卻系統(tǒng)的沖壓模具中，進(jìn)行板料的熱沖壓成形后淬火，以獲得完全馬氏體組織。與傳統(tǒng)的冷沖壓成形工藝相比，板料的熱沖壓成形技術(shù)具有變形抗力小、塑性好、成形極限高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)該工藝能夠成形具有復(fù)雜幾何形狀的工件，獲得的成形件具有較高的強(qiáng)度及良好的尺寸精度；若對(duì)成形件進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，則可使板料具有更優(yōu)越的性能。
　　本課題是在前期其他學(xué)者對(duì)BR1500HS高強(qiáng)度鋼板理論和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，

3、借助Gleeble-3500熱模擬試驗(yàn)機(jī)和有限元模擬技術(shù)對(duì)高強(qiáng)度鋼板的相變機(jī)理進(jìn)行了深入的研究。本文主要側(cè)重于BR1500HS高強(qiáng)度鋼板的TTT曲線、相變動(dòng)力學(xué)模型、本構(gòu)關(guān)系和熱處理有限元模擬驗(yàn)證分析幾個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　TTT曲線可以直觀的反映出過冷奧氏體在等溫轉(zhuǎn)變過程中各個(gè)相的轉(zhuǎn)變量與時(shí)間之間的關(guān)系，是判斷材料熱處理過程中組織轉(zhuǎn)變及組織轉(zhuǎn)變量計(jì)算的主要理論依據(jù)，同時(shí)也可作為熱沖壓工藝參數(shù)指定的理論指導(dǎo)。本文通過Gleebl

4、e3500試驗(yàn)機(jī)運(yùn)用熱膨脹法，獲得了BR1500HS高強(qiáng)度鋼板各溫度下的相變開始和終止點(diǎn)，通過應(yīng)用光學(xué)顯微鏡觀察試樣的內(nèi)部組織狀態(tài)判定在相應(yīng)溫度下得到的材料組織類型。根據(jù)測(cè)試和計(jì)算結(jié)果繪制了BR1500HS高強(qiáng)鋼的TTT曲線。
　　考慮到形核率與時(shí)間相關(guān)，給出了結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的普適方程，本文選用阿弗拉密方程來計(jì)算擴(kuò)散性相變動(dòng)力學(xué)模型，得到：V=1-exp[-0.0248939*1(420-T)]。對(duì)于非擴(kuò)散型相變,時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)變量不起作用

5、，試樣的溫度決定了奧氏體的相變量，選用Marburger的實(shí)驗(yàn)研究方法進(jìn)行計(jì)算得到了非擴(kuò)散型相變的表達(dá)式：V=1-exp[-0.0248939*1(420-T)]。
　　對(duì)BR1500HS高強(qiáng)度鋼板試樣進(jìn)行熱拉伸實(shí)驗(yàn)，并以應(yīng)力-應(yīng)變曲線為基礎(chǔ)，運(yùn)用多元線性回歸及多項(xiàng)式擬合，構(gòu)建精確描述BR1500HS合金熱塑性流變行為的高溫奧氏體區(qū)Arrhenius和中低溫Johnson-Cook變參數(shù)本構(gòu)方程。結(jié)果表明:計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得