【摘 要】
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当前,汽车工业节能减排、提高安全性能的要求日益苛刻,推动了汽车用钢材料的深入研究和发展。淬火马氏体进行回火处理虽然可以提高塑性,但强塑积仍达到不第三代汽车用钢的强塑积要求。而新型的淬火-碳配分工艺对于提高马氏体钢的强塑性能提供了新思路。配分(QP)工艺是将高强钢加热到奥氏体化温度保温,然后淬火冷却到淬火温度(M_s和M_f之间)以获得未转变奥氏体和马氏体两相组织,QP工艺的关键就是通过C的扩散增加
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当前,汽车工业节能减排、提高安全性能的要求日益苛刻,推动了汽车用钢材料的深入研究和发展。淬火马氏体进行回火处理虽然可以提高塑性,但强塑积仍达到不第三代汽车用钢的强塑积要求。而新型的淬火-碳配分工艺对于提高马氏体钢的强塑性能提供了新思路。配分(QP)工艺是将高强钢加热到奥氏体化温度保温,然后淬火冷却到淬火温度(M_s和M_f之间)以获得未转变奥氏体和马氏体两相组织,QP工艺的关键就是通过C的扩散增加最终组织中的残余奥氏体含量,以提高材料的塑性。本文通过对低碳22Si Mn2Ti B、中碳30Cr Mn Si2Nb马氏体钢的QP工艺过程进行了详细的分析,将Q-P工艺与传统热冲压工艺结合,并结合淬火回火工艺进行对比分析,对QP工艺提高超高强度马氏体钢强塑性能的作用机制进行了探索,明确了组织演变及其对性能的影响规律。1.直接淬火(DQ)工艺探讨了以上两种超高强度钢的奥氏体晶粒长大特性,明确了不同合金体系下奥氏体晶粒长大规律,确定了最优奥氏体化制度:30Cr Mn Si2Nb的最佳奥氏体化温度区间为930～980°C,22Si Mn2Ti B的最佳奥氏体化温度区间为930～1030°C。2.淬火回火(QT)工艺I中,中碳30Cr Mn Si2Nb钢的马氏体的衍射峰随回火时间增加整体发生左移,半峰宽下降,表明板条马氏体内的位错和内应力随回火时间增加而减少。3.淬火回火(QT)工艺II中,30Cr Mn Si2Nb和22Si Mn2Ti B的研究结果表明:30Cr Mn Si2Nb强度开始明显下降的温度为425°C,而22Si Mn2Ti B强度开始明显下降的温度为325°C,该区别对于配分温度有决定性影响。4.热成形QP工艺结果表明:相较于直接淬火(DQ)工艺,保留部分残余奥氏体可以显著提高材料塑性,残余奥氏体含量是决定马氏体钢强塑性能的主要组织单元。5.热成形QP工艺实验结果表明:中碳30Cr Mn Si2Nb钢两步法配分工艺(淬火温度280°C,保温10s,425°C配分30s)的强塑积达23.5GPa%,抗拉强度1351MPa,延伸率17.42%,强塑积比直接淬火工艺提升约7.3GPa%。低碳22Si Mn2Ti B钢一步法290°C配分50s工艺可以获得较高的强塑积18.9GPa%,其中抗拉强度1468MPa,延伸率12.9%,强塑积比直接淬火工艺提升约2.4GPa%。6.高强钢的合金元素对于其性能和热处理工艺参数的影响显著,本文所选两种马氏体高强钢由于C、Nb、Ti的成分差异,导致性能和最优配分工艺不同,C元素主要强化基体,扩大奥氏体相区;Nb对C元素的配分过程存在抑制作用,需要适当提高温度;Ti细化奥氏体晶粒作用明显,950oC进行奥氏体化形变处理强度获得一定程度提高。
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