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汽车用高强钢材料开发的目的之一就是为了有效解决汽车轻量化发展的过程中因减重导致的车身安全性下降问题,而评估汽车轻量化安全性的重要指标之一就是轻量化的车身零件在承受外力冲击的过程中对应变速率和吸收能量的响应特性。而且在实际生活中汽车碰撞过程的应变速率跨度范围多是从低应变速率到高应变速率的,而对汽车用高强钢在高速应变下的性能还有待研究,因此本文通过对三种不同类型汽车用高强钢Q&P980和TRIP590,22MnB5分别进行霍普金森压杆实验和准静态拉伸实验,研究了三种汽车用先进高强钢在不同压缩应变速率以及拉伸应变速率下的力学性能,以此来探索汽车用高强钢力学性能在汽车碰撞安全性能中的重要性,并结合所做研究的力学性能曲线和显微组织图得出以下研究成果:(1)Q&P980钢板在冲击压缩后的组织主要由铁素体及马氏体组成,两种组织变得十分扁平,马氏体组织包括原始马氏体和新生马氏体,原始马氏体比较细小,而新生马氏体组织则多为板条化,并且板条无规律性向不同的方向延伸。TRIP590钢板在冲击压缩后的组织变化为随着应变速率的增大,铁素体组织逐渐变大,变大的铁素体组织把贝氏体组织掩盖,新生马氏体组织逐渐增多。22MnB5钢板冲击压缩后的组织全为马氏体组织,而且组织变得比较细长,组织变化为随着应变速率的增大,马氏体组织分布仍然呈现区域化,但是区域化的范围稍微变大。(2)在实验设置的0s-1、5000s-1、10000s-1、15000s-1冲击压缩应变速率下,Q&P980钢、TRIP590钢以及22MnB5钢表现出相似的工程应力应变变化曲线,变化规律或者趋势为先迅速升高,然后缓慢升高直至最大应力值,最后应力急剧下降直至完全消失。其中,在应变速率增大的过程中,Q&P980比TRIP590能达到的最大工程应力大,一方面是因为TRIP590钢组织中铁素体的含量比Q&P980多,而铁素体的塑性与延展性比较好,在冲击压缩的过程中发生较大的变形,铁素体作为软相向不同的方向延伸,吸收了更多的应力,导致应力分散;另一方面,从微观组织中也可以看到,Q&P980钢中含有大量的马氏体组织,马氏体相本身具有高的强度,冲击压缩时不容易发生变形或变形很小,使得铁素体在马氏体基体上无法向四周扩散,从而提高了Q&P980钢的强度,其所能承受的最大工程应力也就大。此外,两种类型钢中都存在一定量的残余奥氏体,残余奥氏体发生变形时的TRIP效应会不同程度提高钢的强度,但由于TRIP590钢中残余奥氏体含量较Q&P980少,TRIP效应带来的强化作用也较小,最终导致TRIP590能达到的最大工程应力比Q&P980低。(3)从实验数据看,TRIP590钢的真实应力-应变曲线比Q&P980钢的更加紧密,22MnB5钢的真实应力-应变曲线比TRIP590钢的更加紧密,屈服平台也越来越明显。关于应力应变曲线的解释是:一是钢的内部存在一定的缺陷,在进行压缩过程中,缺陷受压发生变形,形成微裂纹,另外基体中存在大量异号位错,当异号位错移动相遇后互相抵消,使位错密度下降,从而强度降低;二是钢在动态载荷的作用下,基体内形成大量的位错或者亚晶粒,新形成的相也阻碍位错的运动,导致钢的机械强度和结构稳定性大大增加。在变形初期,第二种原因占主导地位,当应力值上升到最大屈服应力后两种因素共同起作用,材料的流变应力基本保持不变,变形终了第一种原因起主导作用,导致材料的应力迅速下降。(4)Q&P980钢和TRIP590钢的应变能的变化过程可以分为三个阶段,第一阶段和第二阶段是储存应变能的过程,其中包括残余奥氏体向马氏体转变发生TRIP效应产生的能量,还有试样内部发生变形产生的畸变能,第三阶段为在冲击压缩完成之后的试样回弹过程,在这个过程中有应变能的释放,但是能量并没有完全释放,有一部分保存在了试样内部,释放的能量除了畸变能的回弹释放还有少量的热量散失,而且可以肯定的是发生TRIP效应储存在试样内部的能量并没有释放,因为在回弹过程中不会发生TRIP效应的逆反应。与前两者不同的是,22MnB5钢中没有残余奥氏体组织,只有马氏体组织,因此在22MnB5钢中没有因TRIP效应储存的应变能,只有冲击压缩带来的畸变能。(5)拉伸实验中,在没有进行热处理时,Q&P980的抗拉强度与强塑积明显高于22MnB5与TRIP590,不同拉伸应变速率下三种钢的力学性能变化不大,合适的热处理工艺会改善汽车用钢的力学性能,分别对三种钢进行合适的热处理工艺。热处理后三种钢的综合力学性能得到了不同程度的增加,尤其是Q&P980钢超高的抗拉强度和强塑积使其拥有强度和塑性综合力学性能良好的特性,能够满足汽车在行驶途中所受碰撞变形越大强度越高的要求。