硼钢板热冲压过程中的变形行为及其马氏体相变研究

硼钢板在高温奥氏体状态下的变形行为及其马氏体相变研究对掌握同步淬火热冲压成形核心技术及其机理具有重要意义。本项目基于硼钢板的高温拉伸试验及TEM 等试验分析其高温变形机制，建立了高温下硼钢板的动态回复动力学模型及相应的本构关系式。据此，结合金属塑性失稳理论对硼钢板的热成形极限进行理论的研究，并通过高温成形极限试验，获得适用于硼钢板高温奥氏体状态下的成形极限理论；深入分析了造成高温下硼钢板独特塑性失稳方式的影响机理。结合材料测试分析实验，研究了不同变形工艺条件（加热工艺、变形温度、变形量、应变率、冷却速率等）对硼钢板马氏体相变温度、马氏体转变分数、马氏体形貌等的影响，根据马氏体相变热力学及动力学对其进行了深入分析。对变形后的硼钢板试件进行常温单拉试验和硬度测定等试验，研究了不同工艺条件对热变形后的硼钢板再变形能力、强度以及硬度等的影响规律性。项目在国内外核心期刊发表署名本课题资助的论文11篇，其中SCI收录7篇，单独EI收录4篇，出版“金属板材热辅助塑性成形理论”专著一本（计划2014年上半年）。 另外，课题组申请中标2014年国家自然基金面上项目一项：《热冲压硼钢板基因的选择性表达及其在力学性能预测中的应用》（项目批准号：51375346）。

硼钢板在高温奥氏体状态下的变形行为及其马氏体相变研究对掌握同步淬火热冲压成形核心技术具有重要意义。通过硼钢板的高温单拉试验及TEM等试验分析其高温变形机制，建立高温下硼钢板的动态回复动力学模型及相应的本构关系式。据此，结合金属塑性失稳理论对硼钢板的热成形极限进行理论研究，并通过高温成形极限试验进行验证，获得适用于硼钢板高温奥氏体状态下的成形极限理论；深入分析造成高温下硼钢板独特塑性失稳方式的影响机制。结合材料测试分析实验，分析不同变形工艺条件（加热工艺、变形温度、变形量、应变率、冷却速率等）对硼钢板马氏体相变温度、马氏体转变分数、马氏体形貌等的影响，根据马氏体相变热力学及动力学对其进行深入分析。对变形后的硼钢板试件再进行常温单拉试验和硬度测定等试验，研究不同工艺条件对热变形后的硼钢板再变形能力、强度以及硬度等的影响。

本书为机械工业出版社《制造业高端技术系列》之一。本书共分为8章，主要包括绪论，超高强度硼钢板材料性能测试方法，超高强度硼钢板材料性能及其理论模型，超高强度硼钢板热成形过程中的相变、机理及控制，超高强度硼钢板热冲压的数值模拟，超高强度硼钢板的热冲压成型与开模变形，热冲压成形零件的尺寸控制，热冲压模具冷却系统设计。

热冲压作为一新兴的成形技术，作为冲压零件高强化的另一有效途径，在汽车领域有广阔的应用前景。国外越来越多的车型，包括经济型小车已采用热冲压零件；国内，欧美引进车型也广泛采用钢板热冲压零件。适用于热冲压的典型车身零件主要有前、后门左右防撞杆、前、后保险杠、A柱加强板、B柱加强板、C柱加强板、地板中通道、车顶加强梁等。

但总体而言，国内车型（特别是自主品牌车型）的碰撞性能，尤其是侧碰性能，普遍欠佳，而合理采用热冲压零件，既能显著提高车身的碰撞性能、减轻车身重量，又能有效控制车身的综合制造成本。国内一些自主品牌汽车厂，不但能以战略性的眼光看待热冲压新技术，而且已在其新车型或改进车型中大胆加以采用，并取得了非常显著的效果。国内某款车型，A，B加强板采用热冲压零件以后，其N-NCAP（国外碰撞测试）从一星级一跃上升到三星级。可以预测，钢板热冲压新技术将在汽车领域得到越来越广泛的应用，其相关装备和核心技术的研究也将成为冲压界新的研究热点。

另外，钢板热冲压新技术在农业、矿山机械领域也有广泛的应用前景，可以显著提高相关器具的强度、硬度和耐磨性 。

前言第1章绪论11.1引言11.2超高强度硼钢板及其应用31.3超高强度硼钢板冲压成形工艺4第2章超高强度硼钢板材料性能测试62.1超高强度硼钢板热力学性能测试62.1.1测试装置62.1.2测试步骤72.2超高强度硼钢板成形性能测试82.2.1测试装置82.2.2测试方法82.3超高强度硼钢板相变测试102.3.1测试方法102.3.2相变判断11第3章超高强度硼钢板材料性能及其理论模型143.1超高强度硼钢板的物理性能143.1.1常温物理性能143.1.2高温物理性能143.2超高强度硼钢板的力学性能163.2.1常温力学性能163.2.2高温力学性能173.3超高强度硼钢板的本构模型193.3.1基于井上胜郎模型的本构模型203.3.2基于动态回复的本构模型233.4超高强度硼钢板的成形性能283.4.1常温成形性能283.4.2高温成形性能283.4.3超高强度硼钢板热冲压成形极限预测模型303.5超高强度硼钢板的焊接性能363.5.1焊接接头的力学性能分析373.5.2焊接接头宏观形貌分析373.5.3焊点的金相分析383.6本章小结39第4章超高强度硼钢板热成形过程中的相变、机理及控制414.1形变奥氏体的扩散相变热力学分析414.2铁素体相变分析454.2.1变形温度对形变诱导铁素体相变的影响494.2.2应变速率对形变诱导铁素体相变的影响504.2.3变形后冷却速率对形变诱导铁素体相变的影响504.2.4应变量对形变诱导铁素体相变的影响504.3贝氏体相变分析534.4马氏体相变分析564.4.1马氏体相变形核功564.4.2马氏体相变动力学模型584.5热冲压工艺参数对硼钢板相变的影响614.5.1冷却速率对硼钢板相变的影响614.5.2保温温度对硼钢板相变的影响634.6本章小结72第5章超高强度硼钢板热冲压的数值模拟745.1热冲压常用数值模拟软件概述745.2考虑开模温度场分布的热冲压开模变形仿真755.2.1热冲压工艺的耦合分析方法概述765.2.2考虑开模温度场分布的热冲压开模变形仿真方法775.2.3回弹变形的热力耦合分析流程795.2.4基于Dynaform的B柱的热冲压成形过程仿真815.2.5带有温度历程的开模变形仿真方法875.3热冲压开模变形仿真模型的验证955.4本章小结97第6章超高强度硼钢板的热冲压成形与开模变形986.1成形工艺参数对热冲压工艺的影响986.1.1板料成形初始温度对热冲压工艺的影响996.1.2冲压速度对热冲压工艺的影响1006.1.3板料厚度对热冲压工艺的影响1026.1.4保压条件对热冲压工艺的影响1026.2热成形开模变形的原因及规律1036.2.1热胀冷缩及相变膨胀对变形影响分析1036.2.2热冲压B柱开模变形的原因及规律1056.3本章小结111第7章热冲压成形零件的尺寸控制112Ⅴ7.1热冲压成形零件的尺寸控制技术1127.1.1零件接触压力的影响1127.1.2模具温度分布的影响1157.1.3模具型面补偿的影响1217.2本章小结123第8章热冲压模具冷却系统设计1248.1热冲压模具简介1248.2热冲压模具冷却系统的设计方法1268.2.1热冲压模具冷却系统设计要求1268.2.2热冲压模具冷却系统设计参数1268.2.3热冲压模具冷却系统设计及其优化1278.3热冲压模具热平衡设计1358.3.1热冲压模具热平衡分析1358.3.2热冲压成形工艺传热数学模型的建立方法1368.3.3热冲压成形工艺传热数值分析方法1398.4本章小结144参考文献146后记1512100433B