文献翻译-半热冲压热冲压工艺的一种改进工艺.doc

1、 XX大学毕业设计(论文)文献翻译 院（系）名称 专业名称 学生姓名 指导教师20xx年 03 月 12日半热冲压，热冲压工艺的一种改进工艺摘 要：应用于热冲压工艺的主要原因是为了降低成形载荷，消除回弹，提高板材的成形性以及制造高强度零件。热冲压工艺和22MnB5钢是国家的最先进的工艺和钢种,制造高强度零件是应用热冲压工艺的主要原因。热冲压工艺和22MnB5钢分别是国家最先进的工艺和等级,，然而出于新工艺和钢种的考虑,在下面的研究中，将对钢号MSW1200的钢材在热冲压和半热冲压的性能进行论述。 在半热冲压工艺中，毛坯首先加热到大约650C的温度，然后进行淬火，最后用于模具装配火。对半热冲压和

2、完全热冲压毛坯的显微组织和力学性能进行了研究，结果与热冲压毛坯和水淬毛坯达到一样的高强度值相比，经半热冲压的毛坯具有更好的延展性和最高的成形性。 可得出结论，对于以上提及的钢种，半热冲压工艺可以被视为一种改进机械性能的工艺，不仅保证了高成形性，而且也保证了超高强度值。关键词：半热冲压，热冲压， MSW1200钢， 力学性能1引言为了优化汽车的燃油消耗，汽车行业迫切需要减轻汽车的重量。因此，汽车车身应用高强度钢板，将是一个很好的减少汽车重量的解决方案1。 然而，通常使用的高强度钢板也有一些不足,如在较高冲击时，降低成形性能和增加的回弹趋势2。为了改善成形性能的特点，并减少或避免高强度钢板的回弹量

3、，热冲压工艺已被广泛使用。在这个过程中，不仅板材的预热在很大程度上减少了单程压力，而且由于同时发生淬火，使其成形载荷和回弹量减少以及成形性能的增加3。在热冲压工艺中，毛坯被加热到奥氏体稳定区域的温度即900C，保持一定的时间，然后同时成形和淬火4。许多实验已经完成，尤其是可冷却的硼合金钢钢板热冲压工艺。据研究，硼能提高淬透性，阻碍并推迟组织的转变，例如铁素体和珠光体转变3。默克莱因和莱克勒2使用22MnB5钢为材料，研究其热冲压工艺。他们发现，由于微观结构的变化，热冲压工艺可以导致部件产生超过1500兆帕的抗拉强度。纳德等人5分析了B-轴钢承经不同的热冲压后的显微组织和力学性能，热冲压毛坯的微

4、观组织由马氏体组成 因此该微观结构具有650-1370兆帕屈服强度和850-2000兆帕抗张强度。热冲压的缺点是产品表面明显氧化6。钢件加热到900C，然后进行淬火处理，引起马氏体相变，并在此温度下生成氧化膜。由于板材与空气接触，氧化变得更明显。抛丸可用于冲压产品或铝和镀锌板热冲压过程中，以防止氧化膜产生，但是喷丸和镀膜成本很高。 森喜朗和Ito7在可冷却的钢板表面进行热弧形弯曲试验测试了防氧化油的效果。他们发现，用镀膜可防止氧化。丁晓萍8研究了经热冲压处理的有涂层和无涂层的钢铁的腐蚀情况，结果发现高温奥氏体可能破坏涂层。革新的冲压工艺兼具热和冷冲压工艺两者的优点，不仅能够降低成形载荷，减少回

5、弹，而且也可能适当保护涂层性能，并节省时间和成本。半热冲压工艺能够满足这一要求，板材在半热冲压工艺中，是在大约650C的温度被加热的，其后变形，同时进行淬火。因此，研究半热冲压工艺对不同性质的金属板材的影响是很有价值的。森喜郎等人9使用了电阻加热提高板材成型过程中温度并研究成型过程中的温度对超高拉伸强度钢板的回弹冲压的影响。他们发现，最佳的加热温度约600C，因为在这个温度回弹小和氧化少，硬度增加。丁晓平等人研究22MnB5，CP-W800和MSW1200钢经热冲压和半热冲压后的腐蚀情况和力学性能。在此之前经过热和半热冲压操作，板材被加热到950C和650C的温度，然后他们分别在一个封闭的模具

6、冷却。材料22MnB5具有的伸长率在5-8，而拉伸强度则超过1500兆帕的水平,而非硼合金钢的抗拉强度只获得最大850兆帕，伸长率约为8-12。在目前的研究，更多的详细资料对MSW1200钢级半热冲压工艺进行了研究表述。 MSW1200能够进行冷成型，因为具有高强度作为实验条件，能更好地比较和理解冷和热冲压工艺使用。2实验2.1实验条件工业处理未涂层MSW 1200，厚度为1.5毫米的钢板，根据给出的Patchett方程研究计算碳素钢的碳当量为获得钢的微观结构如表1。正如图1所示，大部分形成的微观结构由铁素体相组成，约占70，屈服强度和拉伸强度分别为约400兆帕和640兆帕，其总伸长率为约26

7、%。 2.2方法研究三种工艺的效果，即对经过冷冲压、半热冲压及热冲压的钢的显微组织和力学性能进行了研究。表2中给出的几种工艺，以及所产生的微观结构的时间表。坯料的形状和描述工具，包括文献，模具，冷却系统，温度和记录工具，除了冲压条件，文献记录，模具装配还包括水或氮气冷却冲和非冷却模具。 有文献记录变形零件的机械性能，由维氏硬度测试（HV0.8）标准的拉伸试验。 除了横向硬度表面硬度图，研究人员分别获得定量和定性材料属性。如图2，连续冷却转变（CCT）图，由热膨胀试验确定，通过金相调查和硬度测量方法。划圈的数字表明，在威格士HV10尺度的最终硬度值。在图2的CCT曲中马氏体形成的温度约为400以

8、及冷却速率为40C/s时，生成完全的马氏体组织。2.4 温度和压力计算模具和冲压过程中测量坯料的温度的变化，通过在坯料适当位置设置热电偶装置获得。温度和力演变如图3， 在冲压过程中的在毛坯的适当位置设置热电偶装置 ，以监测和记录在非冷却模具和冷却系统设计用于冷却冲床以及Pt/Pt-Rh10的温度的变化。在10分钟后在950C奥氏体和热冲压过程中使用水作为冷却剂的情况下温度和力变化情况，坯料表示图4。因为能观察到，冷却速率在初始变形温度范围（825-200C）约158C/ s。而这对 于提高氮冷却冲约70C的模具温度，这是非冷却，上升到最高100C，形成率为40 mm / s和变形了约1s到结束

9、。在第14秒（图4），增加到约30千牛，突然用力增量，这是有关的变形步骤的开始。3.结果与讨论3.1微观结构的研究先冷冲压，随后在空气中淬火后板材的显微组织主要是铁氧体，而在水淬产生的大多是马氏体组织（如图5），这是由于冷却剂的作用， 空气作为冷却剂，不能够获得足够的临界冷却速度，结果可能形成铁素体相，如果冷却率超过临界值，而且在使用冷却水的情况下，马氏体能够形成。正如图6所能观察到的，热冲压毛坯获得马氏体-贝氏体组织。当坯料从奥氏体化温度（950C）使用水或氮气冷却冲床，因为冷却曲线不跨越CCT图中铁素体和珠光体的相区，微观结构包括非均衡阶段形成的例如马氏体和贝氏体的组织。半热冲压毛坯最显著

10、的微观组织是由铁氧化体和珠光体形态组成。在应用冲压工艺前，板材被加热到大约650C的温度。据估计，半热冲压的加热温度较低，因此在冲压工艺中不产生任何相变。因此，半热冲压毛坯在铁素体和珠光体比例方面获得的（见表2）微观组织体积分数的微小差异可能在评价是会涉及到在图像方面轻微的分析错误。微观结构的定量评估是运用“ImageJ”项目进行，如图7所示： 这是美国国立卫生研究院开发的图像分析和处理器。构成半热冲压毛坯的这种组织，可能是具有某种固有特性的物质，以减少其内部能量。所以，如图7（b）所示，在微观组织形式具有大的珠光体结核。在微观结构的细珠光体结核的存在。如图，大约为650C加热坯料足够的时间，

11、减少表面的能量带来细珠光体结核凝聚的可能性。在不断珠光体相体积分数为结核尺寸减小，整个物质表面的能量增加。12 所以，大的珠光体结核，如图所示7（b），在微观组织形式。7（a）表明，五分钟内完形成的细珠光体结核是少量的。由于快速冷却液水的使用，冷却冲床在半热冲压过程中，导致在两个样品的非有序的晶界处存在非平衡铁素体晶粒，尤其是在10分钟加热样品中（图7）。3.2硬度型材通过使用仪器硬度型材不仅获得了测得的硬度值线性，而且也能确定一个预定义区域的硬度值，文献中可以找到更多关于此仪器的详细信息11。向硬度型材，热和半热冲压代表图8。热冲压毛坯（样品A和B）的硬度值由于存在马氏体和贝氏体，相对高于那

12、些在半热冲压阶段，由铁素体和珠光体组成的毛坯（样品C和D）。在图8中的一个重要的一点是增加加热时间，改善在硬度方面的均匀性。如图8所示，硬度样品中的非均物质性，样品B和C有足够的加热时间,会具有更均匀的微观结构，相应地，也具有更高的同质化硬度。半热和热冲压坯料。热处理失败的奥氏体产生非均匀分布的初生奥氏体获得马氏体13。因此，在获得的马氏体中,碳含量增加。主要变形奥氏体增加机体局部区域为中心的四方晶格（BCT），马氏体的形成过程中，降低位错运动，因此，硬度值增加14。在对非均匀的初始钢进行半热或热冲压工艺前，适当的热处理应该是一个必要条件，以提高微观结构硬度的均匀性。不过，由于各个阶段内部彼此

13、之间存在不同的硬度值，硬度的不均匀性是不可避免的。热冲压和半热冲压毛坯表面硬度产物如图9，图10所示。因为它来自图9和10热冲压毛坯的硬度值大于半热冲压的硬度值。为提高冷却速度，采用液氮而不是在热冲压过程中的水作为冷却剂，因此其具有更高的硬度值（图9）。更高的硬度可能源自微观结构发展的内部应力，这是由于加热时间较短和相应的初始结构非均匀性15。表面硬度图可以良好地替代金相分析。通过使用这种技术，可以很好地研究硬度分布和相位分布。这项技术的优点是可以横向研究硬度型材金相的更多细节， 不同试验阶段测量型材来进行定性和定量4。3.3机械性能在不同的冲压条件下对MSW1200钢的真实应力应变曲线进行了

14、测定（图11）。屈服强度（VS），极限抗拉强度（UTS），其值涉及到不同的总伸长率（A25）冲裁条件列于表3。有关被冷冲压以及热冲压的样品并经过水淬处理的强度最高值，然而，一直冷冲压并在空气淬火，随着半热冲压的代表已冲压的样本，最高延展性能。这些相关的研究样品的微观结构，正如正如表所示（见表2），微观的原样本中所含的大多为马氏体，而后者包括铁素体 - 珠光体相。在热冲压前650加热五分钟，屈服强度显示有一些增强，但没有影响坯料的使用性能。样品在冲压前在650温度加热10分钟，获得高的拉伸强度和韧性的抗破坏值。一部分拉伸强度和延展性较高的值，在碰撞中吸收的能量，使其不被撕裂或断裂具有可能性。应注

15、意半热冲压工艺中的好处，但指出一个缺点，这工艺是相对较低的屈服强度值冲压的坯料14。半热冲压的毛坯的机械性能源于他们的微观结构 ，样品的微观结构，在大约650加热5分钟,形成细珠光体，铁素体相基体分布的结核，而样品保持10分钟，由于凝聚成细珠光体核，除了铁素体相还有粗和细长的珠光体核。前者的微观结构涉及的形成过程中容易混乱运动的可能性，因此，在高韧性和低工作硬化特性，而不同的阶段的加工硬化特征和非有序的晶界则导致位错运动的阻碍的增加。 由此可以得出结论，冲压前在大约650C的温度加热MSW1200钢10分钟能保证高拉伸强度和高延展值。 由于特殊的微观结构的形成，观察前（图7（b）UTS的A25是具有良好的延展性，成形性和高强度的材料,这些被称为成形性指数值18 是最好。表12是在不同的冲压条件中提到的钢值。如图12，成形指数最高值与条件,这显示了一个高延展性和拉伸强度的特点很好地结合在一起。如此看来，研究提到钢种和的热处理工艺是生产工业零件的一个不错的选择，各类工业知名的钢种在经过Alpha热和半热冲压工艺处理后，结果总结在图13的，它是非常有用的。说明MSW1200钢力学性能的变化， 根据图1319，它代表常见的一些先进