[发明专利]一种高强度汽车钢冲击试样形变热处理的热力模拟方法

说明书

一种高强度汽车钢冲击试样形变热处理的热力模拟方法，属于热模拟技术领域。方法：1)以标准冲击试样的尺寸为基准，确定模拟试样尺寸，模拟试样由模拟长方体、2个阶梯台和2个夹持端组成；确定热模拟过程中的高温形变热处理工艺参数；2)在模拟试样的模拟长方体表面焊接热电偶；3)将模拟试样安装到热力模拟机上；4)对模拟试样进行加热处理，确定模拟试样加热后的均温区；5)对模拟试样进行压缩试验，确定模拟试样压缩后的均温区；6)对模拟试样进行冷却处理；7)模拟试样表面观察；8)将模拟试样加工成标准冲击试样并验证冲击过程是否有效；本发明热力模拟方法，可提高高强度汽车钢冲击试样组织准备的可重复性和工艺参数的控制精度。

技术领域

本发明属于热模拟技术领域，特别涉及一种高强度汽车钢冲击试样形变热处理的热力模拟方法。

背景技术

节能、环保和安全作为汽车领域的三大主题，一直备受重视。近年来，随着汽车碰撞安全等级和尾气排放标准的日趋严厉，在保证汽车安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染的汽车轻量化技术获得了快速发展。因此，先进高强钢、超高强钢在汽车白车身制造中应用的范围和比例快速增加。值得注意的是，材料的超高强度并不意味着碰撞安全性的必然提高，材料碰撞能量吸收能力可用强塑积(抗拉强度与延伸率的乘积，单位为MPa％或GPa％)指标来表征。以22MnB5热成形钢为例，其抗拉强度高达1500MPa以上，延伸率约为6％，强塑积在9GPa％左右。随着第三代先进高强钢的开发和Q&P(淬火-配分)工艺的提出，对钢铁材料的塑性、韧性研究越来越重视，尤其是对新一代高强塑积热成形钢开发而言。

热冲压成形是一种成形-淬火一体化工艺，即成形与淬火在同一水冷模具中完成，是一种新型汽车冲压件加工工艺，常应用于热成形钢制造汽车前/后保险杠、A柱、B柱、C柱等汽车安全件的生产过程中。

金属材料的断裂韧性可通过冲击试验测量冲击功、分析断口形貌来进行表征。目前对热成形钢冲击试样的制备，尤其是组织准备一般是在实验室利用加热炉将实验钢加热到Ac₃温度以上进行奥氏体化、再利用热轧实验轧机对其进行高温变形、随后利用冷却装置对其进行冷却温度控制来模拟热冲压成形工艺而实现的，获得的冲击试样组织和性能是均匀的。

上述的热成形钢冲击试样的制备过程尤其是形变热处理过程存在环节多、周期长、控制不稳定、实验重复性差等问题。对此，可以考虑直接利用热力模拟试验机按照给定的形变热处理工艺对冲击试样进行高精度的热力模拟。

现有的热力模拟试验机虽然可以开展诸如压缩试验或者动态CCT试验等相关的形变热处理试验，但其试样的尺寸和形状与冲击试样差异很大；虽然可以对类似于冲击试样的方形长试样进行热处理试验，但没有高温形变处理功能，这或许是由于试样过长，在进行高温压缩变形时易致试样形状产生畸形。

发明内容

针对现有热力模拟试验机难以完成对形如冲击试样的大尺寸试样进行高温形变热处理的问题，本发明提供一种高强度汽车钢冲击试样形变热处理的热力模拟方法；该方法采用现有热力模拟试验机，对模拟试样的中部狭窄区域进行高温压缩变形及随后热处理，实现对冲击毛坯试样的热力模拟，是一种在现有热力模拟试验机上对高强度汽车钢冲击试样进行形变热处理的热力模拟方法。

本发明的高强度汽车钢冲击试样形变热处理的热力模拟方法，首先根据压缩变形程度确定冲击毛坯试样的长度，并在其上焊接两组K型热电偶，随后通过夹具将冲击毛坯试样固定在热模拟试验机操作箱内的夹紧装置上，按照指定的加热方式、加热速度和加热温度对其进行低频电阻加热，在试样材料Ac₃温度以上保温一定时间，进行奥氏体均匀化处理，然后对试样中部的均温区按照给定的变形程度、变形速率等变形参数进行压缩变形，变形结束后再按照给定的冷却方式、冷却温度、冷却速度和冷却等温时间等冷却工艺参数对试样进行冷却直到室温；具体包括如下步骤：

步骤1，进行(A)和(B)，(A)和(B)无先后顺序：