金属材料学钢铁中的合金元素.ppt

* * 第三代汽车材料 * * 上海大学在高强度汽车板方面的研究工作 与首钢集团合作设计研发了DP钢 UTS590MPa，EL18% 与鞍钢集团共同研发具有自主知识产权TRIP钢 TRIP590 TRIP780 973高塑性多相组织汽车用薄板钢（第三低汽车钢板） UTS980MPa, EL30% * * 高强度钢板冲压成形的问题 高强度钢的强度是普通钢板强度的2-4倍，所需的成形力极大，成形时往往会因此而导致模具损坏、设备震动; 回弹预测与控制。 并且还容易产生破裂、起皱、尺寸和形状不良等问题。因此，原有的冷冲压成形模具及工艺不能满足现代汽车制造技术和生产发展的需要。 * * 面对高强度钢板冲压成形的问题，形成二种不同的工艺路线： 1）冷冲压成形：高强度钢板的冷冲压成形技术发展相对成熟，与其他成形技术相比，环保、节能、投资小，成本低，工艺简单。目前我国汽车制造业广泛使用冷冲压成形技术。 2）热冲压成形：针对钢板强度(σb800MPa)的复杂零件或超高强度钢板 (σb1200MPa)的冲压件，热冲压成形以其优良的成形性而成为当今国内外高强度钢成形的热点问题； 针对钢板强度σb800MPa的冷冲模用钢及工艺和超高强度钢板(σb1200MPa)的热冲压模及工艺开展研究 。 * * DP1000钢（中试钢）料片分左右 ：合理 之七 DP1000－成形预测 * * 冷冲压成形的模具问题 冲压模具寿命、回弹预测与控制技术 传统使用的冷冲压成形模具用钢如Cr12、Cr12MoV或Cr12Mo1V1等因韧性足而不再适用。 模具经常出现崩刃、脆裂现象 ； 保持高硬度、高耐磨性的同时，提高它们的韧性是高强度冷作模具钢开发的一个方向 。 * * 高强度汽车板模具材料的解决方案 高强度覆盖件专用模具材料 发明专利, 汽车模具用空硬型合金球铁模具材料及其制备方法，专利号：ZL200510025856.5 HRC≥55 发明专利, 汽车覆盖件模具用合金灰铁材料及其制备方法，专利号：ZL200510025855.0 HRC≥50 超高强度钢板成形模具材料（SDC90、SDC99） 硬度≥61HRC条件下冲击韧性比D2钢提高50%以上； 耐磨性与D2相当；加工性能优于D2钢； 专用表面处理技术 感应淬火工艺HRC≥50 等离子复合表面处理工艺HV≥700; 表面低温渗金属HV ≥1800； * * SDC99 在真空热处理条件下（1030℃＋210℃） 心部试样约70J, 。硬度可达62HRC。 已实现产业化。 高强度钢板冷冲模具专用材料 SDC99心部试样的硬度61HRC,冲击值70J，其冲击值高于SLD-Magic 、DC53和ASSAB88，硬度相当。 * * 热冲压成形 把常温下强度为500~600 MPa的高强度硼合金钢板加热到880~950℃，使之完全奥氏体化，然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成形，之后保压快速冷却淬火，使奥氏体转变成马氏体，成形件因而得到强化硬化，强度大幅度提高。 * * 热疲劳性能的评定 评定热作模具钢性能的试验方法的研究 * * 裂纹扩展方式模拟 a) b) c) d) 50次 100次 400次 1000次 * * 热疲劳计算机辅助评定 * * 热疲劳损伤评定 * * （1）加工性 热作模具材料的加工性主要包括冷加工中的切削加工性能和热加工中的锻压加工性能两种。它主要取决于钢的化学成分和热处理工艺等。 （2）淬透性和淬硬性 热作模具对这两种性能要求根据其工作条件不同有所侧重。对于小型模具，由于尺寸小，容易淬透，所以只要求高的硬度，偏重于高淬硬性;对于尺寸较大的模具，如果截面未淬透，则回火后未淬透部分的屈服点和韧性会显著降低，影响模具工作寿命，所以其淬透性更为重要。 （3）热处理变形性 热作模具在热处理时，尤其在淬火过程中，要产生体积、形状变化，为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，各方向变化相近似，且组织稳定。它主要取决于热处理工艺和钢的冶金质量等。 （4）脱碳敏感性 热作模具如果在无保护气氛下加热，其表面会发生氧化、脱碳现象，就会使其硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命降低。因此，要求模具钢的氧化、脱碳敏感性好。对于某些氧化、脱碳敏感性强的热作模具钢，可采用特种热处理，如真空热处理、可控气氛热处理等。 工艺性能 * * * * 铬系热作模具钢热处理 1.退火工艺 2.淬火工艺 3.回火工艺 ? 淬火工艺 ：4Cr5MoSiV1钢奥氏体等温转变曲线如图所示， 4Cr5MoSiV1钢经过高温奥氏体化后，如果冷却速度缓慢，在450℃以上会析出先共析碳