汽車用高強鋼的組織與性能分析

1、畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱汽車用高強鋼的組織與性能分析注意字體一致系 部材料工程系專 業(yè)夏首昂班 級材料成型及控制工程姓 名T733-2學 號20070330208指導教師簽名（校內）指導教師簽名（校外） 年 月日1 課題背景及意義一是句子中錯別字太多；二是字體格式很亂。你先把錯別字改完，語句整理通順后上傳我再看。今日汽車的發(fā)展在輕量化及安全性能的考驗下，傳統(tǒng)的鋼種已經(jīng)不再滿足于消費者。據(jù)統(tǒng)計，車重減輕10%可節(jié)省燃油3%-7%【1】。而目前使用的最高強度級別600-800Mpa的AHSS鋼的減重率為24%-37%【2】。故在降低油耗，減少排放等諸多要求下，降低車重的效果最為明顯（圖）【

2、3】。因此高強鋼得到人們的青睞。與此相適應，鋼鐵業(yè)在高強鋼方面的研發(fā)投資也有了較大增長。所以，對于高強鋼方面的研究有非常重要意義。2 本課題及相關領域的國內外現(xiàn)狀及發(fā)展2.1.強化機制固溶強化 高強鋼中普遍采用的強化機制是固溶強化。C,N等小半徑的原子，以間隙原子的形式與金屬形成固溶體，造成基體金屬勁歌的畸變，提高材料的強度，這種情況被稱為間隙固溶。而Mn，Cu，Ni，Cr等金屬原子，通過置換集體金屬原子而溶于金屬中們由于原子半徑不同，造成基體晶格畸變，也可以提高材料的強度，這種置換被稱為置換固溶【4】。對于C-Mn鋼，固溶強化是主要的強化機制。細晶強化通過添加微量合金元素提高鋼材的再結晶溫度

3、，擴大未再結晶區(qū)，在未結晶區(qū)進行低溫大壓下，造成材料內部形成大量的變形帶，亞晶，位錯等晶體“缺陷”，這些缺陷在后續(xù)的相變中成為鐵素體形核的核心。缺陷的大量存在，造成材料內部大量形核，因而可以大幅強化細化材料的經(jīng)歷，實現(xiàn)細晶強化。譬如，添加Nb，會在800-900的溫度區(qū)間由于變形的誘導而大量洗出微合金元素的碳氮化合物，從而提高材料的再結晶溫度，強化材料的硬化效果。 相變強化又稱組織強化，通過相變過程改變鋼材的組織組成，從而提高鋼材強度的一種強化方法。在相變過程進行控制，在鋼材中引入一定數(shù)量的硬相組織，就可以提高鋼材的強度。硬相所占的比例不同，就可以得到不同的材料強度水平。析出強化在鋼中添加微合

4、金元素和合金元素，會在鋼中形成一些洗出想以微笑顆粒洗出，造成基體晶格畸變，提高材料的強度，這成為析出強化。析出強化的效果與析出相數(shù)量，顆粒尺寸等因素有關，在各類不同相中都有應用。2.2 高強度鋼分類及介紹雙相鋼和多想鋼（AHSS）經(jīng)驗表明，更高的強度會伴隨著明顯成形性的降低。引入一種微觀結構含有至少兩個相的新鋼種會導致強度的增大而且不會產(chǎn)生塑性的惡化。這是歸因于不同的微觀結構成分的共存，不同的機械特性以及他們相互之間的協(xié)同作用，該成分組成是通過光學顯微鏡可以觀測到的。例如多相鋼通常含有一種相對柔性矩陣相，他是造成低屈服強度和良好的成形性以及高的抗拉強度的原因，擇可以通過調整類型，形態(tài)，去想和以

5、上不同相的體積分數(shù)，數(shù)量和分布，為各自可以預見的應用改變和定制機械特性【5】。而如何改變性能方面的強度-成形性配合，這個問題在一定程度上已經(jīng)被解決（R愛仕達，1976；Davies,1978;Owen,1980）即把鐵素體-珠光體組織變成馬氏體-奧氏體，即M-A組成的鐵素體組織，這種改變引入例如連續(xù)屈服代替鐵素體-珠光體組織所具有的不連續(xù)屈服?！?】鐵素體-馬氏體 雙相鋼2.2.2傳統(tǒng)高強鋼（HSLA）傳統(tǒng)高強鋼在汽車中一般用作結構件和加強件，強度水平一般低于900Mpa，其強化機制可以為固溶強化，細晶強化，相變強化析出強化中的兩種以上強化機制的綜合。加入的微合金和合金元素，除了部分固溶強化外

6、，還會形成微合金元素的碳氮化物洗出，對材料實型沉淀強化，從未對材料強度的提高做出貢獻。實驗表明，傳統(tǒng)高強鋼對冷卻也有相應的要求，隨著冷卻速率的提高，貝氏體的體積分數(shù)增加，珠光體的體積分數(shù)減少?？梢娎鋮s參數(shù)對傳統(tǒng)高強鋼的組織控制有直接的影響，這必然也會對其性能產(chǎn)生重要的影響。析出強化鋼目前析出強化剛在材料高強化方面的作用也日益顯著，已經(jīng)成為材料強化的重要手段，Gladman等人依據(jù)Orowan-Ashby模型表示析出強化效果?！?】以JEF公司開發(fā)的納米析出強化的高強鋼Nano-Hiten為例，在該鋼上添加適當比例C,Ti，Mo，在軋制之后的低溫區(qū)析出納米級碳化物，再添加抑制珠光體相變的相，可以

7、得到穩(wěn)定的單相鐵素體基體組織。圖2.3高強鋼技術展望超細晶粒和納米結構過去的幾十年里，科學家生產(chǎn)出大量超細晶鋼種，尺寸小于1微米，強度增加一倍【10】。但是加工硬化性小，延展性有限。劍橋大學【11】研究了一種替代方法，就是通過靈活的合金設計和簡單的熱處理來開發(fā)納米級貝氏體微觀組織鋼，強度超過2Gpa！，可見納米級半條馬氏體（白色相）間殘留有納米級奧氏體。 AHSS改進未來的發(fā)展趨勢，以一種最經(jīng)濟的方式進一步增加強度-延展性綜合性能。TWIP具有超高的抗拉強度和友誼的延展性。其強化機制相當復雜，取決于化學成分和層錯能，可能有滑移，孿晶或TRIP現(xiàn)象?！?2】利用新一代TMCP的鈦微合金化高強鋼神

8、戶制鋼利用超快冷技術，在連軋機上生產(chǎn)了抗拉強度達到700-800Mpa的微合金鋼。其冶金原理是：嚴格控制Ti含量，使Ti/C原子比接近于1，利用Ti固定鋼中的C，控制精軋和卷曲溫度，細化析出的TiC顆粒，放置出現(xiàn)Fe的碳化物。采用70/s的冷卻速度，對奧氏體的相變進行控制，微觀組織基體是鐵素體貝氏體，析出物是細微的TiC沉淀。終軋溫度在850左右，可以比較充分地利用材料的再結晶控軋過程細化奧氏體的晶粒。出精軋厚采用70/s的冷卻溫度，將材料迅速冷卻到450左右，抑制TiC在析出鼻尖“鼻尖“溫度（550）的析出，同時避免了Fe的碳化物的析出，而是使其在450微細，大量吸出，最大地發(fā)揮材料的強化效

9、果。得到的強度700-800Mpa級的高強鋼，同時具有良好的擴孔性能。2.4性能測試方法 CAE計算機成形仿真中鋼于實驗室中分別完成了590Y，780Y與980Y雙相鋼是我三方向拉伸試驗與成形極限曲線，并將之轉換成為CAE計算機輔助工程軟件可使用之方針參數(shù)，供客戶進行工件加工的CAE方針的使用。 HSS高強鋼防撞性評估對沖擊安全性及汽車減重的越來越高的要求為HSS高強鋼提供了更多的應用機會。鋼廠進行了實驗及基于高應變速率下的拉伸試驗基礎上的零件碰撞（FEM）試驗，這些實驗的進行與材料的發(fā)展和零件設計的提高都息息相關。 有限元的應用有關管件撞擊的經(jīng)典力學論文【13-15】表明,平面拉伸應變和壓縮

10、應變吸收了大部分能量（拉伸吸收的更多），Deakin 的研究人員研究了管的軸向撞擊，用有限元模擬了偏斜和彎曲。他們認為擔當應變在0.01-0.3之間，應變速率在0.3-300/s之間時塑性最好。 3 課題主要任務和研究路線1）.對各種汽車用高強鋼的組織與性能進行分析。2）.探索出正火態(tài)Rm（抗拉強度）850Mpa，調制態(tài)Rm1200Mpa成本低廉的鋼種。3）在生產(chǎn)中進行實驗驗證。4 課題工作計劃1）. 翻譯外文文獻。2）. 查閱相關文獻，撰寫開題報告。3）. 查閱文獻，設計實驗。4）. 做實驗，記錄先關數(shù)據(jù)，處理分析數(shù)據(jù)。5）. 總結上述，撰寫論文。參考文獻1 朱曉東，馬朝暉，王利（寶鋼有限公

11、司研究院，上海，201900）汽車用先進高強鋼的現(xiàn)狀及其在寶鋼的發(fā)展2 ARCELOR Flat Carbon Steel;Report Potential of Mn in New Automotive Steel3 Mr.Gees Ten Broek,Director(WorldAutosteel,World Steel Association)開發(fā)新的鋼鐵材料-應對減輕重量和緩解氣候變化的壓力4 胡賡祥，蔡珣編著材料科學基礎上海交通大學出版社5 Wolfgang Bleck (Department ofFerrous Metallurgy RWTH Aacken University,G

12、ermany)車身用高強度鋼67 翁宇慶1，董瀚2，于勇2（1，中國金屬學會；鋼鐵研究總院1,2，先進鋼鐵材料技術國家工程研究中心）先進汽車剛扁平材和長型材的研發(fā)進展8 田村今男等，高強低合金鋼的控制軋制和控制冷卻【M】王國棟等譯，背景；冶金工業(yè)出版社，19929 Gladman Terry.et al Structure-Property Relationship in High-Strengh Microalloyed SteelJ.Proc.of Syonp.on Microalloying 75.New York,1976,Union Carbide Corp.32-55.10 Bel

13、adi H,Kelly G L,Hodgosn P D.Ultrafine Grained Structure Formation in Steel Using Dynamic Strain-Induced Transformation Processing.Internation Materials Reviews,51,6,2007,51(6):1-15.11 Caballero F G,Bhadeshia H K D H,Mawella K J A,Jones D C,Brown P.Materials Science and Technology,2001,17:512-516.12

14、Dai Q,Yang R,Chen K.Deformation behavior of Fe-Mn-Cr-N austentic steel.Materals Characterization,42(1)1999,42(1):21-26.13 Abramowicz W,Jones N,Dyanmic,Axial Crushing of Square TubesJ,International Journa of Impact Engineering,1984.2(2):179-208.14 Gelin J C,Ghouati O.An inverse method for determining visco-plastic properties of aluminium alloysJ.Journ