《高強塑積可淬可焊汽車用鋼成形淬火一體化工藝基礎》是依託東北大學，由劉偉傑擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：高強塑積可淬可焊汽車用鋼成形淬火一體化工藝基礎
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：劉偉傑
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
成形淬火一體化是應汽車輕量化需求而發展起來的新型汽車零件加工工藝。目前面臨的主要技術障礙是缺少適用的高強塑積可淬可焊鋼種及相應的處理技術。為此，本項目擬開展強塑積高於20000MPa%的汽車用鋼的研製以及相關成形淬火一體化工藝開發，並提出以下研究思路和解決方案：（1）提出控制殘餘奧氏體精細結構的新方法並以此提高熱衝壓用鋼的塑性和強塑積；（2）提出馬氏體晶格係數與碳原子化學位的相關性，建立碳配分理論模型；（3）通過分析合金化及工藝參數對馬氏體相變的影響，建立熱力耦合狀態下殘餘奧氏體生成的理論模型；（4）研究應力應變誘發馬氏體的結晶學特徵，建立其改善材料韌性的機理；（5）開發具有溫度梯度的熱衝壓模具及最佳化設計理論，通過梯度熱處理實現零件性能差別化。本項目的研發目標是建立高強塑積汽車用鋼強韌化的新理論並在該理論的指導下，進行典型汽車熱衝壓件樣件的試製，奠定高強塑積可淬可焊汽車用鋼成形淬火一體化工藝基礎。
結題摘要
採用熱衝壓白車身零部件是降低汽車油耗和提高其安全性的有效技術手段，但目前傳統熱衝壓汽車用鋼尚無法滿足某些汽車零部件對防撞性能的要求。在這一市場和技術背景下，我們在本項目計畫書中提出了研發強塑積超20GPa%同時具備良好焊接性能的先進熱衝壓汽車用鋼這一研究目標。同時，我們還提出了為保證實現這一研究目標而需要解決的一系列基礎理論問題和創新點。經過4年的努力，這一研究目標已經成功實現，取得如下重要研究成果： （1）開發成功強塑積超20GPa%的先進熱衝壓（AHF）汽車用鋼，其特點是具有良好的焊接性能並可以使用現有熱衝壓工藝和設備進行生產；（2）開發成功一系列具備工業化前景的熱衝壓新工藝，包括動態碳配分工藝、高溫脫模工藝、和烘烤韌化（BT）工藝；（3）提出雙馬氏體（DM）和多馬氏體（MM）混合組織的概念，使用多種實驗手段證明了它們的存在，並提出了它們的形成機制。（4）提出了動態碳配分（DCP）的概念並觀察到其發生的實驗證據；（5）提出了“好”殘餘奧氏體和“壞”殘餘奧氏體的概念，並在此基礎上提出了烘烤韌化工藝的工作機理；（6）建立了多個定量理論模型，包括雙馬氏體強度預測模型和動態碳配分下殘餘奧氏體預測模型；（7）修正了Speer的碳在馬氏體-奧氏體相之間受約束準平衡熱力學傳統模型，解決了現有碳配分理論與實驗數據之間不符的矛盾；（8）觀察到納米富銅粒子在試樣淬火過程中瞬時析出的現象，並利用淬火空位對這一現象進行了物理解釋；（9）發現了碳化物在AHF鋼中的析出規律；（10）建立了基於動態碳配分理論和雙馬氏體/多馬氏體顯微組織工程學的馬氏體鋼強韌化新理論；（11）建立了馬氏體轉變元胞自動機，實現對AHF鋼板淬火過程中馬氏體相變和殘餘奧氏體含量和分布的預測；（12）在熱-力-流多場耦合模擬的基礎上完成了熱成形模具及冷卻系統設計；（13）對採用模具差溫淬火方法和板坯差溫加熱方法製備具有強度差異分布的衝壓件的可行性進行了實驗驗證；（14）製備了典型汽車安全結構試驗件並對其力學性能進行了檢測和分析。 上述研究成果不僅為汽車工業提供了一個性能優異的熱衝壓汽車用鋼新品種，而且還大大豐富了現有物理冶金學知識，為鋼鐵材料，特別是馬氏體鋼的顯微組織工程設計和力學性能最佳化提供了新思路和新方法，因此同時具有工業和科學意義。
