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高延性590-980MPa级合金化镀锌高强钢板开发

高延性590-980MPa级合金化镀锌高强钢板开发


,这与图1所示的加工硬化行为一致。
对1.0%Si和2.0%Mn钢以及一种少Si-Mn钢在0.14真应变下拉伸变形后的位错结构进行TEM分析,结果发现,在该应变下,各种钢的位错密度差异显著。在1.0%Si钢中观察到细小的位错胞结构,它由线性交叉的位错胞壁分开;相反,在2.0%Mn钢观察到被拉长的粗大位错胞结构。少Si-Mn钢形成了与2.0%Mn钢相似的被拉长的位错胞结构。从这可以看出,在1.0%Si和2.0%Mn两种钢中出现的线性交叉的细小位错胞结构归因于Si的加入。由于包含许多位错的胞壁单位体积增加,导致位错密度更高,Si钢的加工硬化特性变长,均匀伸长率改善。
2.3加Si钢涂镀技术
如上所述,发现延性改善源于Si的加入提高了加工硬化行为。不过,众所周知,Si在退火过程中形成表面氧化物,恶化了Zn涂层的浸润性。通过控制还原退火前Fe的氧化,可改善由Si的加入引起的镀锌浸润性问题,这是JFE原创技术。
3开发GA钢性能
将前面讨论的通过Si加入改善铁素体相延性的技术应用到DP钢中,目的是开发出高El型DP钢。通过合理分配铁素体相和马氏体体积分数,开发出高El型590-980MPa级高强度钢,与常用钢相比,伸长率提高20%。
3.1高延性高微观组织
对开发出的高延性590-980MPa级高强度钢的SEM观察发现为铁素体+马氏体的双相组织。通过Si的固溶强化效应,新开发钢实现了比抗拉强度相同的常用钢更高的延性。优异的延性是通过改善铁素体相加工硬化行为实现的,而590-980MPa级的强度是用过合理分配铁素体相和马氏体体积分数实现。
图3给出了590MPa和980MPa级钢拉延凸缘成形试验结果,可以看出,高El型钢比常用钢的最大成形高度大。

图3 590MPa和980MPa级钢拉延凸缘成形试验结果
3.2 JFE开发的GA高强钢力学性能
JFE已经开发出传统的、高El型和高El-λ型钢,抗拉强度范围从590MPa至980MPa,适合于各种成型模式。通过控制微观组织,降低不用相之间的硬度差异,开发出良好扩孔性和弯曲性能的高El-λ型钢。
这些高强度GA钢板的TS、El和λ之间的关系如图4所示。明显可以看出,高El钢的总伸长率与低一抗拉强度级别塑性的相同。当塑性指标相同时,高El-λ钢比常用钢的扩孔率高40%-50%,并且590MPa和980MPa级钢表现出高的扩孔率,分别与传统的440MPa级和590MPa级钢相当。

图4 系列GA钢板的TS、El和λ之间的关系
3.3高延性钢加压成形性能
利用汽车中柱的模型模具,模拟实际汽车零件,对成形性能进行评价,结果见图5(a)。图5(b)和5(c)给出了980MPa级高El钢板与传统强度钢板的成形性能评价结果。对常用钢板,在冲头台肩附近发生断裂,而塑性高的高El钢成形过程中没有发生断裂。图5(d)和5(e)给出了980MPa级高El-λ钢板与传统强度钢板的成形性能评价结果。对常用钢板,从凸缘边部向竖板发生断裂,而高El-λ钢由于扩孔性能改善,在成形过程中没有发生断裂。由此可以看出,通过选择最合适于这种成形模式的合适材料,这些高强度钢板甚至可以用在形状复杂的结构件上。认为这些高强GA钢板可以提高耐腐蚀性能及车身结构的碰撞性能。

图5 980MPa GA高强度钢板加压成形试验结果
(a)加压成形件外观和评估位置;(b)高El钢;(c)和(e)常用钢;(d)高El-λ钢
这些钢板已经经过汽车制造商使用评价,具有良好的成形性能。因此,高El型GA高强度钢板也已经应用在车身的框架件上,并且对汽车减重起重大贡献。
这些新开发的具有优异成形性能钢板广泛应用在汽车结构上,认为在将来可进一步减轻车身重量及减少燃油消耗。
4结论
为响应汽车车身减重和提高汽车碰撞性的要求,JFE公司已经开发出具有优异延性的高强度钢。总结如下:
1)在DP钢中加入Si,开发出高El型TS 590-980MPa级高强度钢板,与常用钢板相比,伸长率提高20%。延性改善源于Si的加入形成细小的位错结构而导致铁素体相的加工硬化率提高。
2)通过控制显微组织,减少不同相之间的硬度差异,开发出高El-λ型TS 590-980MPa钢板,具有良好的扩孔性和弯曲性能。
3)这些新开发的钢板在模拟评价和实际应用评价中表现出良好的成形性能,已经应用在汽车框架件并大规模生产。
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