各向同性钢与烘烤硬化钢的烘烤硬化性和抗凹陷性

第18卷第11期

2006年11月

钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel Research

Vol.18,No.11November 2006

作者简介:朱晓东(19662),男,博士,高级工程师; E 2m ail :xdzhu @ ; 修订日期:2006205223

各向同性钢与烘烤硬化钢的烘烤硬化性和抗凹陷性

朱晓东,　程国平,　俞宁峰

(上海宝钢股份有限公司技术中心,上海201900)

摘　要:研究了烘烤温度、烘烤时间和预拉伸应变量对罩式炉退火工艺生产的各向同性钢的烘烤硬化性的影响,并与力学性能相当的冷轧烘烤硬化钢进行了对比。结果表明,在不同的烘烤条件下,各向同性钢的烘烤硬化值均低于同样强度级别的烘烤硬化钢。抗凹陷性测试结果表明,各向同性钢的抗凹陷性低于烘烤硬化钢。汽车外板实物分析结果表明,两种钢冲压成形后再烘烤,其屈服强度几乎没有提高。关键词:各向同性钢;烘烤硬化;抗凹陷性

中图分类号:T G 11312 文献标识码:A 文章编号:100120963(2006)1120043204

B ake H ardenability and Dent R esistance of

Isotropic Steel and BH Steel

ZHU Xiao 2dong ,　CH EN G Guo 2ping ,　YU Ning 2feng

(Technology Center ,Baosteel Co L td ,Shanghai 201900,China )

Abstract :The effects of baking temperature ,baking time and prestrain on the bake hardenability and dent resist 2ance of isotropic sheet steel and B H sheet steel produced by batch annealing were studied.The results show that the bake hardenability and strength increment of isotropic steel under various baking conditions are lower compared with B H steel sheet.Experiments of dent resistance show that the dent resistance of isotropic steel is poorer than B H steel.In practical auto outer panel application ,both steels attain a considerably high yield strength after press forming ,but it does not increase after baking.

K ey w ords :isotropic steel ;bake hardening ;dent resistance

70年代以来,随着轿车生产向减重节能趋势的

发展,高强度钢板的生产和在轿车上的应用越来越广泛[1,2]。烘烤硬化钢成形后在电泳漆烘烤固化过程中将发生静态应变时效,促使其屈服应力再一次提高[3],有利于抗凹陷性的增强,因此该钢被广泛用于轿车外板。各向同性钢是90年代新开发的汽车板新品种,与烘烤硬化钢一样也已被成功地用于汽车外板[4]。通常各向同性钢不保证烘烤硬化指标。各向同性钢属于低碳钢,它的烘烤硬化性和抗凹陷性是人们关注的问题。各向同性和烘烤硬化这两种不同设计原理的钢种用于轿车外板的异同也是人们所感兴趣的热点。 烘烤硬化效果不仅取决于钢板本身,还与钢板的

变形程度、烘烤工艺制度等密切相关[5]。实际上,汽

车零件的变形程度差异很大,而且烘烤工艺的差别也不小。在此,笔者研究了不同变形和烘烤制度下,各向同性钢的烘烤硬化性并与烘烤硬化钢进行了比较。

1　实验材料及过程

111　实验材料

实验钢板由工业全氢罩式炉退火生产,并经一定量的平整消除了屈服点延伸。垂直于轧制方向取样,拉伸试样标距为80mm ,实验钢的典型力学性能如表1所示。112　实验过程 实验条件如表2所示。首先进行预拉伸,记录预

表1　实验钢板的典型力学性能

T able 1　Typical mechanical properties of steel sheet 钢种R eL /MPa

R m /MPa

A 80/%

试样厚度/mm

各向同性钢

234335380179烘烤硬化钢

232

345

37

0180

表2　实验条件

T able 2　Experimental conditions 预拉伸应变量/%

烘烤制度

260～280℃×20min 2170℃×2～120min 0～14

170℃×20min

拉伸流变应力值,经烘烤后的试样进行再次拉伸,测定其下屈服应力。烘烤前、后的应力差即为烘烤硬化值。

抗凹陷性实验是将实验材料制成180mm ×180mm 的毛坯试样,然后在成形实验机上制成直径为100mm ,高15mm 的球冠形抗凹陷试样。烘烤制度为170℃×20min 。在DR T 21型抗凹陷实验机上测定烘烤前、后的抗凹陷性,以不同载荷下残留的凹陷深度表征抗凹陷性的优劣。如果残留凹陷深度小,则抗凹陷性好。压头直径为20mm ,压下速度5mm/min 。 此外,在两种钢实际成形的门板(各向同性钢)和发罩外板(烘烤硬化钢)上的中部平坦部位取样,测定冲压成形及烘烤后的屈服应力,并进行对比,考察加工硬化和烘烤硬化对两种钢板实际应用的影响。

2　实验结果和讨论

211　烘烤温度对烘烤硬化值的影响

图1(a )为预拉伸应变量2%、烘烤时间20min 时,烘烤温度对两种钢烘烤硬化值的影响。可见无论各向同性钢还是烘烤硬化钢,随着烘烤温度升高,烘烤硬化值均逐渐提高。其中,烘烤硬化钢在较低的烘烤温度下,就有较高的烘烤硬化值,烘烤温度为170℃时,烘烤硬化值达到50M Pa 左右;烘烤温度

继续升高,烘烤硬化值继续提高。与烘烤硬化钢相比,各向同性钢的烘烤硬化值低得多,烘烤温度升高到170℃时,烘烤硬化值仅大于10M Pa ;继续提高烘烤温度,烘烤硬化值的上升幅度较显著。因为钢板的烘烤硬化性和应变时效关系密切,所以烘烤硬化性低说明该钢具有较高的抗应变时效性。图1(b )为烘烤温度对钢板屈服延伸的影响。纵坐标中“0”代表没有屈服延伸,“1”代表出现了屈服延伸。可见,烘烤硬化钢在烘烤温度不到100℃时就出现了屈服延伸,而各向同性钢在烘烤温度高于170℃时才出现屈服延伸。说明各向同性钢的抗应变时效性明显优于烘烤硬化钢。212　烘烤时间对烘烤硬化值的影响 图2示出预拉伸应变量为2%,烘烤温度170℃时,烘烤时间对两种钢烘烤硬化值的影响。可见烘烤硬化钢在很短的烘烤时间内就产生了显著的烘烤硬化效应,但是随着烘烤时间的进一步延长,烘烤硬化值不再增加;各向同性钢的烘烤硬化值与烘烤时间的关系也呈类似规律。但各向同性钢的烘烤硬化值显著低于烘烤硬化钢

。

预拉伸应变量2%;　烘烤时间20min

图1　烘烤温度对烘烤硬化值和屈服延伸的影响

Fig 11　E ffect of b aking temperature on b ake hardenability and YPE L

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