Ti-V-Mo复合微合金化温成形汽车钢的强化机理研究

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温成形是不同于常用的冷成形和热成形的汽车零件新型成形工艺,具备成形零件表面氧化小、强塑性好等优点。常用热成形钢22Mn B5钢因成形后强度低而不适合温成形工艺,因此本文在22Mn B5钢的基础上,通过添加Ti、V、Mo等微合金元素,研究适合温成形工艺的汽车钢。通过添加Ti、V、Mo微合金元素,利用TEM和物理化学相分析等方法,对比研究22Mn B5钢、0.08Ti-0.25Mo(Ti-Mo钢)、0.2V-0.25Mo(V-Mo钢)和0.08Ti-0.2V-0.25Mo(Ti-V-Mo钢)四种试验钢的组织、析出相特征及其力学性能,并分析其强化机理。同时,选择力学最优的Ti-V-Mo钢研究温成形的成形工艺对其成形性能的影响。与22Mn B5钢相比,Ti-Mo钢、V-Mo钢和Ti-V-Mo钢三种试验钢中MC型碳化物的总析出量逐渐增加。随着回火温度(550~650℃)的增加,Ti-V-Mo钢中5 nm以下的MC型析出相呈先增加后减少,600℃时析出量最多,占总析出量的22%。600℃回火1 h后,22Mn B5钢屈服强度为621 MPa。与之相比,Ti-Mo钢、V-Mo钢和Ti-V-Mo钢的屈服强度分别提高了425 MPa、466 MPa和665 MPa。通过强化分量计算,强度的提高主要是析出强化,其次是位错强化。Ti-V-Mo钢的强度是由20 nm以下(Ti,V,Mo)C析出相提供,析出强化达到500 MPa左右,位错强化400 MPa左右。在550~650℃中温拉伸试验结果表明,Ti-V-Mo钢的强度低于700 MPa,说明此温度范围内适合成形。在温度550℃应变速率0.00007 s-1和温度550℃、600℃应变速率0.0014 s-1下,中温变形后试验钢的室温强度保持较高,满足汽车钢的高强度要求。因此,在22Mn B5基础上复合微合金化Ti-V-Mo试验钢(0.08Ti-0.2V-0.25Mo)由于析出强化作用可在温成形后保持较高室温强度,适合于温成形工艺。
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