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近二三十年来,汽车的需求量不断增加,并且其减重和安全性要求不断提高。超高强度钢热冲压件应运而生,在汽车工业中得到了广泛的应用。超高强度钢热冲压件具有全马氏体结构,其拉伸强度高达1500 MPa。通过传统热冲压工艺制造的零部件的强度虽然很高,韧性和耐撞性能却较差。乘用车的有些零部件需要各部位具有不同的性能,如轿车B柱。汽车在发生意外碰撞时,B柱中间的入侵控制区有较高的强度从而不产生变形,而两端能量吸收区吸收碰撞产生的能量,两者的相互配合才能保护乘员的安全。因此,传统热冲压件的变体—具有定制性能的热冲压零件出现在人们的视野中,满足了某些汽车零件的要求。本文以B1500HS钢为研究对象,通过有限元软件求解出连续定制热冲压的理想工艺参数后,利用带有提供高速气流装置的U形模具进行了定制热冲压实验,并分析了U形件的显微组织和力学性能。主要研究内容和结论如下:(1)由FLUENT和ABAQUS仿真软件分别对U形件的淬火区和定制区进行了数值模拟,综合FLUENT和ABAQUS中温度场的模拟结果,确定了连续定制热冲压实验的理想气流速度和保压时间。结论如下:气流速度为1、3、4.5、5.5和7 m/s时,在连续热冲压过程中,淬火区模具温度呈现越来越缓慢的上升趋势,并分别在热冲压进行到第13、11、9、7和6次时稳定。随着气流速度的增大,板料保压淬火结束时的温度持续下降,但下降幅度越来越小,同时板料温度场分布也越来越均匀。然而,气流速度大于5.5 m/s后,继续增大气流速度时,板料保压淬火结束时的温度和均匀化程度变化不明显,并且较大的气流速度所需的设备成本较高。因此,气流速度并不是越高越好,通过数值模拟分析,可以确定理想的气流速率为5.5 m/s。保压时间太短淬火区奥氏体组织不能完全转变为马氏体,并且会导致零件各个部分的温度差异较大,从而造成成形件的性能和质量较差。此外,保压时间较短也不利于综合性能较好的下贝氏体转变。然而,较长的保压时间又会影响实际生产效率。因此,保压时间需要满足这几方面的要求,通过理论分析和数值模拟可以确定理想的保压时间为10 s。(2)基于分析获得的保压时间10 s,设置模具温度分别为100、200、300、400和500℃,对定制区的热冲压过程进行了数值模拟。模拟得到了板料的温度场分布情况,结论如下:在理想的保压时间下,板料的温度场分布较均匀并且高于设置的模具温度。通过调整设置的模具温度,获得定制区的组织转变以贝氏体为主的理想加热温度是400℃和500℃。(3)基于模拟结果得到的理想工艺参数,分别设置定制区模具温度为100、200、300、400和500℃,进行了定制热冲压实验,并分别分析了U形件淬火区和定制区的显微组织、显微硬度、抗拉强度和断裂伸长率。结论如下:淬火区淬火相以马氏体为主,显微硬度和抗拉强度分别可达到485 HV和1498 MPa,而断裂伸长率维持在较低的水平。对于定制区,随着模具温度从100℃升高到500℃,显微硬度和拉伸强度均降低,而断裂伸长率升高,同时贝氏体的面积分数增大,而马氏体的面积分数减小。