Q&p钢在不同应变率单拉后残余奥氏体含量的预测方法
【专利摘要】本发明公开了一种Q&P钢在不同应变率单拉后残余奥氏体含量的预测方法；首先推导Q&P钢变形后瞬时残余奥氏体含量与应变率、等效塑性应变的表达式；然后测量板料初始奥氏体含量；将板料在不同应变率拉伸到预设应变，卸载并测量残余奥氏体含量，基于试验数据拟合得到板料不同应变率单拉后残余奥氏体含量随等效塑性应变的表达式；基于表达式绘制查询图；最后，通过测量变形后的等效塑性应变，结合变形过程的应变率可精确预测Q&P钢在不同应变率单向拉伸后残余奥氏体含量。该方法具有简单、准确、成本低廉且易于实施的优点。依据该方法可对冲压后的板料的残余奥氏体含量进行准确预测，为冲压工艺的改进提供依据，从而加速推广Q&P钢。
【专利说明】Q&P钢在不同应变率单拉后残余奥氏体含量的预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属材料成形【技术领域】，尤其涉及一种Q&P钢在不同应变率单拉后残 余奥氏体含量的预测方法。
【背景技术】
[0002] 随着汽车工业对车身轻量化及被动安全性要求的不断提高，采用高强度轻量化材 料已经成为减重的有效的手段。先进高强度钢因其优异的力学性能，在车身上的应用比例 逐年增大，目前已经广泛应用于成形车身结构件和加强件，如A/B/C柱、车门防撞梁、横梁、 纵梁等。
[0003] 2003年美国Speer等提出了一种制备高强度汽车用钢的新工艺，淬火-分配 (Quenching and partitioning)工艺。此工艺可用来生产含有马氏体、铁素体和室温下稳 定残余奥氏体的复相钢，该钢种强度和塑性达到了良好的统一，并且制备成本低廉，被认为 是下一代先进高强钢。有文献已经报道Q&P钢的TRIP效应，即成形过程中应变诱发残余奥 氏体向马氏体转变，这一转变使得材料具有高强度的同时，塑性还得到了提高。相变诱发塑 性（TRIP)效应使得Q&P钢有良好的力学性能，而诸多文献表明应变率是影响TRIP效应的 重要因素。
[0004] 实际生产中制定合适的冲压工艺，合理控制零件变形过程中残余奥氏体的转变 量，有助于充分发挥Q&P钢板料的塑性并保证材料后续的成形能力。因此，定量、快速、准确 的预测成形过程的残余奥氏体转变有重要意义。然而，实际冲压过程板料变形的应变率较 大，已经超出了传统试验的准静态应变率范围，且不同种类零件冲压过程的应变率可能不 同，因此，传统方法得出的基于准静态应变率残余奥氏体转变规律并不能代表实际冲压过 程，难以对实际冲压过程的残余奥氏体相变规律进行准确预测，不适合工业应用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种Q&P钢在不同应变率 单拉后残余奥氏体含量的预测方法。该方法考虑应变率效应对应变诱发马氏体相变的影 响，与传统基于准静态的试验相比，更加贴近实际冲压的情况，可大大提高预测精度。该方 法准确、快速且易于实施，可对不同应变率单向拉伸后板料的残余奥氏体含量进行准确预 测，为冲压工艺的改进提供依据，从而加快Q&P钢的推广。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007] 本发明涉及一种Q&P钢在不同应变率单拉（单向拉伸）后残余奥氏体含量的预测 方法，所述方法包括如下步骤：
[0008] A、假设Q&P钢应变诱发马氏体相变速率与应变率及等效塑性应变的关系，继而推 导出瞬时残余奥氏体体积分数与对应应变率和等效塑性应变的公式；
[0009] B、准备Q&P钢板料单拉试样，测量板料的初始残余奥氏体体积含量；
[0010] C、在不同应变率下对试样进行中断单向拉伸试验，测量不同应变时对应的试样中 心点的残余奥氏体体积含量；
[0011] D、将不同应变率单拉试验下测定的等效塑性应变及对应的残余奥氏体体积含量 的试验数据拟合步骤A所推导的公式中的参数项，基于建立的表达式绘制二维和三维查询 图；
[0012] E、由测量得出Q&P钢板料单向拉伸试样任意应变率条件下变形后的等效塑性应 变，结合步骤D所述表达式或者查询图即可定量预测Q&P钢板料在不同应变率单向拉伸后 残余奥氏体含量。
[0013] 优选的，所述步骤C具体为：将试样在室温下不同应变率进行单向拉伸，加载到预 设应变，然后卸载并测量试样中心点的残余奥氏体体积含量。
[0014] 优选的，步骤D中，所述表达式为：
【权利要求】
1. 一种Q&P钢在不同应变率单拉后残余奥氏体含量的预测方法，其特征在于，所述方 法包括如下步骤： A、 假设Q&P钢应变诱发马氏体相变速率与应变率及等效塑性应变的关系，继而推导出 瞬时残余奥氏体体积分数与对应应变率和等效塑性应变的公式； B、 准备Q&P钢板料单拉试样，测量板料的初始残余奥氏体体积含量； C、 在不同应变率下对试样进行中断单向拉伸试验，测量不同应变时对应的试样中心点 的残余奥氏体体积含量； D、 将不同应变率单拉试验下测定的等效塑性应变及对应的残余奥氏体体积含量的试 验数据拟合步骤A所推导的公式的参数项，基于建立的表达式绘制查询图； E、 测量得出Q&P钢板料单向拉伸变形后的等效塑性应变，结合所述表达式或者查询图 即可定量预测Q&P钢板料在不同应变率单向拉伸后残余奥氏体体积含量。
2. 根据权利要求1所述的Q&P钢在不同应变率单拉后残余奥氏体含量的预测方法， 其特征在于，所述步骤C具体为：将试样在室温下不同应变率进行单向拉伸，加载到预设应 变，然后卸载并测量试样中心点的残余奥氏体体积含量。
3. 根据权利要求1所述的Q&P钢在不同应变率单拉后残余奥氏体含量的预测方法，其 特征在于，步骤D中，所述表达式为
其中，g为应变率，4 为参考应变率，e p为等效塑性应变，fY为在应变率g条件 下单向拉伸到等效塑性应变e p对应的瞬时残余奥氏体体积含量。
4. 根据权利要求1所述的Q&P钢在不同应变率单拉后残余奥氏体含量的预测方法，其 特征在于，步骤D中，所述查询图为根据变形后残余奥氏体体积含量、对应等效塑性应变和 应变率绘制而成的三维查询图。
5. 根据权利要求1所述的Q&P钢在不同应变率单拉后残余奥氏体含量的预测方法，其 特征在于，步骤D中，所述查询图是将残余奥氏体体积含量的等值线投影，制作而成的二维 查询图。
6. 根据权利要求1所述的Q&P钢在不同应变率单拉后残余奥氏体含量的预测方法，其 特征在于，步骤D中，所述等效塑性应变的测量是采用接触引伸计、非接触式引伸计、网格 测量法或数字图像技术来进行的。
7. 根据权利要求6所述的Q&P钢在不同应变率单拉后残余奥氏体含量的预测方法，其 特征在于，所述网格测量法具体为：在Q&P钢板料试样上印制圆形网格，变形后通过测量试 样上网格的变化可得主次应变，然后根据体积不变原理，即e 1+ e 2+ e 3 = 〇,可得到三个方 向的主应变h、e2、e3，继而可换算出对应的等效塑性应变。
【文档编号】G06F19/00GK104281774SQ201410443422
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】李淑慧, 邹丹青, 董梁, 来新民 申请人:上海交通大学