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高强钢热成形零件由于具有超高的强度(超过1500 MPa)被广泛用作汽车的安全保护件。为了防止传统高强钢板在热成形加热过程中的氧化和脱碳,同时增强热成形零件的耐腐蚀性,镀锌高强钢板得到了应用。但是由于锌镀层熔点较低,高温下会转变成液态,原有的热冲压工艺会使镀锌板产生液态金属诱发脆裂(Liquid metal induced embrittleness,LMIE)现象,导致基体开裂。本文主要针对镀锌高强钢板的热成形工艺进行研究,分析LMIE裂纹产生的机理,制定出适合镀锌高强钢板的热成形工艺路线,具体研究内容如下:(1)对镀锌高强板热冲压过程中三个关键的工艺参数加热温度、保温时间、成形温度的有效范围和影响效果进行研究。首先,为了确定工艺参数的有效范围,进行了平模实验,根据加热后的镀层表面质量以及力学性能确定加热温度合适的取值范围为860℃880℃,加热时间36 min,为进一步探究各个工艺参数的影响效果做好准备。接着,为了研究三个工艺参数的影响效果,进行了热模拟拉伸实验。对比不同条件下裸板和镀锌板的应力应变曲线,总结三个工艺参数对基体开裂的影响效果。然后对拉伸试样进行XRD分析和SEM观察,分析不同条件下的物相组成和镀层微观形貌。结果发现,加热温度在取值范围内的变化对基体开裂的影响不大;保温时间对基体开裂有很大影响,保温时间超过130 s(加热时间超过3 min),直接成形也不会发生基体开裂;当保温时间不超过130 s时,直接成形会发生基体开裂,但降低成形温度到一定温度(700℃),也能防止基体开裂。(2)上一章对三个工艺参数的研究结果表明,加热温度对基体开裂影响不大;加热温度为880℃,加热时间超过3 min时,可以直接成形不会产生基体裂纹;加热时间低于3 min时,降低成形温度也能避免基体裂纹产生。由此总结出两条工艺路线:“长时加热,直接成形”和“短时加热,预冷成形”。本章通过镀锌板热成形防撞梁的零件实验,对这两条工艺路线进行验证。其一,长时加热,直接成形,即将板料经过一定长时间的保温后便可直接快速转移至模具上成形,结果表明,加热时间超过3 min后零件不会出现LMIE现象导致的缺陷,当加热时间不超过3 min时,镀层在变形较大处破损严重,基体也出现微裂纹。而且加热时间太短会导致奥氏体化不充分,使得基体性能达不到热成形零件的要求,而长时加热(3 min以上)的零件性能能够满足要求。因此,“长时加热,直接成形”的工艺方案是可行的。其二,短时加热,预冷成形,即缩短板料的保温时间,然后通过特定的方法使板料温度降低至一定程度后再成形,结果表明,成形温度较低时(700℃),基体基本没有裂纹产生,成形温度较高时(800℃),基体出现微裂纹。因为成形温度的降低有利于镀层中液锌的消除,从而预防LMIE现象发生。另外,成形温度较低时(700℃),基体抗拉强度偏低,力学性能不达标,这是因为预冷阶段冷却速率太慢导致淬火后马氏体转变不充分,因此为了保证“短时加热,预冷成形”工艺方案的可行性,要尽可能提高预冷阶段的冷却速率。(3)通过中性盐雾试验对热冲压镀锌板的腐蚀行为进行了研究,同时对比镀锌板和裸板的腐蚀情况,评估热冲压镀锌板的耐腐蚀性能。研究发现,裸板的耐腐蚀性极差,短时间内就会遭受很严重的腐蚀。镀锌板镀层锌含量很高,主要相成分为δ相,电极电位很低,短时间内阴极保护作用很强,但镀层消耗较快,无法抵御长时间的腐蚀,腐蚀产物主要为Zn5(OH)6(CO3)2和Zn5(OH)8Cl2·H2O。热冲压镀锌板在经过热成形过程后,镀层厚度由原来的10μm变成20μm左右,镀层Fe含量升高,主要相成分为α-Fe相和Γ相,电极电位比δ相高,短时间内的耐腐蚀程度不如镀锌板,但镀层消耗较慢,同时镀层厚度增厚,因而能够抵御更长时间的腐蚀,腐蚀产物主要为Zn5(OH)8Cl2·H2O。本文提出了适合于镀锌高强度钢板的热冲压工艺,并试制了门内防撞梁,验证了所提工艺的可行性。