本站原创摘 要 ：利用拉伸试验、扫描电镜、显微镜、直读光谱等设备对TC510L的检测并结合生产工艺进行详细的分析.结果表明由于钢卷局部出现了过冷现象,导致钢卷局部出现不均匀分布的上贝氏体组织,造成冲压复杂零件开裂的主要原因.通过提高TC510L的锰和铌的含量和降低卷曲温度来保证材料强度不降低的情况下形成合格的铁素体+少量珠光体组织.
关 键 词 ： 冲压开裂；金相组织；卷曲温度
中图分类号：TG115文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0000-00
1.前言
随着国内大型SUV的快速发展, 各大主机厂对车架的各项性能要求越来越严格,不仅要求车架用大梁钢具有高强度,而且还需要良好的韧性以及优良的扩孔性.汽车大梁钢主要用于制造SUV的车架或副车架的纵梁,是汽车结构配件中服役条件最艰苦的材料之一.车架上的纵梁质量影响整车的行车安全和舒适度.因此除强度要求较高以外,大梁钢还必须具备良好的成型性、扩孔性、较高的刚度.本文针对某款SUV车架纵梁用TC510L冲压开裂的问题进行分析,为材料的生产提高改进的方向和依据.
2.现象描述
某钢厂生产的汽车用大梁钢TC510L,经过酸洗后的4个卷号钢板出现冲压开裂现象,开裂比例达80%以上,开裂位置及形貌基本一致,详见图1所示.要求钢厂提供近期合格材料进行试压后零件开裂现象消失,基本排除了生产设备原因引起的开裂问题.
3.试验分析
试验材料为5.0mm,针对开裂的4个钢卷号分别进行试验检测分析,共制备试样4个.试验项目包括力学性能、夹杂物、元素和金相.
3.1 力学性能
按照GB/T 228.1-2010的方法对两种厚度的钢板进行力学性能检测,其它各项指标都在标准范围之内,满足使用要求,检测结果见表1.
3.2 夹杂物检测
从汽车大梁钢TC510L的试样夹杂物电镜照片分析,4块试样夹杂物的主要类型为MnS符合夹杂物,夹杂物数量很少,尺寸小于5μm,属于显微夹杂物,对大梁钢的冲压性能不会产生明显的不利影响.
3.3 元素分析
使用直读光谱的方式对4种材料的元素含量进行检测,结果显示各项指标完全符合钢厂与使用方得协议要求,不存在元素含量超标等问题,详细结果见表2所示.
3.4 金相分析
汽车大梁钢TC510L的典型组织应该为多边形共析铁素体+少量珠光体.所检测4块试样的金相组织均为铁素体+贝氏体,未见珠光体组织.其中一个钢卷的金相组织为多边形铁素体+少量贝氏体,组织均匀；其它3个试样的金相组织均为多边形铁素体+大量贝氏体,晶粒偏小、组织略显不均匀.
此次检测中的TC510L属于低碳钢（C<0.08%）,其贝氏体经过观察属于上贝氏体.在上贝氏体的较高温度范围内,Fe3C的析出得到抑制,板条间残留了奥氏体,随转变温度的下降,Fe3C才能在板条间和半条内析出.
试样的电镜组织照片表面,所检测4块试样的金相组织均为铁素体+上贝氏体,未见片层状珠光体组织,铁素体呈暗色,贝氏体呈浅色,渗碳体为最亮色.上贝氏体属于“硬纸相”,提供钢板强度的同时,也会使缩颈局部集中延伸的范围变小,延伸性能降低.开裂冲压件的电镜组织中已发现微裂纹,微裂纹多发生在呈亮色的上贝氏体经理处,而呈暗色的铁素体晶粒处列为很少发生.可见,汽车大梁TC510L冲压开裂与上贝氏体组织的出现有直接关系.
4.开裂原因分析
通过试验的各项数据分析可以得出以下结论：
1）、对开裂的试样及同卷号板材的力学性能分析,元素分析可以看出,以上因素都不构成冲压开裂的原因；
2）、试样的扫描电镜分析观察,钢板出现了上贝氏体组织；
3）、观察冲压开裂断口取样的扫描电镜照片,在铁素体晶界处,即上贝氏体处出现显微裂纹；
综上所述,钢板在生产过程中,由于水温等原因导致个别钢卷局部出现卷取温度低于600℃,出现钢带局部过冷现象,导致钢板出现不均匀分布的上贝氏体组织,是造成冲压复杂零件开裂的主要原因.
5.结论
通过对冲压开裂的4个钢卷冲压开裂的原因进行了深入分析,并制定了具体的解决方案,具体实施效果如下：
1）、提供卷取温度,防止因工艺波动造成卷取温度低于600℃；
2）、提供汽车大梁钢当中锰和铌的含量,保证材料强度不降低并且延伸率保持原有要求；
3）、钢厂细化管理要求,在生产汽车用大梁钢TC510L时根据季节的变化调整生产工艺.