剪切工艺对5Mn中锰钢边部成形性能的影响

蒋 洋 张 梅 孙宇阳 汪 杨

(上海大学材料科学与工程学院，上海 200444)

随着汽车保有量的不断增加，对汽车的节能、环保和碰撞安全性的要求越来越高，对研发和生产具有高撞击能量吸收性能(即高强塑积)的汽车结构材料的需求迫切[1- 2]。开发高强塑积的先进汽车高强钢(advanced high strength steel, AHSS)可以在保证汽车安全性的前提下达到减重的效果，从而实现汽车的轻量化和节能减排等[3]。中锰钢是第三代先进汽车高强钢，其组织为铁素体和奥氏体，具有高强度和高成形性等优点[4]，因此成为汽车零部件材料的最佳选择之一。汽车零部件生产一般包括剪切、翻边、冲压、钻孔等工序[5]。剪切是冲压过程中必不可少的一个工序。研究发现：中锰钢的加工硬化明显，对边部裂纹敏感[6]，在实际冲压试制过程中存在剪切边开裂现象。

目前对于高强钢剪切工艺及剪切边断裂机制的研究较多。周明等[7]研究了冲裁间隙和凸模刃口角度对超高强度钢板TRIP 780 冲裁断面质量和边部拉伸成形性能的影响，结果显示，随着冲裁间隙的增大，断面质量和边部成形性能降低；而随着凸模刃口角度的增大，断面中光亮带和毛刺比例均呈下降趋势，峰值应力、断裂应变值和断后伸长率均显著增加。Dalloz等[8]研究了1.5 mm厚850 MPa级双相钢板在不同冲裁间隙下剪切断面形貌及断裂机制，发现剪切后发生韧性断裂是因为铁素体和马氏体交界处形成微孔。Nikky等[9]通过CP800和DP780钢的中心孔拉伸试验发现，剪切边存在预应变，促进微孔的形核、长大和聚集，从而降低了材料塑性。……