热成形汽车加强板的开裂原因

刘鹏鹏，叶 又，魏一凡

(泛亚汽车技术中心有限公司，上海 201201)

0 引 言

随着工业化进程的加快，节能减排成为社会关注的热点问题，汽车轻量化是实现节能减排的有效措施之一。超高强度钢是一种重要的轻量化材料，具有强度高、成形性能好的特点。热冲压成形钢是一种超高强钢，冲压成形后在模具中淬火，组织为高强度的马氏体，常用作加强件，如雪橇板，汽车防撞梁、保险杠等[1-2]。目前关于热冲压成形钢的研究主要集中在提高强度方面。某日系车企使用的热冲压成形钢的强度级别达1 800 MPa[3-4]。据报道，有新能源车企使用的热冲压成形钢的强度级别达2 000 MPa。

某公司生产的应用在汽车车身前纵梁结构中的加强板在总装前发生开裂。该加强板材料为具有铝硅镀层的22MnB5热冲压成形钢，加工工艺为加热温度900 ℃，保温时间300 s，从加热炉转移到模具的时间57 s，加热后在模具中淬火，直接热成形，成形后采用激光切割的落料方式进行精加工。为了找到该汽车加强板的开裂原因，作者对其进行了失效分析。

1 理化检验及结果

1.1 宏观形貌

由图1可以看出，失效加强板的开裂位置位于拐角处(箭头所示)，开裂位置表面镀层部分磨损并脱落，露出白色基材，裂纹长度约8 cm，同批次的其他加强板没有出现开裂现象。

图1 失效加强板的宏观形貌Fig.1 Macromorphology of failed reinforcement plate: (a) entirety and (b) enlargement of oval region

1.2 断口形貌

采用蔡司EVO18型扫描电镜(SEM)观察失效加强板的断口形貌。由图2可以看出，裂纹源区域呈韧窝和解理混合形貌，裂纹扩展区和瞬断区呈沿晶断裂特征，说明整个断裂过程由韧性断裂向脆性断裂转变。……