Vývoj nových materiálových konceptů pro automobilový průmysl

Abstract

Moderní vysokopevné nízkolegované oceli přestavují v současné době důležitou složku pro automobilový průmysl. Zejména v automobilovém průmyslu je při výrobě stavebních a bezpečnostních komponentů tvářením kladen důraz na kombinaci vysoké pevnosti a tažnosti a snižování hmotnosti jednotlivých komponentů. Důležitým faktorem je také snížení výrobních a provozních nákladů. Teoretická část práce vycházela z lineární rešerše, která byla zaměřena na problematiku vysokopevných nízkolegovaných ocelí a jejich tepelným zpracováním. V první kapitole je popsáno rozdělení nízkolegovaných ocelí, jejich mechanické vlastnosti a způsoby průmyslového využití. V následující kapitole jsou stručně popsány způsoby tváření vysokopevných ocelí. Jelikož je experiment zaměřený na tepelné zpracování vysokopevných ocelí pomocí Q-P procesu (Quenching and Partitioning Process), je zde podrobněji popsána technologie Q-P procesu, fázové přeměny během Q-P procesu, vliv parametrů tepelného zpracování a legujících prvků na výsledné mechanické vlastnosti a mikrostrukturu vysokopevných ocelí. V první části výzkumu byly navrženy čtyři experimentální martenzitické oceli se speciálním legováním snižujícím teploty Ms a Mf s 0,4 % C legované především manganem, křemíkem, chromem, molybdenem a niklem. Technologie Q-P procesu byla nejprve vyvíjena v laboratorních podmínkách pomocí materiálově technologického modelování na termomechanickém simulátoru. Na termomechanickém simulátoru je možné na malém množství materiálu napodobit podmínky reálného procesu a přesně řídit teplotní profil. Postupně byly optimalizovány jednotlivé parametry procesu a byl zjištěn jejich vliv na výslednou mikrostrukturu a mechanické vlastnosti. V další části výzkumu bylo přistoupeno k aplikaci poznatků do reálného procesu. Z experimentální oceli, s nejlepšími vlastnostmi po modelovém zpracování, byl vykován reálný zápustkový výkovek. Tento výkovek byl tepelně zpracován a byl použit jako model pro získání dat pro tvorbu materiálově-technologického modelu. Tento model byl následně odzkoušen na termomechanickém simulátoru a byly porovnány mechanické vlastnosti modelu a reálného výkovku. S cílem získání lepší stability zbytkového austenitu uvnitř i na povrchu výkovku byla optimalizována teplota zakalení. Stabilita zbytkového austenitu byla hodnocena při různých teplotních expozicích a při deformaci zastudena.