本发明专利技术公开了一种低液态金属脆化敏感性的高强度钢成分设计分析方法及系统，采用镀锌高强钢成分体系设计准则，结合现有高强度钢基体的化学成分、高强度钢基体元素和锌元素的混合焓、高强度钢基体中元素的溶质分配系数中的数据信息，定义并提出高强钢液态金属脆化敏感性指数，并基于计算液态金属脆化敏感性指数的公式，统计并计算不同成分的高强钢的液态金属脆化敏感性指数，得到高强钢液态金属脆化敏感性满足实际要求的边界值，得到满足低液态金属脆化敏感性标准的高强度钢成分，用于低液态金属脆化敏感性的镀锌高强钢成分设计。本发明专利技术可定量评估镀锌高强钢液态金属脆化敏感性，应用于汽车用高强钢技术领域，指导并设计低LME敏感性的先进高强钢。感性的先进高强钢。感性的先进高强钢。
【技术实现步骤摘要】
一种低液态金属脆化敏感性的高强度钢成分设计分析方法及系统
[0001]本专利技术涉及一种高强度钢成分设计分析方法及系统，应用于汽车用高强钢
技术介绍
[0002]近年来，能源短缺、大气污染和全球气候变暖等环境问题的日益加剧，使各国、各领域对节约能源、减少碳排放的关注度日益增加，这尤其对汽车行业的节能减排提出了新的要求和挑战。目前，汽车“绿色制造”的设计理念被提出，以有效降低其对环境的危害性的同时尽可能实现汽车轻量化的目的。节约能源及保护环境的全球战略对汽车轻量化提出了越来越高的要求，不仅需要降低汽车车身的重量，同时又要保证车身的安全性。轻量化材料的研发对汽车工业的可持续性发展具有重要意义，它不仅关系到车辆的节能、减排、安全、成本等诸多方面，而且汽车轻量化材料的应用对世界能源、自然资源和环境保护等方面也极为重要，已成为汽车材料技术发展的主导方向。国内外各大汽车厂商一直致力于车身骨架结构高强度、轻量化的改进，以先进高强钢(Advancedhigh strength steel,AHSS)为代表的高强度材料已经充分体现出以降低汽车重量而实现节能目的的巨大潜力。
[0003]随着汽车轻量化进程的推进，车企对超高强度钢的需求越来越大。热成形技术在解决高强钢板材冷加工时易出现形状不良、加工成形载荷高等问题方面具有明显的优势。为防止加热过程中钢板表面的氧化，同时获得较好的耐腐蚀性能，包括热镀锌、电镀锌、镀锌退火等形式的镀锌工艺被广为采用。镀锌高强钢在汽车领域的应用不可避免地需要用到连接技术。电阻点焊具有速度快、成本低等优势，已成为车身结构零件拼接的主要连接技术。焊点的质量直接影响车身的强度、抗冲击性等性能，是衡量车身安全性的重要指标。然而，镀锌高强钢后续热加工如热冲压和点焊过程中易产生液态金属脆化(Liquidmetal embrittlement,LME)现象，成为镀锌高强钢在汽车领域应用的重要障碍。
[0004]双相钢(Dualphase,DP)、相变诱发塑性钢(Transformation inducedplasticity,TRIP)、孪生诱发塑性钢(Twinning inducedplasticity,TWIP)、淬火
‑
配分钢(Quenching andpartitioning,QP)等典型的镀锌高强钢在热冲压和电阻点焊过程中均会产生LME现象，涵盖三代汽车用高强钢，其中TWIP和QP钢具有较高的LME裂纹敏感性。这无疑会对镀锌汽车板在应用过程中的安全性造成非常大的负面影响。合理的点焊工艺调整和元素调控可以一定程度减轻镀锌高强钢的LME裂纹，但都难以从根本上解决LME问题。
[0005]本专利技术申请人采用液态金属脆化+成分设计(Liquid metal embrittlement+Compositiondesign)作为关键词在美国的《工程文摘索引》(EI)、Sciencedirect科技论文数据库、ISIWebofScience等国外科技数据库、我国的《中国期刊网》和《维普中文期刊数据库》等科技文献索引，均没有查到完全相关文献。申请人还检索了美国专利商标局(USPTO)、欧洲专利局(EPO)、世界知识产权组织(WIPO)、《中国专利信息网》以及《中华人民共和国国家知识产权局专利检索》，也没有发现同类专利。
技术实现思路
[0006]为了解决现有技术和手段无法准确或定量评估镀锌高强钢LME敏感性的技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种低液态金属脆化敏感性的高强度钢成分设计分析方法及系统，本专利技术采用低LME敏感性的先进高强钢成分体系设计准则，结合化学成分、混合焓、溶质分配系数等因素，定义并提出了先进高强钢LME敏感性指数S
LME
，并基于LME敏感性指数的公式，统计并计算不同成分的先进镀锌高强钢的LME敏感性指数，得到先进高强钢LME敏感性满足实际要求的边界值，并以此为理论基础，指导并设计出了低LME敏感性的先进高强钢。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种低液态金属脆化敏感性的高强度钢成分设计分析方法，采用镀锌高强钢成分体系设计准则如下：
[0009]结合现有的高强度钢基体的化学成分、高强度钢基体元素和锌元素的混合焓、高强度钢基体中部分元素的溶质分配系数中的数据信息，定义并提出了高强钢液态金属脆化(LME)敏感性指数S
LME
，并基于计算液态金属脆化(LME)敏感性指数的公式，统计并计算不同成分的高强钢的液态金属脆化(LME)敏感性指数，得到高强钢液态金属脆化(LME)敏感性满足实际要求的边界值，从而得到满足低液态金属脆化敏感性标准的高强度钢的成分，用于低液态金属脆化(LME)敏感性的镀锌高强钢的成分设计；
[0010]其中，液态金属脆化(LME)敏感性指数的公式如下：
[0011]S
LME
＝∑w
i
×
M
i
×
(1
‑
k
i
)；
[0012]其中i为元素，w
i
为对应第i元素的质量百分比，取值为实际含量百分比乘100后的数值，M
i
为第i元素与Zn元素的混合焓，单位为kJ/mol，k
i
为第i元素在铁基体中的溶质分配系数，0<k
i
<1。
[0013]优选地，本专利技术基于计算液态金属脆化(LME)敏感性指数的公式，统计并计算不同成分的高强钢的液态金属脆化(LME)敏感性指数时，采用如下分析方法：
[0014]基于计算液态金属脆化(LME)敏感性指数的公式，对不同成分的高强钢的液态金属脆化(LME)敏感性指数S
LME
进行计算，得到不同成分的高强钢的计算结果，然后进行比较：
[0015](1)当S
LME
<
‑
17kJ/mol时，对应的高强钢具有严重LME倾向的钢种成分；
[0016](2)当
‑
17kJ/mol<S
LME
<
‑
15kJ/mol时，对应的高强钢具有较高LME倾向的钢种成分；
[0017](3)当S
LME
>
‑
15kJ/mol时，对应的高强钢具有较小LME倾向的钢种成分；
[0018]以(3)中得到结果，确定满足低液态金属脆化敏感性的高强度钢成分的标准要求。
[0019]优选地，本专利技术所述低液态金属脆化敏感性的高强度钢成分设计分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0020]a.确定并获得不同的待分析的高强钢的化学成分、高强度钢基体元素和锌元素的混合焓、高强度钢基体中部分元素的溶质分配系数中的至少一种数据信息；
[0021]b.利用液态金属脆化(LME)敏感性指数的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低液态金属脆化敏感性的高强度钢成分设计分析方法，其特征在于：采用镀锌高强钢成分体系设计准则如下：结合现有的高强度钢基体的化学成分、高强度钢基体元素和锌元素的混合焓、高强度钢基体中部分元素的溶质分配系数中的数据信息，定义并提出了高强钢液态金属脆化(LME)敏感性指数S
LME
，并基于计算液态金属脆化(LME)敏感性指数的公式，统计并计算不同成分的高强钢的液态金属脆化(LME)敏感性指数，得到高强钢液态金属脆化(LME)敏感性满足实际要求的边界值，从而得到满足低液态金属脆化敏感性标准的高强度钢的成分，用于低液态金属脆化(LME)敏感性的镀锌高强钢的成分设计；其中，液态金属脆化(LME)敏感性指数的公式如下：S
LME
＝∑w
i
×
M
i
×
(1
‑
k
i
)；其中i为元素，w
i
为对应第i元素的质量百分比，取值为实际含量百分比乘100后的数值，M
i
为第i元素与Zn元素的混合焓，单位为kJ/mol，k
i
为第i元素在铁基体中的溶质分配系数，0<k
i
<1。2.根据权利要求1所述低液态金属脆化敏感性的高强度钢成分设计分析方法，其特征在于：基于计算液态金属脆化(LME)敏感性指数的公式，统计并计算不同成分的高强钢的液态金属脆化(LME)敏感性指数时，采用如下分析方法：基于计算液态金属脆化(LME)敏感性指数的公式，对不同成分的高强钢的液态金属脆化(LME)敏感性指数S
LME
进行计算，得到不同成分的高强钢的计算结果，然后进行比较：(1)当S
LME
<
‑
17kJ/mol时，对应的高强钢具有严重LME倾向的钢种成分；(2)当
‑
17kJ/mol<S
LME
<
‑
15kJ/mol时，对应的高强钢具有较高LME倾向的钢种成分；(3)当S
LME
>
‑
15kJ/mol时，对应的高强钢具有较小LME倾向的钢种成分；以(3)中得到结果，确定满足低液态金属脆化敏感性的高强度钢成分的标准要求。3.根据权利要求1所述低液态金属脆化敏感性的高强度钢成分设计分析方法，其特征在于，包括如下步骤：a.确定并获得不同的待分析的高强钢的化学成分、高强度钢基体元素和锌元素的混合焓、高强度钢基体中部分元素的溶质分配系数中的至少一种数据信息；b.利用液态金属脆化(LME)敏感性指数的公式分别计算先进高强钢的LME敏感性指数，采用如下计算方法：液态金属脆化(LME)敏感性指数的公式如下：S
LME
＝∑w
i
×
M
i
×
(1
‑
k
i
)；其中i为元素，w
i
为对应第i元素的质量百分比，取值为实际含量百分比乘100后的数值，M
i
为第i元素与Zn元素的混合焓，单位为kJ/mol，k
i
为第i元素在铁基体中的溶质分配系数，0<k
【专利技术属性】
技术研发人员：高玉来，丁凯，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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