一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法及应用，属于热成形零件技术领域。所述加工方法包括：坯料落料、选择性碳封闭处理、渗碳处理、冷却、热成形冲压及精整过程；其中，所述选择性碳封闭处理是根据热成形零件梯度性能的区域分布要求选择性设置碳封闭遮掩层；所述渗碳处理包括活化处理和扩散处理；其中，所述扩散处理采用12～14％或16～18％的丙烷气氛，渗碳温度为900～930℃、时间1.0～1.6h；所述热成形冲压中控制坯料加热温度为830～850℃、均热时间为5～8min。该方法能够保证热成形零件的性能均匀性，且无需制造模具，实现了1700MPa级梯度性能热成形零件的低成本批量稳定生产。

Processing method and application of a 1700MPa grade thermal forming part with gradient performance

The invention discloses a processing method and application of a 1700MPa grade gradient performance hot forming part, which belongs to the technical field of hot forming parts. The processing method includes: blank blanking, selective carbon closed processing, carburization and cooling, hot stamping and finishing process; wherein, the sealing parts are based on the selective carbon gradient performance of hot forming of regional distribution requirements set selective carbon blocking mask; the carburizing treatment including activation and diffusion treatment among them, the diffusion process; using 12 ~ 14% or 16 ~ 18% propane carburizing atmosphere, the temperature is 900~930 DEG C, time stamping in 1 ~ 1.6h; the control of temperature is 830~850 DEG C, soaking time is 5 ~ 8min the hot forming. This method can ensure the performance uniformity of the hot forming parts, and does not need to manufacture dies, so as to achieve low cost and stable production of 1700MPa grade gradient hot forming parts.

【技术实现步骤摘要】
一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法及应用
本专利技术涉及热成形零件
，特别涉及一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法及应用。
技术介绍
目前，热冲压成形材料主要用22MnB5以及在此基础上添加Nb或Mo，包括铝硅涂层、纳米锌涂层和裸板，用以制造汽车保险杠、B柱等零件。为满足某些构件，如汽车门B柱在不同部位变强度以保证小变形与提高吸收碰撞能的差异性要求，开发热成形零件的梯度性能控制技术成为热成形前沿研究热点和发展趋势。当前主要通过两条途径实现热成形零件的梯度强度性能，途径一是热冲压坯料的差异化，即经金属模具淬火无法达到高强度的材料与22MnB5钢板的激光拼焊连接。拼焊板技术(TailoredWeldedBlank，TWB)，即将先进高强度和其他低强度钢拼焊、实现性能按区域分布，但TWB中的焊缝限制了板料的成形性能，从而大大降低了零件形状的复杂性。该技术存在以下缺点：对激光焊接的技术要求较高，要保证焊缝的质量，否则容易出现裂纹，在发生碰撞的过程中可能会发生断裂，使得焊接质量下降，不能保证安全性。其次，焊接过程中的能量密度大，熔池深，使得焊缝及其周围的厚度在焊接的过程中不像一次成形那样均匀，会给后续加工带来不便。而且，采用激光焊接的方法也就意味着要增加一道工序，势必会增加成本。途径二是在热成形过程中，控制坯料加热温度或冷却速率在不同部位上的差异性，以实现零件多元化组织和性能柔性分布。例如，通过改变冲压模具中冷却水管道的形状和分布可以实现强度的连续变化，但实现方法比较困难，只能制造几种变强度的汽车结构件，不能实现结构件强度的定制，且模具制造成本大大提高了零件制造成本。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，解决了激光拼焊工艺无法确保焊缝处性能均匀性、差异化热成形模具成本高且无法保证热成形零件的性能均匀过渡的技术问题。本专利技术提供了一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，包括：坯料落料、选择性碳封闭处理、渗碳处理、冷却、热成形冲压及精整过程；其中，所述选择性碳封闭处理是根据热成形零件梯度性能的区域分布要求选择性设置碳封闭遮掩层；所述渗碳处理包括活化处理和扩散处理；其中，所述扩散处理的温度为900～930℃，根据坯料板厚选择丙烷气氛浓度及渗碳时间：坯料板厚度小于1.5mm，选择12～14％的丙烷气氛，渗碳时间1.0～1.2h；厚度大于1.5mm，选择16～18％的丙烷气氛，渗碳时间1.4～1.6h；所述热成形冲压中控制坯料加热温度为820～840℃、均热时间为5～8min。进一步地，所述选择性设置碳封闭遮掩层，具体是在低强需求区域设置碳封闭遮掩层，高强区域不设置碳封闭遮掩层。进一步地，所述碳封闭遮掩层的形式为涂层、黏胶、电镀铜、电镀镍中任意一种。进一步地，所述活化处理采用5～15％的卤化氢气氛，活化温度700～800℃、时间10～15min。进一步地，所述卤化氢为氯化氢。进一步地，在所述扩散处理中，根据坯料板厚选择丙烷气氛浓度及渗碳时间，具体为：1.0mm≤厚度<1.5mm，选择12～14％的丙烷气氛，渗碳时间1.0～1.2h；1.5mm≤厚度≤2.0mm，选择16～18％的丙烷气氛，渗碳时间1.4～1.6h。进一步地，所述渗碳处理采用流化床、渗碳炉或连续式渗碳热处理炉；其中，流化床进行抽真空，渗碳炉或连续式渗碳热处理炉采用氮气气氛保护，压强500～6500Pa。进一步地，所述冷却采用淬火槽、油浴或沙浴冷却。进一步地，所述热成形零件的组织类型包含：马氏体组织或马氏体+贝氏体组织。本专利技术还提供了所述加工方法在制备汽车热成形零件中的应用。本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请实施例提供的1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，包括：坯料落料、选择性碳封闭处理、渗碳处理、冷却、热成形冲压及精整过程；通过选择性碳封闭处理进行选择性区域渗碳，实现热成形零件不同区域碳含量差异化，最终在热成形后实现不同组织差异化，获得梯度性能，从而解决激光拼焊工艺无法确保焊缝处性能均匀性、差异化热成形模具成本高且无法保证热成形零件的性能均匀过渡的技术问题，实现了抗拉强度1700MPa级梯度定制性能热成形零件的低成本批量稳定生产。附图说明图1是本申请实施例1700MPa级热成形零件涂层碳封闭遮掩层示意图；图2是本申请实施例平板样件碳封闭遮掩层示意图；图3是本申请实施例1制备的热成形零件厚度方向上的碳含量分布曲线；图4是本申请实施例1制备的热成形零件高强区域组织的金相组织照片。具体实施方式本申请实施例提供一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法及应用，解决了激光拼焊工艺无法确保焊缝处性能均匀性、差异化热成形模具成本高且无法保证热成形零件的性能均匀过渡的技术问题，实现了抗拉强度1700MPa级梯度定制性能热成形零件的低成本批量稳定生产。为解决上述技术问题，本申请实施例总体思路如下：本申请提供了一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，包括：坯料落料、选择性碳封闭处理、渗碳处理、冷却、热成形冲压及精整过程；其中，所述选择性碳封闭处理是根据热成形零件梯度性能的区域分布要求选择性设置碳封闭遮掩层；所述渗碳处理包括活化处理和扩散处理；其中，所述扩散处理的温度为900～930℃，根据坯料板厚选择丙烷气氛浓度及渗碳时间：坯料板厚度小于1.5mm，选择12～14％的丙烷气氛，渗碳时间1.0～1.2h；厚度大于1.5mm，选择16～18％的丙烷气氛，渗碳时间1.4～1.6h；所述热成形冲压中控制坯料加热温度为820～840℃、均热时间为5～8min。通过以上内容看出，本申请通过选择性区域渗碳技术实现热成形零件不同区域碳含量差异化，最终在热成形工艺过程后实现不同组织差异化，即高碳含量区域转变为马氏体或马氏体+贝氏体组织、低碳含量区域转变为铁素体+珠光体组织，从而获得梯度性能，该方法能够保证热成形零件的性能均匀性，且无需制造模具，实现了1700MPa级梯度性能热成形零件的低成本批量稳定生产。为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。本申请实施例提供一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，包括：坯料落料、选择性碳封闭处理、渗碳处理、冷却、热成形冲压及精整过程；其中，按重量百分比，坯料的化学成分包含：C：0.02～0.06％，Si：0.001～0.20％，Mn：0.2～0.5％，P：0.001～0.02％，S：<0.015％，Al：0.02～0.06％，N：≤0.008％，其余为Fe及不可避免的杂质。优选的，所述坯料中还包含0.0001～0.0010％的B和/或0.01～0.30％的Cr。所述选择性碳封闭处理是根据热成形零件梯度性能的区域分布要求选择性设置碳封闭遮掩层；具体而言，根据热成形零件梯度定制性能需求确定相应的区域进行碳封闭，实现定制化渗碳处理，即：在低强(高韧)需求区域设置碳封闭遮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，其特征在于，包括：坯料落料、选择性碳封闭处理、渗碳处理、冷却、热成形冲压及精整过程；其中，所述选择性碳封闭处理是根据热成形零件梯度性能的区域分布要求选择性设置碳封闭遮掩层；所述渗碳处理包括活化处理和扩散处理；其中，所述扩散处理的温度为900～930℃，根据坯料板厚选择丙烷气氛浓度及渗碳时间：坯料板厚度小于1.5mm，选择12～14％的丙烷气氛，渗碳时间1.0～1.2h；厚度大于1.5mm，选择16～18％的丙烷气氛，渗碳时间1.4～1.6h；所述热成形冲压中控制坯料加热温度为820～840℃、均热时间为5～8min。

【技术特征摘要】
1.一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，其特征在于，包括：坯料落料、选择性碳封闭处理、渗碳处理、冷却、热成形冲压及精整过程；其中，所述选择性碳封闭处理是根据热成形零件梯度性能的区域分布要求选择性设置碳封闭遮掩层；所述渗碳处理包括活化处理和扩散处理；其中，所述扩散处理的温度为900～930℃，根据坯料板厚选择丙烷气氛浓度及渗碳时间：坯料板厚度小于1.5mm，选择12～14％的丙烷气氛，渗碳时间1.0～1.2h；厚度大于1.5mm，选择16～18％的丙烷气氛，渗碳时间1.4～1.6h；所述热成形冲压中控制坯料加热温度为820～840℃、均热时间为5～8min。2.如权利要求1所述的1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，其特征在于，所述选择性设置碳封闭遮掩层，具体是在低强需求区域设置碳封闭遮掩层，高强区域不设置碳封闭遮掩层。3.如权利要求2所述的1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，其特征在于，所述碳封闭遮掩层的形式为涂层、黏胶、电镀铜、电镀镍中任意一种。4.如权利要求1所述的1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，其特征在于，所述活化处理采用5～15％的卤化氢气氛，活化温度70...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥东，胡宽辉，党瀛，高俊，潘利波，韩荣东，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42