热冲压成形用钢材、热冲压成形工艺及成形构件制造技术

本发明专利技术提供一种热冲压成形用钢材、热冲压成形工艺及成形构件，利用该热冲压成形钢材，通过简单的热冲压成形工艺便能够达到高延伸率，该成形构件具有优异的屈服强度、抗拉强度和延伸率。本发明专利技术的热冲压成形用钢材以重量百分比计包含以下成分：C:0.1

【技术实现步骤摘要】
热冲压成形用钢材、热冲压成形工艺及成形构件
[0001]本申请是申请号为201711063360.6、申请日为2017年11月2日、专利技术名称为“热冲压成形用钢材、热冲压成形工艺及成形构件”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种热冲压成形用钢材、热冲压成形工艺及成形构件。

技术介绍

[0003]汽车工业迅速发展带来安全和环境污染问题，汽车轻量化能在保证安全的前提下有效实现节能减排，且提升汽车性能。高强度钢的应用可降低材料厚度并满足安全性能要求，为汽车轻量化和提升汽车安全性的重要途径。
[0004]通常，钢的成形性能随强度提高而下降，热冲压成形即是可实现先成形而后强化的生产超高强度汽车零部件的一种工艺，其强化机制是马氏体的间隙固溶强化。热冲压成形零件的优点在于具有超高强度，成形精确，可有效避免高强钢在冷成形过程中的回弹问题。目前的汽车高强钢中，只有热冲压钢的强度可以达到1500MPa以上。
[0005]汽车安全结构件要求材料在具有更高强度的同时具有更好的延伸率，以在现有22MnB5热冲压成形钢的基础上进一步实现减重。但是，现有的热冲压成形构件在延伸率方面有提高的空间。
[0006]此外，目前热冲压成形钢镀层板均为Al
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Si镀层板，防腐性能远低于镀锌钢材，且焊接困难。镀锌板加热至热冲压工艺的900℃会发生严重液化、气化和氧化，限制了镀锌板在热冲压上的应用。
[0007]中国专利CN102127675A提供了一种钢板温成形零件及其生产方法。其中，在其公开的钢材成分条件下，为了获得所需的力学性能，该生产方法包括在降低热冲压成形温度的条件下，将材料加热至730
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780℃并冲压冷却至Ms以下30
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150℃（即通常冷却到150
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280℃）后，进一步加热至150
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450℃后保温1
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5分钟，经碳从马氏体向未转变的奥氏体配分使其稳定至最终状态，基于残余奥氏体的TRIP效应提高材料延展性。
[0008]但是，该方法需将构件冷却至150
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280℃的某一特定温度后再升高温度至150
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450℃进行保温，造成构件温度的精确性与均匀性难以控制，需要复杂的生产工艺过程来控制其淬火温度，不利于热冲压成形构件的实际生产。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种热冲压成形钢材、热冲压成形工艺及其成形构件，利用该热冲压成形钢材，通过简单的热冲压成形工艺便能够达到高延伸率，该成形构件具有优异的屈服强度、抗拉强度和延伸率。
[0010]本专利技术的技术方案1涉及一种热冲压成形用钢材，该热冲压成形用钢材以重量百分比计包含以下成分：C: 0.1
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0.19%,Mn: 5.09
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9.5%,V: 0.11
‑
0.4%,Si+Al: 0
‑
2%;其中C与V的配合还满足如下二者之一：1）C：0.1
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0.17%， V：0.11
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0.4%；2） C：0.171
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0.19，V：
0.209
‑
0.4%。
[0011]根据技术方案1，本专利技术的热冲压成形用钢材通过C、Mn等稳定奥氏体元素的添加降低了材料的马氏体相变开始温度（Ms）和马氏体相变结束温度（Mf），从而能确保淬火温度设定到较低温度（例如100℃以下）而在淬火态下可保留合理含量的残余奥氏体。因此可以将淬火温度设定为室温，温度的精确性与均匀性易于控制，工艺简单。
[0012]具体而言，在利用淬火
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碳配分（Q&P）机制的钢材中，需要使淬火后的初始组织中包含比例可观的残余奥氏体作为“种子”，以便在碳配分的过程中使碳从马氏体向残余奥氏体扩散，从而增加残余奥氏体稳定性来提高材料性能。为了使初始组织中包含比例可观的残余奥氏体，淬火温度（QT）必须在马氏体相变开始温度（Ms）和马氏体相变结束温度（Mf）之间。在现有的Q&P钢种中，例如设定为Ms=500℃，Mf=150℃，这种情况下需要将QT需要设定在200
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300℃，这就需要特别的淬火介质来实现淬火，比如盐或油或特殊淬火气体。与之相对，在本专利技术中，能够确保Mf低于室温，因此即使将QT设定为室温或者0
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100℃（介质为水），也可以轻易获得包含大量残余奥氏体的组织，从而确保材料性能。
[0013]而且，本专利技术的热冲压成形用钢材中加入钒(V)元素，通过工艺控制碳化钒(VC)或钒（V）与钛（Ti）、铌（Nb）等形成的复合碳氮化物在奥氏体中析出，一方面细化晶粒，另一方面碳化钒(VC)或上述复合碳氮化物析出消耗基体中的C含量，从而降低热冲压状态下马氏体中的C含量，通过细化晶粒和碳化钒(VC)或上述复合碳氮化物析出降低基体中的碳含量这两个机制保证热冲压后的材料韧性，延伸率≥6%，以避免延迟开裂，满足焊接装配要求。当C：0.1
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0.17%时，0.11%以上的 V即可保证析出足够钒的碳化物达到上述目标；而当C：0.171
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0.19，则需要添加更多的钒以供钒的碳化物形成，满足降低基体中的碳含量的目标，V需要高于0.209%。
[0014]本专利技术的热冲压成形用钢材还可以包含以下成分中的至少一种：Cr:0
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5%, Ti:0
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0.2%, Nb:0
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0.2%,Zr:0
‑
0.2%，B:0
‑
0.005%，Ni：0
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4%，Cu：0
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2%，Mo：0
‑
2%，W：0
‑
2%。
[0015]其中，C含量范围优选为0.12~0.17%，Mn含量范围优选为5.09~8%。专利技术人发现，尽管碳含量为0.11时已能基本获得1100MPa的屈服强度，但0.12以上的碳含量可进一步确保屈服强度大于1100MPa。另一方面，尽管碳含量为0.19时已能基本避免热冲压成形时发生脆性断裂的风险，但0.17以下的碳含量可进一步保证材料在热冲压成形时具有良好韧性。而且，在将C的范围设定为0.12
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0.17%的情况下，5.09~8%的Mn恰好能获得合适的马氏体相变开始温度，以便将淬火温度设定为室温，最大程度提高零部件的易制造性。
[0016]本专利技术的热冲压成形用钢材还可以在其表面具有选自Al
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Si镀层、镀锌层及高温氧化镀层之中的镀层。镀锌层与铁合金化后的最高熔点在780℃左右，传统热冲压成形用钢采用的奥氏体化加热温度普遍高于900℃，过程中会发生锌的蒸发和锌铁镀层的融化，从而导致液态锌致脆性，降低热冲压成形用钢的强度和韧性。另外，高温下液态锌氧化严重，其热冲压成形构件须采用成本较高的干冰处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热冲压成形工艺，其特征在于，所述热冲压成形工艺包括：步骤A：将热冲压成形用钢材或所述热冲压成形用钢材经过预成形得到的预制件加热至700
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780℃并保温，保温时间0.1
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10000秒，使得以体积计铁素体含量为0
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10%，其中所述热冲压成形用钢材以重量百分比计包含以下成分：C：0.1
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0.19%，Mn：5.09
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9.5%，V：0.25
‑
0.4%，Si+Al：0
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2%，Cr：0
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5%, Ti：0
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0.2%, Nb：0
‑
0.2%，Zr：0
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0.2%，B：0
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0.005%，Ni：0
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4%，Cu：0
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2%，Mo：0
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2%，W：0
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2%，其余为Fe和不可避免的杂质；步骤B：将在步骤A中处理后的所述热冲压成形用钢材或所述预制件转移到模具中进行冲压成形，以得到成形构件；以及步骤C：将所述成形构件冷却至低于100℃的温度，平均冷却速度在0.1
‑
1000℃/s之间。2.如权利要求1所述的热冲压成形工艺，其特征在于，在步骤A中，加热温度为740
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780℃。3.如权利要求2所述的热冲压成形工艺，其特征在于，在步骤C中，平均冷却速度在1...

【专利技术属性】
技术研发人员：易红亮，熊小川，T，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：