一种热冲压钢及其热处理工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种热冲压钢及其热处理工艺，属于热处理技术领域。本发明专利技术所述的热处理工艺，包括以下步骤，(1)将合金原料依次进行冶炼、浇铸、锻造、热轧、冷轧和退火，得到热冲压钢；(2)将热冲压钢加热至未溶解温度区间，保温10min

【技术实现步骤摘要】
一种热冲压钢及其热处理工艺


[0001]本专利技术属于热处理
，尤其涉及一种热冲压钢及其热处理工艺。

技术介绍

[0002]汽车节能减排和提高汽车的安全性已刻不容缓，而汽车轻量化是实现节能减排的有效途径。为了实现汽车轻量化，先进高强钢在车身上的广泛应用是必由之路。如仍采用传统冷冲压工艺，则可能导致成形载荷过大、模具磨损严重、板料易开裂、起皱和回弹等一系列问题，而热冲压工艺能够有效解决上述问题。
[0003]现在汽车常用热冲压钢的抗拉强度为1350MPa
‑
1500 MPa，延伸率为5％
‑
7％，为了达到更好的轻量化效果，需要提高材料的强塑性，以赋予热冲压成形构件更好的碰撞断裂抗力。钢的强化分为弥散强化、固溶强化、加工硬化以及细晶强化。一方面可以通过成分优化设计增加钢的固溶强化效果，但是这样一般会造成材料的塑性下降，而且较高的碳以及合金成分会使材料的成本上升。
[0004]专利CN 108624820 A公开了一种汽车用高强韧钢及制备方法，其材料属于中碳中锰钢，材料经过淬火后存在TRIP效应，能增加材料的强韧性。但是材料的成分具有较高的碳和合金含量，使材料淬火后室温组织存在较多的残余奥氏体，由于奥氏体的产生的TRIP效应使材料具有较好的塑性和强度，但是这样钢的成本较高。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种热冲压钢及其热处理工艺。该工艺可以在低温段使热冲压钢材料中的碳化物长大，使碳化物在高温段时不至于被溶解，因此可以在室温下存留下来，对热冲压钢材料起到强化作用，然后采用亚温淬火增加材料中的软相，增加材料的塑性。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种热冲压钢的热处理工艺，包括以下步骤，
[0007](1)将合金原料依次进行冶炼、浇铸、锻造、热轧、冷轧和退火，得到热冲压钢；
[0008](2)将热冲压钢加热至未溶解温度区间，保温10min
‑
120min；空冷至15℃
‑
30℃；
[0009](3)将热冲压钢加热至A
c1
‑
A
c3
进行不完全奥氏体化处理，保温3min
‑
7min，冷却至M
s
点以下再空冷至15℃
‑
30℃或直接空冷至15℃
‑
30℃。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(1)中，所述合金原料的化学成分组成及其质量百分比为：碳0.18％
‑
0.35％、硅0.2％
‑
1.5％、锰0.5％
‑
1.5％、硼0.001％
‑
0.005％、铬0.2％
‑
4％、钛0.01％
‑
0.05％、铝0.02％
‑
0.6％、铌和/或钒0.03％
‑
0.08％、磷0.005％
‑
0.012％、硫0.0005％
‑
0.001％、余量为铁和其他不可避免的杂质。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(1)中，制备得到的热冲压钢的铁素体含量为20％
‑
40％，珠光体的含量为60％
‑
80％，抗拉强度为550MPa
‑
650MPa，延伸率为12％
‑
18％。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(2)中，所述未溶解温度区间通过JMatPro计算平衡状态下热冲压钢板材中的M7C3型碳化物的未溶解温度区间。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述M7C3型碳化物是由是Cr、Mo与C元素形成的碳化物。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(2)中，所述加热的速率为5℃/s
‑
20℃/s。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(3)中，所述加热的速率为5℃/s
‑
30℃/s。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(3)中，所述冷却的速率为25℃/s
‑
40℃/s。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(3)中，所述A
c1
、A
c3
和M
s
通过热膨胀实验测得。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述热膨胀实验在膨胀仪上将热冲压钢以7.5℃/min的速度升温至930℃保温3min，然后再以30℃/s的冷却速度冷却至25℃
±
5℃，得到热冲压钢的膨胀曲线，对膨胀曲线采用切线法得到A
c1
、A
c3
和M
s
。
[0019]本专利技术的第二个目的是提供一种所述的热处理工艺制备的热冲压钢。
[0020]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0021]本专利技术所述的热处理工艺在钢中加入一定量的Cr、Mo与C形成M7C3型碳化物，通过JMatPro计算平衡状态下M7C3型碳化物的未溶解温度区间，然后在此区间基础上进行预处理，使热冲压钢中的M7C3型碳化物的尺寸长大，保证在后续的奥氏体化过程中，碳化物不会完全溶解，最终材料中会含有部分碳化物且碳化物均为纳米级别。最终提升钢的强塑性。然后在加热阶段采用亚温淬火(A
c1
‑
A
c3
)使材料的室温组织软相增多，在冷却阶段，快速冷却到M
s
点以下，然后空冷至室温，得到组织为马氏体+铁素体+残余奥氏体+自回火马氏体组织以及纳米级别的第二相粒子(M7C3)，马氏体保持钢的高强度，铁素体和奥氏体保持钢的延伸率，自回火马氏体组织增加材料的塑性，第二相粒子不仅能起到增强还能起到增塑的效果，使钢的强塑性增加，达到在少量降低甚至不降低材料强度的情况下，增加材料的塑性。
附图说明
[0022]为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：
[0023]图1为本专利技术热冲压钢板材膨胀曲线升温和冷却阶段的曲线图；其中，a为A
c1
和A
c3
的计算结果，b为M
s
的计算结果。
[0024]图2为本专利技术JMatPro计算的平衡状态下M7C3型碳化物的未溶解温度区间。
具体实施方式
[0025]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中热冲压钢在1500MPa的高抗拉强度下延伸率偏低的问题。
[0026]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种热冲压钢及其热处理工艺。该工艺可以在低温段使热冲压钢材料中的碳化物长大，使碳化物在高温段时不至于被溶解，因此可以在室温下存留下来，对热冲压钢材料起到强化作用，然后采用亚温淬火增加材料中的软相，增加材料的塑性。
[0027]本专利技术的第一个目的是提供一种热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热冲压钢的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤，(1)将合金原料依次进行冶炼、浇铸、锻造、热轧、冷轧和退火，得到热冲压钢；(2)将热冲压钢加热至未溶解温度区间，保温10min
‑
120min；空冷至15℃
‑
30℃；(3)将热冲压钢加热至A
c1
‑
A
c3
进行不完全奥氏体化处理，保温3min
‑
7min，冷却至M
s
点以下再空冷至15℃
‑
30℃或直接空冷至15℃
‑
30℃。2.根据权利要求1所述的热冲压钢的热处理工艺，其特征在于，在步骤(1)中，所述合金原料的化学成分组成及其质量百分比为：碳0.18％
‑
0.35％、硅0.2％
‑
1.5％、锰0.5％
‑
1.5％、硼0.001％
‑
0.005％、铬0.2％
‑
4％、钛0.01％
‑
0.05％、铝0.02％
‑
0.6％、铌和/或钒0.03％
‑
0.08％、磷0.005％
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0.012％、硫0.0005％
‑
0.001％、余量为铁和其他不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的热冲压钢的热处理工艺，其特征在于，在步骤(1)中，制备得到的热冲压钢的铁素体含量为20％
‑
40％，珠光体的含量为60％

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓龙，彭则，王子健，罗模芳，梁肖，丁汉林，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：