冲压淬火用钢板及其热成型方法技术

本发明专利技术公开一种冲压淬火用钢板及其热成型方法，钢板化学成分质量百分比为：Ｃ０．１４％～０．２８％，Ｓｉ０．４０％以下，Ｍｎ０．４％～２．０％，Ｐ≤０．０１０％，Ｓ≤０．００４％，Ａｌ０．０１６％～０．０４０％，Ｃｒ０．１５％～０．８％，Ｔｉ０．０１５％～０．１２％，Ｂ０．０００１％～０．００５％，Ｎ≤０．００５％，余量为Ｆｅ和不可避免杂质。热成型方法为：钢板经剪切下料后在Ａｃ３～Ａｃ３＋８０℃加热，进行奥氏体化，在加热炉中经过５～１０分钟保温后立刻转移至一个内部通水冷却的金属模具内，在６５０～８５０℃的高温条件下进行冲压；成形的工件在密闭的模具中冷却，模具本身依靠水循环进行冷却，冷却速度大于奥氏体形成马氏体的临界冷速，最后工件离开热冲压生产线时的温度在１５０℃以下，之后空冷至室温。本发明专利技术成分系简单，具有良好的淬透性，基板组织为铁素体及珠光体，经热冲压淬火后，可以得到全马氏体结构。拉伸强度可达１３００Ｎ／ｍｍ２以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，本专利技术的钢板所制备的热成型 制品，主要用于汽车的防撞件及强度加强件。
技术介绍
为了提高汽车的有效燃料利用率、安全性和环境标准，迫使汽车制造业降低汽车 自重并同时保证碰撞安全性，因而要求提高零部件强度。使用超高强度钢板是实现汽车轻 量化的重要途径。采用超高强度钢板在室温生产汽车件的最大问题是成形的限制及回弹。 传统设计中汽车A柱、B柱、加强板及防撞梁等部件，大部分采用高强度钢板的冷冲压工艺 制作。高强度钢板强度高，在常温下冲压变形，易开裂、回弹严重，复杂形状零件冲压成形困 难。冲压淬火工艺主要是利用金属在高温下，其塑性和延展性迅速增加，屈服强度迅速下降 的特点，通过模具使零件成形，同时利用装有水冷却系统的模具使钢板成形同时在模具中 淬火以获得马氏体组织。中国专利CN1600877A公开的“热冲压用镀敷钢板的加热处理方法”，在热冲压之 前，将用于加热镀敷钢板的加热炉内的氧浓度设为1 5容积％的氧浓度时，从加热炉取出 时，钢板的表面不会急速被氧化，可以得到均勻的外观。另一权利要求是一种热冲压用镀敷 钢板的加热处理方法，是用于使镀敷钢板在冲压金属模具内急冷而实施淬火的热冲压之前 预先加热该镀敷钢板的热冲压用镀敷钢板的加热处理方法。其特征在于，使该镀敷钢板在 氧浓度是0容积％或0容积％以上而且露点是0°C或0°C以上的气氛气体下进行加热。镀敷 钢板为热浸镀锌系钢板，使用该钢板进行热冲压可以在钢板表面上形成氧化锌和氢氧化锌 等的阻挡层，可以抑制从加热炉取出时的急速氧化，因而可以稳定地得到具有充分的涂装 密合性和耐蚀性的热冲压成形品。该专利文献对加热炉内的气氛要求较高，实际控制较难； 另外，镀锌层能否满足热冲压成形的要求不能确定，锌的熔点较低为420°C，沸点为907°C， 钢板加热至900°C左右，会导致钢板表面有污染物产生，影响后续的涂漆等工序。专利CN1809650A公开了“热冲压成形品及其制造方法”，介绍了一种改善了耐蚀 性和喷涂结合性的热冲压成形品，对镀锌系钢材进行热冲压成形，而备有包含铁-锌固溶 相的锌系层以及其上部的氧化锌层，表层的氧化锌层的厚度平均厚度在2μπι以下。在实际 的热冲压作业中，通过将镀锌系钢板的热冲压成形品的表面所产生的氧化锌由喷丸等处理 完全除去或将其平均厚度减到2 μ m以下，能够稳定并改善热冲压成形品的喷涂结合性。但 是，镀锌钢板同样存在热冲压时锌的熔化污染模具的问题，另外，经喷丸完全去除氧化锌较 困难，会影响到后续的喷涂，且工序较为复杂，同时喷丸会对成形品的尺寸公差有影响。专利文献CN18^813A公开了“热成型法与热成型构件”，介绍对于热冲压钢板 通过热冲压而制作兼具有稳定的强度和韧性的热冲压构件。所公开的钢板成分以质量 计为C :0. 15% 0. 45%、Mn :0. 5% 3. 0%、Cr :0. 0. 5%、Ti :0· 01% 0. 1%、 B 0. 0002% 0. 004%, Si :0. 5% 以下、P :0. 05% 以下、S :0. 05% 以下、Al 以下、N 0.01%以下；并且还含有Ni 以下、Cu 以下、Mo 以下、V 以下、以及Nb 1%以下的一种或2种以上；剩余部分为！^和不可避免的杂质。在热冲压时的冷却过程中，以大 于临界冷却速度以上冷却至Ms点，从Ms点至200°C的温度范围的冷却速度为25 150°C / s。根据该专利技术，在钢板成形后的冷却期间，也就是钢板在金属模具冷却时，通过将Ms点(马 氏体形成的开始温度)以下的温度区域的平均冷却速度控制在一定范围内，从而通过热成 型制造兼具稳定的强度和韧性的热成型构件。该钢板成分较复杂，冶炼时较难控制，而且会 导致成本增加；在成形工艺方面，具体操作时Ms点以下的冷却速度较难控制，且会增加生 产成本；马氏体转变为非扩散性相变，亦即切变型相变，当奥氏体的冷却速度大于临界冷速 且温度低于Ms点时即发生马氏体转变，在此温度下的冷却速度不会影响马氏体的组织变 化。专利文献CN101280352A公开了 “高安全高精度热成型马氏体钢零件制备方法”。 介绍了一种高安全高精度热成型马氏体零件制备方法，属于获得以马氏体为基体组织的 合金钢板的热冲压成型零件的控制冷却工艺领域。工艺为将钢板加热到Ac3温度以上 20-250°C，从而保证钢获得奥氏体组织，随后移送到冲压模具上进行冲压成型；此时，控制 冲压模具的温度在100-400°C的区域，冲压成型后保持5-60秒后，从冲压模具中取出成型 零件。优点在于，获得优良的塑性和安全性，并大幅度提高钢的抗氢脆敏感性。此成型零件 在热成型时通过模具温度控制，得到的最终组织为非全马氏体结构，会影响零件的强度；同 样，没有说明热成型过程中钢板的抗氧化保护，这一点对热冲压零件十分重要。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种冲压淬火用钢板及其冲压成型方法。钢板具有良好的淬 透性，通过热冲压法制造出1500MPa以上超高强度结构件，用于汽车的碰撞部件、支撑部件 及加强部件，解决现有技术中所存在的钢板成分较为复杂，冶炼及冲压成型工艺较难控制， 生产成本增加以及热成型件表面氧化等问题。本专利技术的目的是这样实现的1.冲压淬火用钢板钢板化学成分的质量百分比(Wt% )为C :0. 14% 0. 28%, Si :0. 40%以下，Mn 0. 4% 2. 0%,P 彡 0. 010%,S 彡 0. 004%,Al :0. 016% 0. 040%,Cr :0. 15% 0. 8%, Ti 0. 015% 0. 12%, B :0. 0001% 0. 005%, N 彡 0. 005%，余量为 Fe 和不可避免的杂 质。该钢种具有较高的淬透性，作为热冲压用钢的基板材料，可进行热轧及冷轧生产。钢板 厚度为0. 70 4. 0mm。本专利技术合金元素作用说明如下C :0· 14% 0. 28%碳主要决定钢的淬硬性，是形成马氏体的元素。中低碳钢中，随碳量增加，钢的CCT 曲线右移，增大钢的淬透性，但与锰、铬、硼等元素相比，效果很小。碳含量增加，降低Ac3 点，促进奥氏体低温下形成，有利于淬火处理，但C含量低于0. 14%时效果不明显，另外，C 含量高于0.时会导致淬火开裂倾向。Si :0.40% 以下Si为提高钢板淬透性及强度元素，但过高会影响热冲压件喷涂质量，并增加生产 成本。Mn :0.4% 2.0%锰是扩大奥氏体区元素，锰量增加，淬透性提高，且在淬火后对稳定强度是非常有 效果的元素。Mn含量增加，降低Ac3点，促进奥氏体低温下形成，有利于淬火处理，但Mn含 量低于0. 4%时效果不明显，另外，Mn含量高于2. 0%时会导致淬火开裂倾向。Cr :0· 15% 0. 8%Cr是提高钢淬透性元素，且在淬火后，有利于稳定确保强度的有效元素。不过，Cr 含量低于0. 15%此效果不明显，另一方面，若Cr含量超过0. 8%此效果饱和，只会导致成本 的增加。Ti :0· 015% 0. 12%钛在硼钢中主要用于固定氮，以保证硼的淬透效果得以发挥。此外，还具有使淬 火处的韧性提高的效果。但是，Ti含量低于0.015%时效果不显著，另外，若Ti含量超过 0. 12%则达到饱和，会导致成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲压淬火用钢板，其特征在于：钢板化学成分的质量百分比为：Ｃ：０．１４％～０．２８％，Ｓｉ：０．４０％以下，Ｍｎ：０．４％～２．０％，Ｐ：≤０．０１０％，Ｓ：≤０．００４％，Ａｌ：０．０１６％～０．０４０％，Ｃｒ：０．１５％～０．８％，Ｔｉ：０．０１５％～０．１２％，Ｂ：０．０００１％～０．００５％，Ｎ：≤０．００５％，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种冲压淬火用钢板，其特征在于钢板化学成分的质量百分比为c:0. 14% 0. 28%, Si 0. 40% 以下，Mn :0. 4% 2. 0%, P 彡 0. 010%, S 彡 0. 004%, Al :0. 016% 0. 040 %，Cr :0. 15 % 0. 8 %，Ti :0. 015 % 0. 12 %，B :0. 0001 % 0. 005 %，N ^ 0. 005%，余量为！^和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的冲压淬火用钢板，其特征在于C:0.18% 0^6%，Mn:0.8% 1. 8%, Cr 0. 15% 0. 6%, Ti :0. 02% 0. 10%, B :0. 0003% 0. 003%。3.根据权利要求1所述的冲压淬火用钢板，其特征在于C:0. 18^-0. 1%, ^:1.6% 2. 0%, Cr 0. 15% 0. 6%, Ti 0. 06% 0. 12%, B 0. 0003% 0. 003%。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：时晓光，刘仁东，韩斌，敖列哥，李桂艳，于宁，郭金宇，高晓龙，谷春阳，王越，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]