CN103045834B - 一种改善高强度钢板热冲压件综合性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改善高强度钢板热冲压件综合性能的方法。一种改善高强度钢板热冲压件综合性能的方法，其特征在于它包括如下步骤：1）将高强度钢板加工成所需形状的冲压件坯料；2）采用如下热处理工艺对冲压件坯料进行加热，此过程包括两个步骤：①加热炉加热 将加工好的冲压件坯料置于加热炉中，升温到700℃~850℃，保温5min，使组织均匀化；②火焰加热：从加热炉中取出坯料，利用氧乙炔火焰对坯料中间部分进行加热，待温度升高到900℃时停止加热；3）将火焰加热后的坯料放入冲压成形机中，完成后续冲压成形工艺。该方法有效地改善了冲压件的相组织。

Description

一种改善高强度钢板热冲压件综合性能的方法

技术领域

本发明涉及一种利用热处理工艺获得兼具强度和安全性能的高强度钢热冲压件的方法。

背景技术

节能减排是当前国家乃至全球以发展“低碳经济”产业应对气候变化的战略举措。在降低油耗、减少排放的诸多措施中，减轻车重所产生的效果最为明显，车重减轻10%，可节省燃油3%~7%，因此塑料、铝合金、高强度钢板等替代材料在车辆制造中开始使用。其中，高强度钢板可以通过减小板厚或者截面尺寸等方式减轻零件质量，在实现车辆轻量化和提高安全性能方面比其他材料有明显优势，因此其在汽车领域内的应用越来越广泛。

近几年，为解决高强度钢延伸率和成形性能降低这一难题，有学者提出一种可淬火高强度钢加热成形工艺，即将板料热加工和淬火工艺相结合，淬火后得到强度较高的马氏体相。然而，在汽车某些关键的安全部件中，并非期望获得完全的马氏体相。相反地，利用相协调的韧性软相和马氏体相相结合，既在保证强度的前提下增加碰撞时能量的吸收，又提高安全性能。例如，B柱就是这样一个具有代表性的零件，在这个零件中既需要有抵抗外界变形的高强度区域又需要有吸收能量的延展性区域。

发明内容

为解决高强度钢板热冲压时组织单一的问题，本发明提供一种改善高强度钢板热冲压件综合性能的方法，该方法有效地改善了冲压件的相组织。

本发明是以如下技术方案实现的：一种改善高强度钢板热冲压件综合性能的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1）将高强度钢板加工成所需形状的冲压件坯料；

2）采用如下热处理工艺对冲压件坯料进行加热，此过程包括两个步骤：

① 加热炉加热：将加工好的冲压件坯料置于加热炉中，升温到700℃~850℃，保温5min，使组织均匀化；

② 火焰加热：从加热炉中取出坯料，利用氧乙炔火焰对坯料中间部分进行加热，待温度升高到900℃时停止加热；

3）将火焰加热后的坯料放入冲压成形机中，完成后续冲压成形工艺。

步骤1）所述的高强度钢板特点是在轧制成形后，材料组织为均匀的铁素体＋珠光体，屈服强度为280MPa～400MPa，抗拉强度大于450MPa；加热后水淬其组织为均匀的马氏体，抗拉强度可达1400MPa～2000MPa。

步骤1）所述的高强度钢板为22MnB5高强度钢板或USIBOR1500高强度钢板。

本发明的有益效果是：通过上述特定的热处理工艺使冲压件不同区域具有不同相组织，从而使其表现出不同的机械性能，进而使冲压件同时具有优异的强度和可靠的安全性能（即改善高强度钢板热冲压件综合性能）。这种方法不仅简单实用、易于实现，并且有效地改善了冲压件的相组织，可用于多种汽车覆盖件及零部件的热冲压成形中，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明所用加热炉示意图。

图2为本发明所用火焰加热器示意图。

图中：1-加热炉，2-冲压件坯料，3-氧乙炔焊炬，4-火焰，5-坯料。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体的实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

实施例1：

将本发明中的方法应用于22MnB5高强度钢板热冲压件上。

1）将22MnB5高强度钢板加工成200mm×60mm×1.6mm的冲压件坯料；所述的高强度钢板(轧制后)常温下抗拉强度为500MPa~600MPa。

2）使用下述特定热处理工艺对冲压件坯料进行加热，此过程包括以下两个步骤：

① 加热炉加热：将加工好的冲压件坯料2置于加热炉1中（如图1所示），升温到730℃，保温5min，使组织均匀化。

② 火焰加热：从加热炉中取出坯料，使用氧乙炔火焰4对坯料5中间三分之一部分进行加热（如图2所示），待温度升高到900℃时停止加热。

3）将火焰加热后的坯料放入冲压成形机中，完成后续冲压成形工艺。

通过对冲压成形后的坯料取样并进行金相分析发现，经过火焰加热为900℃的中间区域冷却后得到马氏体相（约97%）+残余奥氏体，而未经火焰加热的两边区域冷却后得到的是铁素体相+珠光体相。也就是说，未经火焰加热的两边区域未发生马氏体转变，保留原始的性能。说明该方法有效地改善了冲压件的相组织。这样便利用相协调的韧性软相即铁素体相+珠光体相增加碰撞时能量的吸收，提高安全性能；同时利用获得的马氏体相保证材料的强度。这种韧性软相和马氏体相的结合，兼具强度和安全性能。

实施例2：

将本发明中的方法应用于22MnB5高强度钢板热冲压件上。

1）将22MnB5高强度钢板加工成200mm×60mm×1.6mm的冲压件坯料；所述的高强度钢板（轧制后）常温下抗拉强度为500MPa~600MPa。

2）使用下述特定热处理工艺对冲压件坯料进行加热，此过程包括以下两个步骤：

① 加热炉加热：将加工好的冲压件坯料置于加热炉中（如图1所示），升温到800℃，保温5min，使组织均匀化。

② 火焰加热：从加热炉中取出坯料，使用氧乙炔火焰对坯料中间三分之一部分进行加热（如图2所示），待温度升高到900℃时停止加热。

3）将火焰加热后的坯料放入冲压成形机中，完成后续冲压成形工艺。

通过对冲压成形后的坯料取样并进行金相分析发现，经过火焰加热为900℃的中间区域冷却后得到马氏体相（约97%）+残余奥氏体，而未经火焰加热的两边区域冷却后得到的是马氏体相（约67%）+铁素体相+珠光体相+残余奥氏体。也就是说，未经火焰加热的两边区域发生非完全马氏体转变，既保留了马氏体的强度和硬度，也具有铁素体和珠光体的塑性和韧性。说明该方法有效地改善了冲压件的相组织。这样便利用相协调的韧性软相即铁素体相+珠光体相增加碰撞时能量的吸收，提高安全性能；同时利用获得的马氏体相保证材料的强度。这种韧性软相和马氏体相的结合，兼具强度和安全性能。

实施例3：

将本发明中的方法应用于22MnB5高强度钢板热冲压件上。

1）将22MnB5高强度钢板加工成200mm×60mm×1.6mm的冲压件坯料；所述的高强度钢板（轧制后）常温下抗拉强度为500MPa~600MPa。

2）使用下述特定热处理工艺对冲压件坯料进行加热，此过程包括以下两个步骤：

① 加热炉加热：将加工好的冲压件坯料置于加热炉中，升温到815℃，保温5min，使组织均匀化。

② 火焰加热：从加热炉中取出坯料，使用氧乙炔火焰对坯料中间三分之一部分进行加热，待温度升高到900℃时停止加热。

3）将火焰加热后的坯料放入冲压成形机中，完成后续冲压成形工艺。

通过对冲压成形后的坯料取样并进行金相分析发现，经过火焰加热为900℃的中间区域冷却后得到马氏体相（约97%）+残余奥氏体，而未经火焰加热的两边区域冷却后得到的是马氏体相（约90%）+铁素体相+珠光体相+残余奥氏体。也就是说，未经火焰加热的两边区域发生非完全马氏体转变，既保留了马氏体的强度和硬度，也具有铁素体和珠光体的塑性和韧性。说明该方法有效地改善了冲压件的相组织。这样便利用相协调的韧性软相即铁素体相+珠光体相增加碰撞时能量的吸收，提高安全性能；同时利用获得的马氏体相保证材料的强度。这种韧性软相和马氏体相的结合，兼具强度和安全性能。

实施例4：

将本发明中的方法应用于USIBOR1500高强度钢板热冲压件上。

1）将USIBOR1500高强度钢板加工成200mm×60mm×1.6mm的冲压件坯料；所述的高强度钢板（轧制后）常温下抗拉强度大于450MPa。

2）使用下述特定热处理工艺对冲压件坯料进行加热，此过程包括以下两个步骤：

① 加热炉加热：将加工好的冲压件坯料置于加热炉中，升温到700℃，保温5min，使组织均匀化。

② 火焰加热：从加热炉中取出坯料，使用氧乙炔火焰对坯料中间三分之一部分进行加热，待温度升高到900℃时停止加热。

3）将火焰加热后的坯料放入冲压成形机中，完成后续冲压成形工艺。

通过对冲压成形后的坯料取样并进行金相分析发现，经过火焰加热为900℃的中间区域冷却后获得了比较均匀的马氏体相，而未经火焰加热的两边区域冷却后得到的是铁素体相+珠光体相。也就是说，未经火焰加热的两边区域未发生马氏体转变，保留原始的性能。说明该方法有效地改善了冲压件的相组织。这样便利用相协调的韧性软相即铁素体相+珠光体相增加碰撞时能量的吸收，提高安全性能；同时利用获得的马氏体相保证材料的强度。这种韧性软相和马氏体相的结合，兼具强度和安全性能。

实施例5：

将本发明中的方法应用于USIBOR1500高强度钢板热冲压件上。

1）将USIBOR1500高强度钢板加工成200mm×60mm×1.6mm的冲压件坯料；所述的高强度钢板（轧制后）常温下抗拉强度大于450MPa。

2）使用下述特定热处理工艺对冲压件坯料进行加热，此过程包括以下两个步骤：

① 加热炉加热：将加工好的冲压件坯料置于加热炉中，升温到750℃，保温5min，使组织均匀化。

② 火焰加热：从加热炉中取出坯料，使用氧乙炔火焰对坯料中间三分之一部分进行加热，待温度升高到900℃时停止加热。

3）将火焰加热后的坯料放入冲压成形机中，完成后续冲压成形工艺。

通过对冲压成形后的坯料取样并进行金相分析发现，经过火焰加热为900℃的中间区域冷却后获得了比较均匀的马氏体相，而未经火焰加热的两边区域冷却后得到的是铁素体相+珠光体相。也就是说，未经火焰加热的两边区域未发生马氏体转变，保留原始的性能。说明该方法有效地改善了冲压件的相组织。这样便利用相协调的韧性软相即铁素体相+珠光体相增加碰撞时能量的吸收，提高安全性能；同时利用获得的马氏体相保证材料的强度。这种韧性软相和马氏体相的结合，兼具强度和安全性能。

实施例6：

将本发明中的方法应用于22MnB5高强度钢板热冲压件上。

1）将22MnB5高强度钢板加工成200mm×60mm×1.6mm的冲压件坯料；所述的高强度钢板（轧制后）常温下抗拉强度为500MPa~600MPa。

2）使用下述特定热处理工艺对冲压件坯料进行加热，此过程包括以下两个步骤：

① 加热炉加热：将加工好的冲压件坯料置于加热炉中，升温到850℃，保温5min，使组织均匀化。

② 火焰加热：从加热炉中取出坯料，使用氧乙炔火焰对坯料中间三分之一部分进行加热，待温度升高到900℃时停止加热。

3）将火焰加热后的坯料放入冲压成形机中，完成后续冲压成形工艺。

通过对冲压成形后的坯料取样并进行金相分析发现，经过火焰加热为900℃的中间区域冷却后得到马氏体相（约97%）+残余奥氏体，而未经火焰加热的两边区域冷却后得到的是马氏体相（约95%）+铁素体相+珠光体相+残余奥氏体。也就是说，未经火焰加热的两边区域发生非完全马氏体转变，既保留了马氏体的强度和硬度，也具有铁素体和珠光体的塑性和韧性。说明该方法有效地改善了冲压件的相组织。这样便利用相协调的韧性软相即铁素体相+珠光体相增加碰撞时能量的吸收，提高安全性能；同时利用获得的马氏体相保证材料的强度。这种韧性软相和马氏体相的结合，兼具强度和安全性能。

Claims (1)

1.一种改善高强度钢板热冲压件综合性能的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1）将高强度钢板加工成所需形状的冲压件坯料；

所述的高强度钢板是在轧制成形后，材料组织为均匀的铁素体＋珠光体，屈服强度为280MPa～400MPa，抗拉强度大于450MPa；加热后水淬其组织为均匀的马氏体，抗拉强度为1400MPa～2000MPa；

所述的高强度钢板为22MnB5高强度钢板或USIBOR1500高强度钢板；

2）采用如下热处理工艺对冲压件坯料进行加热，此过程包括两个步骤：

① 加热炉加热：将加工好的冲压件坯料置于加热炉中，升温到700℃~850℃，保温5min，使组织均匀化；

② 火焰加热：从加热炉中取出坯料，利用氧乙炔火焰对坯料中间部分进行加热，待温度升高到900℃时停止加热；

3）将火焰加热后的坯料放入冲压成形机中，完成后续冲压成形工艺。