CN104789894A - 一种高强度汽车保险杠的热处理方法及该高强度汽车保险杠 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度汽车保险杠的热处理方法，通过分阶段加热的淬火-回火-深冷处理-再次淬火-再次回火-打磨和精细切边的热处理方法以及具体参数的限定，在保证相对较低成本和较高韧性的情况下，大幅度提高了汽车保险杠的强度。
Description
技术领域
本发明属于热处理和汽车部件领域，特别是涉及一种通过包括热处理在内的制备方法生产汽车保险杠的方法及其生产所得的产品。
背景技术
中国已经成为汽车的世界第一大消费地，每年的汽车产量在逐步增加，随着汽车产量的增加，客户对于汽车的安全性越来越重视，目前汽车所使用的保险杠均采用不锈高强度钢或高强度镀锌钢铸造之后锻造而成，但是在其强度保证的情况下，韧性并不能保证，当提高其韧性后，必然损失相应的强度，如果既保证强度又保证韧性后则需要对合金钢中的成分进行相应调整，需要添加大量昂贵的元素来协调其韧性和强度，则其成本会大幅度增加，因此亟需发明一种成本相对较低，强度和韧性又能满足高安全性的汽车保险杠。在既能保证保险杠的强度保持，又能适当的吸能。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种高强度汽车保险杠的制备方法。
本发明的目的之二在于提出一种高强度汽车保险杠。
具体通过如下技术手段实现：
一种高强度汽车保险杠的制备方法，所述汽车保险杠采用高强度贝氏体钢，其化学成分按照重量百分比计为：C：0.03~0.11%，Si：0.6~1.0%，Mn：0.8~1.8%，Als：0.01~0.08%，Cr：0.9~1.8%，Mo：0.11~0.55%，Ni：1.8~2.8%，Nb：0.010~0.06%，Ti：0.02~0.10%，V：0.10~0.22%，RE：0.02~0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：
1）将所述高强度贝氏体钢按照其化学成分铸造成汽车保险杠坯料后锻造成半成品，并对半成品的边角进行打磨和切边处理。
2）将步骤1得到的汽车保险杠半成品置入保护气氛电阻炉内进行分阶段加热，第一阶段加热温度为380~450℃，保温10~25min后，进行第二阶段加热，加热温度为610~680℃，保温10~20min后，进行第三阶段加热，加热温度为750~810℃，保温10~20min后，进行第四阶段加热，加热温度为920~960℃，保温2.5~3.5小时，然后吹氮气冷却至室温。
3）将步骤2处理之后得到的半成品置入电阻炉内，加热至280~320℃，保温4~6小时，空冷至室温。
4）将步骤3得到的半成品置入深冷箱中进行深冷处理，将深冷箱温度降至-80~-120℃，保持温度1~1.5小时，然后将半成品移出深冷箱。
5）将经过深冷处理的半成品再次置入保护气氛电阻炉内加热到920~960℃，保温1~1.8小时，然后吹氮气冷却至室温。
6）将步骤5得到的半成品置入电阻炉内，加热至280~320℃，保温2~4小时，空冷至室温。
7）将步骤6得到的半成品进行形状打磨和精细切边，得到高强度汽车保险杠成品。
作为优选，所述高强度贝氏体钢的贝氏体体积比含量>95%。
作为优选，所述高强度贝氏体钢的贝氏体体积比含量为95.8~98.2%。
作为优选，所述步骤4的深冷处理的降温采用阶段降温的方式进行，第一阶段降温到-35~-52℃后维持温度10~15min后继续进行第二阶段的降温，将深冷箱温度降至-88~-110℃，保持温度1.2~1.5小时，然后将半成品移出深冷箱。
作为优选，步骤7之后对高强度汽车保险杠成品进行热镀锌处理。
作为优选，所述热镀锌处理所镀的金属液为Zn-Al合金液，其组分的质量百分比含量为：Al：12~25%，Ga：0.01~0.02%，RE：0.08~0.10%，余量为Zn和不可避免的杂质。
一种高强度汽车保险杠，前述方法制得。
作为优选，其抗拉强度为720~810MPa。
本发明的效果在于：
1，通过对汽车保险杠材质中各组分元素以及相应含量进行相应调整，并且对其微观组织进行相应的限定，通过元素、含量和微观组织的配合下，在保证相对较低成本和较高韧性的情况下，大幅度提高了汽车保险杠的强度。
2，通过淬火+回火+深冷处理的热处理方式，使得在低成本的元素含量的情况下，保证了韧性又大幅度提高了汽车保险杠的强度。
3，通过淬火+回火+深冷处理之后又设置一次淬火+回火的热处理，使得汽车保险杠材质的晶粒度得到大幅度细化，从而保证了高强度和高韧性。
4，通过对淬火加热时的分阶段加热使得加热更加均匀，使得最终贝氏体组织更加均匀细化，通过对各阶段的加热温度和保温时间的选择，使得在保证组织均匀的前提下，保证了最终贝氏体体的积率；通过对深冷处理的分阶段冷却，使得最终微观组织更加细化均匀。
5，通过设置热处理之后的热镀锌处理，使得该高强度汽车保险杠的抗腐蚀能力得到大幅度提高。
6，通过对热镀锌的合金液成分含量进行改进，添加了稀土RE和Ga，并对其含量进行了相应限定，使得该热镀锌后的镀锌层的附着力和锌层强度得到大幅度提高，也保证了保险杠在变形后进行维修时锌层的保持量，降低了保险杠的维修成本。
具体实施方式
实施例1
一种高强度汽车保险杠的制备方法，所述汽车保险杠采用高强度贝氏体钢，其化学成分按照重量百分比计为：C：0.09%，Si：0.88%，Mn：1.25%，酸熔铝Als：0.06%，Cr：1.35%，Mo：0.32%，Ni：1.92%，Nb：0.051%，Ti：0.09%，V：0.16%，RE：0.048%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述高强度贝氏体钢的贝氏体体积比含量为96.3%。
所述制备方法包括如下步骤：
1）将所述高强度贝氏体钢按照其化学成分铸造成汽车保险杠坯料后锻造成半成品，并对半成品的边角进行打磨和切边处理。
2）将步骤1得到的汽车保险杠半成品置入保护气氛电阻炉内进行分阶段加热，第一阶段加热温度为420℃，保温18min后，进行第二阶段加热，加热温度为632℃，保温16min后，进行第三阶段加热，加热温度为800℃，保温16min后，进行第四阶段加热，加热温度为932℃，保温2.8小时，然后吹氮气冷却至室温25℃。
3）将步骤2处理之后得到的半成品置入电阻炉内，加热至295℃，保温5小时，空冷至室温。
4）将步骤3得到的半成品置入深冷箱中进行深冷处理，第一阶段降温到-42℃后维持温度12min后继续进行第二阶段的降温，将深冷箱温度降至-102℃，保持温度1.3小时，然后将半成品移出深冷箱。
5）将经过深冷处理的半成品再次置入保护气氛电阻炉内加热到942℃，保温1.6小时，然后吹氮气冷却至室温；
6）将步骤5得到的半成品置入电阻炉内，加热至310℃，保温3.1小时，空冷至室温。
7）将步骤6得到的半成品进行形状打磨和精细切边，得到高强度汽车保险杠成品。
8）对步骤7处理之后的成品进行热镀锌处理。所述热镀锌处理所镀的金属液为Zn-Al合金液，其组分的质量百分比含量为：Al：19%，Ga：0.016%，RE：0.096%，余量为Zn和不可避免的杂质。
实施例2
一种高强度汽车保险杠的制备方法，所述汽车保险杠采用高强度贝氏体钢，其化学成分按照重量百分比计为：C：0.10%，Si：0.92%，Mn：1.28%，Als：0.06%，Cr：1.28%，Mo：0.21%，Ni：2.16%，Nb：0.046%，Ti：0.088%，V：0.19%，RE：0.031%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述高强度贝氏体钢的贝氏体体积比含量为96.1%。所述制备方法包括如下步骤。
1）将所述高强度贝氏体钢按照其化学成分铸造成汽车保险杠坯料后锻造成半成品，并对半成品的边角进行打磨和切边处理。
2）将步骤1得到的汽车保险杠半成品置入保护气氛电阻炉内进行分阶段加热，第一阶段加热温度为410℃，保温21min后，进行第二阶段加热，加热温度为642℃，保温12min后，进行第三阶段加热，加热温度为800℃，保温18min后，进行第四阶段加热，加热温度为932℃，保温3.0小时，然后吹氮气冷却至室温。
3）将步骤2处理之后得到的半成品置入电阻炉内，加热至308℃，保温4.5小时，空冷至室温。
4）将步骤3得到的半成品置入深冷箱中进行深冷处理，采用阶段降温的方式进行，第一阶段降温到-38℃后维持温度13min后继续进行第二阶段的降温，将深冷箱温度降至-90℃，保持温度1.4小时，然后将半成品移出深冷箱。
5）将经过深冷处理的半成品再次置入保护气氛电阻炉内加热到942℃，保温1.5小时，然后吹氮气冷却至室温。
6）将步骤5得到的半成品置入电阻炉内，加热至305℃，保温2.5小时，空冷至室温。
7）将步骤6得到的半成品进行形状打磨和精细切边，得到高强度汽车保险杠成品。
8）步骤7之后对高强度汽车保险杠成品进行热镀锌处理，所述热镀锌处理所镀的金属液为Zn-Al合金液，其组分的质量百分比含量为：Al：21%，Ga：0.015%，RE：0.09%，余量为Zn和不可避免的杂质。
实施例3
一种高强度汽车保险杠，采用实施例1的方法制得，其抗拉强度为782MPa。
实施例4
一种高强度汽车保险杠，采用实施例2的方法制得，其抗拉强度为799MPa。
Claims (8)
1. 一种高强度汽车保险杠的制备方法，其特征在于，所述汽车保险杠采用高强度贝氏体钢，其化学成分按照重量百分比计为：C：0.03~0.11%，Si：0.6~1.0%，Mn：0.8~1.8%，Als：0.01~0.08%，Cr：0.9~1.8%，Mo：0.11~0.55%，Ni：1.8~2.8%，Nb：0.010~0.06%，Ti：0.02~0.10%，V：0.10~0.22%，RE：0.02~0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：
1）将所述高强度贝氏体钢按照其化学成分铸造成汽车保险杠坯料后锻造成半成品，并对半成品的边角进行打磨和切边处理；
2）将步骤1得到的汽车保险杠半成品置入保护气氛电阻炉内进行分阶段加热，第一阶段加热温度为380~450℃，保温10~25min后，进行第二阶段加热，加热温度为610~680℃，保温10~20min后，进行第三阶段加热，加热温度为750~810℃，保温10~20min后，进行第四阶段加热，加热温度为920~960℃，保温2.5~3.5小时，然后吹氮气冷却至室温；
3）将步骤2处理之后得到的半成品置入电阻炉内，加热至280~320℃，保温4~6小时，空冷至室温；
4）将步骤3得到的半成品置入深冷箱中进行深冷处理，将深冷箱温度降至-80~-120℃，保持温度1~1.5小时，然后将半成品移出深冷箱；
5）将经过深冷处理的半成品再次置入保护气氛电阻炉内加热到920~960℃，保温1~1.8小时，然后吹氮气冷却至室温；
6）将步骤5得到的半成品置入电阻炉内，加热至280~320℃，保温2~4小时，空冷至室温；
7）将步骤6得到的半成品进行形状打磨和精细切边，得到高强度汽车保险杠成品。
2. 根据权利要求1所述的汽车保险杠的制备方法，其特征在于，所述高强度贝氏体钢的贝氏体体积比含量>95%。
3. 根据权利要求1或2所述的汽车保险杠的制备方法，其特征在于，所述高强度贝氏体钢的贝氏体体积比含量为95.8~98.2%。
4. 根据权利要求1或2所述的汽车保险杠的制备方法，其特征在于，所述步骤4的深冷处理的降温采用阶段降温的方式进行，第一阶段降温到-35~-52℃后维持温度10~15min后继续进行第二阶段的降温，将深冷箱温度降至-88~-110℃，保持温度1.2~1.5小时，然后将半成品移出深冷箱。
5. 根据权利要求1或2所述的汽车保险杠的制备方法，其特征在于，步骤7之后对高强度汽车保险杠成品进行热镀锌处理。
6. 根据权利要求5所述的汽车保险杠的制备方法，其特征在于，所述热镀锌处理所镀的金属液为Zn-Al合金液，其组分的质量百分比含量为：Al：12~25%，Ga：0.01~0.02%，RE：0.08~0.10%，余量为Zn和不可避免的杂质。
7. 一种高强度汽车保险杠，其特征在于，采用权利要求1~6任一项所述方法制得。
8. 根据权利要求7所述的高强度汽车保险杠，其特征在于，其抗拉强度为720~810MPa。
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