CN106591740A

CN106591740A - 一种用于汽车零件加工的冲压件高强钢

Info

Publication number: CN106591740A
Application number: CN201611162731.1A
Authority: CN
Inventors: 钱燕华
Original assignee: Suzhou Saiside Engineering Equipment Co Ltd
Current assignee: Suzhou Saiside Engineering Equipment Co Ltd
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-04-26

Abstract

本发明是一种用于汽车零件加工的冲压件高强钢，其化学成分的质量百分比为：C≤0.04%，Cr：8.3‑9.5%，Mn：4.7‑4.8%，Ni：2.1‑3.3%，Mo：1.2‑2.3%，Co：0.24‑0.31%，Si：0.19‑0.21%，Ti：0.097‑0.099%，Cu：0.52‑0.54%，W：0.11‑0.16%，Ca：0.15‑0.17%，Re：0.15‑0.19%，B:0.031‑0.033%，Se：0.12‑0.16%，Nb：0.025‑0.027%，S：0.015‑0.025%，P：0.021‑0.023%，稀土元素：0.55‑0.67%，其余为Fe和不可避免杂质；本发明可以解决冲压件厚度方向组织及性能不均现象，冲压件厚度1/4、1/2处屈服强度≥630MPa，屈强比≤0.76，延伸率≥23%，‑80℃低温冲击功＞120J。

Description

一种用于汽车零件加工的冲压件高强钢

技术领域

本发明涉及一种高强钢材，具体的说是一种用于汽车零件加工的冲压件高强钢。

背景技术

汽车冲压件就是构成汽车零部件的金属冲压件。在汽车冲压件中，一部分经冲压后直接成为汽车零部件，另一部分经冲压后还需经过焊接、或机械加工、或油漆等工艺加工后才能成为汽车零部件。汽车冲压件品种繁多，如汽车减震器冲压件弹簧托盘、弹簧座、弹簧托架、端盖、封盖、压缩阀盖、压缩阀套、油封座、底盖、防尘盖、叶轮、油筒、支耳、支架等都属于汽车冲压件。

汽车冲压件生产中采用了大量的冷冲压工艺适合汽车冲压件工业多品种、大批量生产的需要。在中、重型汽车中，大部分覆盖件如车身外板等，及一些承重和支撑件如车架、车厢等汽车零部件都是汽车冲压件。用于冷冲压的冲压件材主要是冲压件板和冲压件带，占整车冲压件材消耗量的72.6%，冷冲压材料与汽车冲压件生产的关系十分密切，材料的好坏不仅决定产品的性能，更直接影响到汽车冲压件工艺的过程设计，影响到产品的质量、成本、使用寿命和生产组织，因此合理选用材料是一个重要而复杂的工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种高强钢材来解决冲压件厚度方向组织及性能不均现象，冲压件厚度1/4、1/2处屈服强度≥630MPa，屈强比≤0.76，延伸率≥23%，-80℃低温冲击功＞120J。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：提供一种用于汽车零件加工的冲压件高强钢，其化学成分的质量百分比为：C≤0.04%，Cr：8.3-9.5%，Mn：4.7-4.8%，Ni：2.1-3.3%，Mo：1.2-2.3%，Co：0.24-0.31%，Si：0.19-0.21%，Ti：0.097-0.099%，Cu：0.52-0.54%，W：0.11-0.16%，Ca：0.15-0.17%，Re：0.15-0.19%，B:0.031-0.033%，Se：0.12-0.16%，Nb：0.025-0.027%，S：0.015-0.025%，P：0.021-0.023%，稀土元素：0.55-0.67%，其余为Fe和不可避免杂质；

所述稀土元素的组分质量百分比为：铈：8-10%，镨：4-9%，钕：6-12%，钆：3-7%，镝：5-6%，余量为镧，以上各组分之和为100%；

该防腐钢中第一相为奥氏体，第二相为马氏体，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为3.9-4.1%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为5.9-6.2%；该不锈钢在表面至1/4厚度处奥氏体平均晶粒直径为4.4-4.7μm，马氏体平均晶粒直径为3.9-4.1μm，1/4厚度至中心处奥氏体平均晶粒直径为5.4-5.7μm，马氏体平均晶粒直径为7.3-7.6μm。

本发明中化学成分含量的限定理由如下：

C元素能够通过固溶强化或析出强化提高强度，同时能够稳定奥氏体相，但C含量较高时对冲压件材低温韧性及焊接性能不利，为保证冲压件材使用性能应当尽量降低C含量。因此本发明采用超低C成分设计，将C含量控制在0.051-0.052%的较低水平。

Mn是本发明汽车高强冲压件的主要合金元素。Mn是铁素体强化元素，同时也是奥氏体稳定元素。在改善材料低温韧性方面，提高Mn/C比能够显著降低韧-脆转变温度，因此Mn能够在一定程度上取代价格较高的Ni。为了在不添加Ni元素的条件下使材料具备优良低温韧性，Mn添加量需要高于低合金冲压件含量范围，但过高的Mn含量将使偏析程度加重、冶炼难度加大以及材料成本提高。本发明将Mn含量控制在4.7-4.8%。

Si在炼冲压件过程中为脱氧元素，适量Si能够抑制Mn和P的偏聚，而O含量过高、Mn和P偏聚都会损害低温韧性。Si还能够产生固溶强化，但含量超过0.3%时会引起韧-脆转变温度升高，因此含量不能过高。本发明将Si控制在0.19-0.21%。

Al在炼冲压件过程中为脱氧元素，也能够降低固溶N原子数量，从而提高韧性和时效应变抗力，而形成的AlN还能够细化晶粒，从而进一步降低韧-脆转变温度。但过量添加会形成大尺寸的Al3O2和AlN并损害低温韧性。本发明将Al含量（Als）控制在0.015-0.0016%。

Mo为强淬透性元素，能够抑制渗碳体析出，还能够提高回火稳定性，从而降低脆性并提高强度，含量过高将增加材料成本。本发明将Mo含量控制在0.23-0.24%。

Nb加热时阻碍奥氏体晶粒长大，降低奥氏体转变温度，轧制时抑制再结晶及再结晶后晶粒长大，同时通过对奥氏体晶界的钉扎作用，使相变后铁素体晶粒得到细化，但含量过高时将增加成本。本发明将Nb含量控制在0.025-0.027%。

S易与Mn形成MnS，P容易在晶界偏聚并降低晶界抗裂纹扩展能力，为提高材料低温韧性，需要将S、P控制在最低限度。

硼能在高温时与自由状态的氮结合，减少冲压件中的自由氮，并且在冷却过程中作为晶粒内部晶核促进铁素体形成,改善韧性。在焊接热循环过程中,硼能吸附在晶界上并且降低晶界的能量，从而减小晶粒长大的动力，也可以限制或者推迟晶粒的长大。同时，硼能扩散到钛的氧化物中，形成贫乏区，还能降低奥氏体向铁素体转变的温度和推迟晶界铁素体的形成，促进晶内针状铁素体的形成。但添加过量硼时在夹杂物周围偏聚，降低夹杂物的形核能力。本发明控制B含量为0.031～0.033%。

钛和氧、氮、碳都有极强的亲和力，是一种良好的脱氧剂和固定氮和碳的有效元素。钛的氧化物被认为是冲压件中最有效的形核夹杂，能有效地促进针状铁素体形核。

本发明中可获得高淬透性、高强韧汽车高强冲压件机理如下：

锰为扩大奥氏体相区元素，降低了Ac1和Ms点，每添加 1%的 Mn 元素，马氏体相变转变点降低约30.4℃，富含 Mn 元素的奥氏体更易在室温下形成稳定的残余奥氏体。锰通过提高奥氏体的热力学稳定性明显提高冲压件的淬透性，当冲压件中添加4.7-4.8%Mn时，在空冷条件下便可获得马氏体组织。因此，解决了特厚板厚度方向组织、性能不均匀问题。

锰主要以固溶态存在，起到固溶强化作用，每添加 1%的 Mn 元素强度提高约33MPa，同时在低碳冲压件中加入Mn元素会使先共析铁素体析出线右移，使得冷却过程中铁素体析出量减少。中锰冲压件加热过程中Mn元素的扩散方式为置换扩散，抑制了奥氏体逆相变过程中马氏体板条的长大，使基体细化进而提高了基体的强度。本发明同时导入Nb元素，利用Nb的钉扎作用，进一步提高冲压件材强度。

Mn元素显著降低冲压件材韧脆转变温度，富含 Mn 元素的奥氏体更易在室温下形成稳定的残余奥氏体，奥氏体作为软相释放微裂纹尖端的应力以及明显增加相界面而提高冲压件材韧性。当添加4.7-4.8%Mn时，可满足-80℃使用要求。

本发明通过中锰成分设计方式，显著提高冲压件材淬透性，在空冷状态下便可获得马氏体组织，弥补传统冲压件厚度方向性能不均现象。同时，Mn元素可降低冲压件材韧脆转变温度，提高残余奥氏体稳定性，进而提高冲压件板低温韧性。本发明采用低碳成分设计，改善冲压件材焊接性能。通过Nb微合金化处理，提高冲压件材强度。同时，本发明冲压件还具有高屈服强度和低屈强比的显著特点。

与传统冲压件相比，本发明提出的冲压件显著改善了厚度方向组织、性能不均现象，低温韧性达到-60℃使用要求，且在同等屈服强度条件下兼具低屈强比的特点，应用范围更广。

本发明的冲压件厚度1/4、1/2处屈服强度≥630MPa，屈强比≤0.76，延伸率≥23%，-80℃低温冲击功＞120J。

本发明解决的另一个技术问题是，如何解决提高汽车高强冲压件用于寒冷环境时的防抗覆冰性能。

本发明解决这个技术问题的技术方案是：冲压件板表面喷涂有防抗覆冰附着乳液，所述防抗覆冰附着乳液的质量百分比组分为：4-甲基环己基异氰酸酯：12.7-12.8%，氨基甲酸乙酯：15.5-15.6%，α-亚麻酸：2.3-2.4%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯：2.3-2.5%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：8.5-8.6%，过氧化苯甲酰：3.2-3.3%，丙烯酸丁酯：5.3-5.4%，2-羟基-1,2-二苯基乙酮：4.7-4.8%，锑掺杂氧化锡纳米晶：2.8-2.9%，纳米二氧化钛：1.3-1.4%，纳米碳化硅：2.1-2.2%，乙烯-醋酸乙烯：4.5-4.7%，聚氧乙烯脂肪醇醚：4.7-4.9%，聚二甲基硅氧烷：3.1-3.2%，聚醚改性硅油：1.7-1.8%，助溶剂：6.4-6.6%，附着力促进剂：5.6-5.7%，有机氟防水剂：余量。以上成分均为市售产品。

本发明的防抗覆冰附着乳液通过其科学的配方，在冲压件板表面上喷洒附着乳液后，附着乳液在室外紫外光线的作用下，其中聚合物会发生二次共聚和交联反应，生成网状结构的保护膜，大幅度提高了附着乳液与冲压件板表面的粘结强度、强剥离强度和撕裂强度，从而解决了防抗覆冰附着乳液与冲压件板表面不易结合的技术问题，使冲压件板表面具有优良的拒水性、防水防冻和防抗覆冰性能，使其用于雨天寒冷环境时仍保持优良性能；根据试验，将本发明的外管置于暴雨中，拒水性能是普通船板冲压件的2-3倍；将本发明的外管外置于零下3-15℃的环境中，雨水后冲压件板表面不易结冰。另外，本发明附着乳液中，锑掺杂氧化锡纳米晶、纳米二氧化钛、纳米碳化硅能等成分的加入使冲压件板表面具有很好的抗静电性和吸收隔热性，且具有防霉杀菌和防污性，还能提高其耐磨损性，获得了意想不到的技术效果。

具体实施方式

实施例1

本实施例是一种用于汽车零件加工的冲压件高强钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.04%，Cr：8.3%，Mn：4.7%，Ni：2.1%，Mo：1.2%，Co：0.241%，Si：0.19%，Ti：0.097%，Cu：0.52%，W：0.11%，Ca：0.15%，Re：0.15%，B:0.031%，Se：0.12%，Nb：0.025%，S：0.015%，P：0.021%，稀土元素：0.55%，其余为Fe和不可避免杂质；所述稀土元素的组分质量百分比为：铈：8%，镨：4%，钕：6%，钆：3%，镝：5%，余量为镧，以上各组分之和为100%。金相组织为回火马氏体+逆转变奥氏体的复相组织，厚度1/4处屈服强度705MPa，屈强比0.74，延伸率31%，-80℃夏比冲击试验纵向冲击吸收能量为131J、137J、135J；厚度1/2处屈服强度701MPa，屈强比0.74，延伸率30%，-80℃夏比冲击试验纵向冲击吸收能量为123J、124J、126J。

本实施例冲压件板表面喷涂有防抗覆冰附着乳液，防抗覆冰附着乳液的质量百分比组分为：4-甲基环己基异氰酸酯：12.7%，氨基甲酸乙酯：15.5%，α-亚麻酸：2.3%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯：2.3%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：8.5%，过氧化苯甲酰：3.2%，丙烯酸丁酯：5.3%，2-羟基-1,2-二苯基乙酮：4.7%，锑掺杂氧化锡纳米晶：2.8%，纳米二氧化钛：1.3%，纳米碳化硅：2.1%，乙烯-醋酸乙烯：4.5%，聚氧乙烯脂肪醇醚：4.7%，聚二甲基硅氧烷：3.1%，聚醚改性硅油：1.7%，助溶剂：6.4%，附着力促进剂：5.6%，有机氟防水剂：余量。

实施例2

本实施例提供一种用于汽车零件加工的冲压件高强钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.04%，Cr：8.3%，Mn：4.7%，Ni：2.1%，Mo：1.2%，Co：0.241%，Si：0.19%，Ti：0.097%，Cu：0.52%，W：0.11%，Ca：0.15%，Re：0.15%，B:0.031%，Se：0.12%，Nb：0.025%，S：0.015%，P：0.021%，稀土元素：0.55%，其余为Fe和不可避免杂质；所述稀土元素的组分质量百分比为：铈：8%，镨：4%，钕：6%，钆：3%，镝：5%，余量为镧，以上各组分之和为100%。金相组织为回火马氏体+逆转变奥氏体的复相组织，厚度1/4处屈服强度715MPa，屈强比0.72，延伸率29%，-80℃夏比冲击试验纵向冲击吸收能量为132J、138J、134J；厚度1/2处屈服强度712MPa，屈强比0.73，延伸率28%，-80℃夏比冲击试验纵向冲击吸收能量为123J、128J、126J。

本实施例冲压件板表面喷涂有防抗覆冰附着乳液，所述防抗覆冰附着乳液的质量百分比组分为：4-甲基环己基异氰酸酯：12.8%，氨基甲酸乙酯：15.6%，α-亚麻酸：2.4%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯：2.5%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：8.6%，过氧化苯甲酰：3.3%，丙烯酸丁酯：5.4%，2-羟基-1,2-二苯基乙酮： 4.8%，锑掺杂氧化锡纳米晶：2.9%，纳米二氧化钛：1.4%，纳米碳化硅：2.2%，乙烯-醋酸乙烯：4.7%，聚氧乙烯脂肪醇醚：4.9%，聚二甲基硅氧烷：3.2%，聚醚改性硅油：1.8%，助溶剂：6.6%，附着力促进剂：5.7%，有机氟防水剂：余量。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种用于汽车零件加工的冲压件高强钢，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C≤0.04%，Cr：8.3-9.5%，Mn：4.7-4.8%，Ni：2.1-3.3%，Mo：1.2-2.3%，Co：0.24-0.31%，Si：0.19-0.21%，Ti：0.097-0.099%，Cu：0.52-0.54%，W：0.11-0.16%，Ca：0.15-0.17%，Re：0.15-0.19%，B:0.031-0.033%，Se：0.12-0.16%，Nb：0.025-0.027%，S：0.015-0.025%，P：0.021-0.023%，稀土元素：0.55-0.67%，其余为Fe和不可避免杂质；

2.如权利要求1所述的用于汽车零件加工的冲压件高强钢，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.04%，Cr：8.3%，Mn：4.7%，Ni：2.1%，Mo：1.2%，Co：0.241%，Si：0.19%，Ti：0.097%，Cu：0.52%，W：0.11%，Ca：0.15%，Re：0.15%，B:0.031%，Se：0.12%，Nb：0.025%，S：0.015%，P：0.021%，稀土元素：0.55%，其余为Fe和不可避免杂质；

所述稀土元素的组分质量百分比为：铈：8%，镨：4%，钕：6%，钆：3%，镝：5%，余量为镧，以上各组分之和为100%。

3.如权利要求1所述的用于汽车零件加工的冲压件高强钢，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.03%，Cr：9.5%，Mn：4.8%，Ni：3.3%，Mo：2.3%，Co：0.31%，Si：0.21%，Ti：0.099%，Cu：0.54%，W：0.16%，Ca：0.17%，Re：0.19%，B: 0.033%，Se：0.16%，Nb：0.027%，S：0.025%，P：0.023%，稀土元素：0.67%，其余为Fe和不可避免杂质；

所述稀土元素的组分质量百分比为：铈：10%，镨：9%，钕：12%，钆：7%，镝：6%，余量为镧，以上各组分之和为100%。

4.如权利要求1或2或3所述的用于汽车零件加工的冲压件高强钢制成的冲压件，其特征在于：所述冲压件板表面喷涂有防抗覆冰附着乳液，所述防抗覆冰附着乳液的质量百分比组分为：4-甲基环己基异氰酸酯：12.7-12.8%，氨基甲酸乙酯：15.5-15.6%，α-亚麻酸：2.3-2.4%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯：2.3-2.5%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：8.5-8.6%，过氧化苯甲酰：3.2-3.3%，丙烯酸丁酯：5.3-5.4%，2-羟基-1,2-二苯基乙酮：4.7-4.8%，锑掺杂氧化锡纳米晶：2.8-2.9%，纳米二氧化钛：1.3-1.4%，纳米碳化硅：2.1-2.2%，乙烯-醋酸乙烯：4.5-4.7%，聚氧乙烯脂肪醇醚：4.7-4.9%，聚二甲基硅氧烷：3.1-3.2%，聚醚改性硅油：1.7-1.8%，助溶剂：6.4-6.6%，附着力促进剂：5.6-5.7%，有机氟防水剂：余量。

5.如权利要求4所述的用于汽车零件加工的冲压件高强钢制成的冲压件，其特征在于：所述冲压件板表面喷涂有防抗覆冰附着乳液，所述防抗覆冰附着乳液的质量百分比组分为：4-甲基环己基异氰酸酯：12.7%，氨基甲酸乙酯：15.5%，α-亚麻酸：2.3%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯：2.3%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：8.5%，过氧化苯甲酰：3.2%，丙烯酸丁酯：5.3%，2-羟基-1,2-二苯基乙酮：4.7%，锑掺杂氧化锡纳米晶：2.8%，纳米二氧化钛：1.3%，纳米碳化硅：2.1%，乙烯-醋酸乙烯：4.5%，聚氧乙烯脂肪醇醚：4.7%，聚二甲基硅氧烷：3.1%，聚醚改性硅油：1.7%，助溶剂：6.4%，附着力促进剂：5.6%，有机氟防水剂：余量。

6.如权利要求4所述的用于汽车零件加工的冲压件高强钢制成的冲压件，其特征在于：所述冲压件板表面喷涂有防抗覆冰附着乳液，所述防抗覆冰附着乳液的质量百分比组分为：4-甲基环己基异氰酸酯：12.8%，氨基甲酸乙酯：15.6%，α-亚麻酸：2.4%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯：2.5%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：8.6%，过氧化苯甲酰：3.3%，丙烯酸丁酯：5.4%，2-羟基-1,2-二苯基乙酮： 4.8%，锑掺杂氧化锡纳米晶：2.9%，纳米二氧化钛：1.4%，纳米碳化硅：2.2%，乙烯-醋酸乙烯：4.7%，聚氧乙烯脂肪醇醚：4.9%，聚二甲基硅氧烷：3.2%，聚醚改性硅油：1.8%，助溶剂：6.6%，附着力促进剂：5.7%，有机氟防水剂：余量。