CN106987687B - 一种通过热成形-亚温淬火-配分工艺改善钢板力学性能的方法 - Google Patents

一种通过热成形-亚温淬火-配分工艺改善钢板力学性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通过热成形‑亚温淬火‑配分工艺改善钢板力学性能的方法，先将钢板以一定速率加热到Ac3以上某一温度并保温一定时间；然后转移至冲模中进行热冲压成形及淬火处理，淬至Ms和Mf之间的温度（QT1）保温一定时间；再重新加热至Ac1和Ac3间且略低于Ac3的温度并保温一段时间；接着立即快速淬火至Ms和Mf间的某一温度（QT2）并保温一段时间；然后再加热至Ms以上略高于Ms的温度保温；最后淬火至室温。本发明利用可超细化复合组织韧化的亚温淬火热处理工艺与热冲压成形工艺和淬火‑配分工艺结合形成热成形‑亚温淬火‑配分新工艺，所处理的亚共析钢是具有马氏体+粒状铁素体+残余奥氏体+马奥岛的多相组织，具有优异的力学性能，且该工艺产品生产成本低，性价比高。

Description

一种通过热成形-亚温淬火-配分工艺改善钢板力学性能的 方法
技术领域
本发明涉及一种改善钢板力学性能的方法，特别涉及一种通过热成形-亚温淬火-配分工艺改善钢板力学性能的方法。
背景技术
随着能源危机日益地加重，环境不断地恶化，节能减排已成为汽车企业面临的重大难题。因此，汽车轻量化的理念和技术应用而生，而且得到了当前汽车企业的广泛关注。
权威研究表明：若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%；汽车重量每减少100Kg，每100公里油耗可降低0.3~0.6L；汽车重量每降低1%，油耗可降低0.7%。此外，汽车重量每减掉100Kg，二氧化碳排量放可减少约5g/Km，据业内人士估计，全球汽车数量现在已达到了12亿辆，其中95%为轻型轿车。试验也表明：当钢板厚度每减少0.05mm、0.10mm、0.15mm时，车身重量可分别减少6%、12%、18%。可以看出，实现汽车的大规模轻量化对于缓解全球能源危机，改善人类的生活环境有着非比寻常的意义，目前汽车的轻量化技术主要通过以下四种途径实现：（1）采用轻质材料，如使用低密度的铝镁以及对应的铝镁合金、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等；（2）使用高强度钢板替代普通钢板，降低钢板的规格尺寸；（3）采用承载式车身，减薄车身板料厚度等；（4）优化结构设计，即对汽车车身、底盘、发动机等零部件采用有限元分析、局部加强设计等进行结构优化。
近年来，轻质材料的应用比例增加很快。据报道，塑料用量在美、德等发达国家的汽车上已经达到10%~15%；而铝、镁合金则主要以铸件或锻件的形式应用于汽车的发动机、变速器等零部件中，但由于铝、镁合金零部件的制造成本高、成形工艺复杂以及焊接性能差等原因，铝、镁合金在车身制造中并没有得到大规模的应用，虽然汽车用钢现在受到了众多新材料的挑战与冲击，但考虑到目前的技术以及其他各方面因素，在可预见的未来，高强度钢仍是汽车轻量化的主流材料。
针对上述汽车轻量化发展面临的需求和挑战，本发明通过将Speer等提出的Q&P（淬火-配分）工艺改进为IQ&P（亚温淬火-配分），并与热冲压成形工艺结合，同时引进了固溶处理的过程，形成了一种可以大幅度改善汽车用高强度钢综合性能的新工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产成本低、生产效率高、产品性价比高且可以大幅提高热冲压汽车用钢强度和塑韧性的方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：通过在逆转奥氏体区等温+Q&P工艺改善热冲压钢板的力学性能，它包括以下步骤：（1）固溶处理：先将钢板以一定的加热速率加热到Ac3以上（奥氏体化区）某一温度并保温一定时间，以使合金元素能均匀分布在奥氏体组织中；（2）第一次淬火：将钢板转移至冲模中进行热冲压成形及淬火处理，淬至Ms（马氏体相变开始温度）和Mf（马氏体相变终了温度）之间的温度（QT1）保温一定时间；（3）亚温区保温：将淬至QT1的钢板重新加热到Ac1和Ac3（铁素体和奥氏体两相区）之间略低于Ac3温度并保温一段时间；（4）亚温淬火：立即将钢板快速淬火至Ms和Mf间的某一温度（QT2）并保温一段时间；（5）配分保温：将钢板加热至Ms以上，略高于Ms温度保温，进行奥氏体稳定化元素的配分；（6）第三次淬火：将钢板淬火至室温。
所述步骤（2）中淬火到Ms和Mf之间的温度由公式VM=1-exp[a(Ms-QT1)]确定，式中VM为马氏体体积分数；a为常数，取决于材料的成分，对于碳含量1.1%以下的碳钢，a=﹣0.011；Ms为马氏体相变开始温度；QT1为冷却到达温度。淬火前先确定理论上要得到的马氏体含量，再利用上述公式计算出淬火温度QT1。
本发明采用热冲压成形+IQ&P（亚温淬火-配分）工艺，极大地改善了热冲压钢板力学性能，如果汽车车身大量地采用这种材料，可以在保证汽车原有行驶安全性、耐撞性、抗震性、舒适性及汽车本身造价不被提高的前提下，减轻汽车自身的重量，达到节省燃油，降低有害气体排放量，改善环境的目的。
附图说明
图1是本发明的热处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明具体实施方式，如附图1所示。
实施例1 实际生产中采用的材料为C-Si-Mn系钢板，其生产过程包含如下步骤：（1）固溶处理：先将钢板以一定的加热速率加热到Ac3以上150℃，并保温5min。
（2）第一次淬火：然后将钢板转移至冲模中进行热冲压成形，然后进行淬火，并淬至QT1=Ms－170℃，保温15s。
（3）亚温区保温：再将淬至QT1的钢板重新加热到Ac3－10℃，并保温3min。
（4）亚温淬火：接着立即将钢板快速淬火QT2＝Ms－180℃，并保温15s。
（5）配分保温：然后将钢板加热至Ms＋10℃，并保温90s。
（6）第三次淬火：最后将钢板淬火至室温。
实施例2 实际生产中采用的材料为C-Si-Mn系钢板，其生产过程包含如下步骤：（1）固溶处理：先将钢板以一定的加热速率加热到Ac3以上120℃，并保温8min。
（2）第一次淬火：然后将钢板转移至冲模中进行热冲压成形，然后进行淬火，并淬至QT1＝Ms－190℃，保温15s。
（3）亚温区保温：再将淬至QT1的钢板重新加热到Ac3－20℃，并保温3min。
（4）亚温淬火：接着立即将钢板快速淬火QT2＝Ms－200℃，并保温15s。
（5）配分保温：然后将钢板加热至Ms＋20℃，并保温60s。
（6）第三次淬火：最后将钢板淬火至室温。
实施例3 实际生产中采用的材料为C-Si-Mn系钢板，其生产过程包含如下步骤：（1）固溶处理：先将钢板以一定的加热速率加热到Ac3以上100℃，并保温10min。
（2）第一次淬火：然后将钢板转移至冲模中进行热冲压成形，然后进行淬火，并淬至QT1＝Ms－200℃，保温15s。
（3）亚温区保温：再将淬至QT1的钢板重新加热到Ac3－10℃，并保温3min。
（4）亚温淬火：接着立即将钢板快速淬火QT2＝Ms－210℃，并保温15s。
（5）配分保温：然后将钢板加热至Ms＋20℃，并保温45s。
（6）第三次淬火：最后将钢板淬火至室温。

Claims (4)

1.一种通过热成形-亚温淬火-配分工艺改善钢板力学性能的方法，其特征在于：通过以下步骤实现：
（1）固溶处理：先将钢板以一定的加热速率加热到Ac3以上(奥氏体化区)某一温度并保温一定时间，以使合金元素能均匀地分布在奥氏体组织中；
（2）第一次淬火：然后将钢板转移至冲模中进行热冲压成形以及淬火，并淬至Ms(马氏体相变开始温度)和Mf（马氏体相变终了温度）之间的温度（QT1）保温一定时间；
（3）亚温区保温：再将淬至QT1的钢板重新加热到Ac1和Ac3（铁素体和奥氏体两相区）之间且略低于Ac3温度并保温一段时间；
（4）亚温淬火：接着立即将钢板快速淬火至Ms和Mf之间某一温度（QT2）并保温一段时间；
（5）配分保温：然后将钢板加热至Ms以上且略高于Ms温度保温进行奥氏体稳定化元素的配分；
（6）第三次淬火：最后将钢板淬火至室温。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤（1）的保温温度为Ac3+100~150℃，保温时间为5min~10min，在亚温保温和亚温淬火前采用了固溶处理的工艺。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤（4）中第二次淬火时，淬火到Ms和Mf之间的保温温度根据第一次淬火时保温温度设置为：QT2=QT1－10℃，保温时间与第一次淬火时相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤（5）中配分温度以Ms+20℃为最佳，保温时间不宜过长或过短。
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