CN116837296A - 适用于厚规格的抗氧化热成形钢的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于厚规格的抗氧化热成形钢及其制备方法，将铸坯通过热轧卷取的方式，制成厚度大于2.0mm且不高于10mm的热成形用厚规格的抗氧化热成形钢；所述铸坯按质量百分比计，由如下化学成分组成：C：0.19～0.25％、Si：1.5～2.0％、Mn：0.5～1.0％、Al：0.01～0.1％、Cr：0.6～1.5％、RE：0.001～0.01％、S：≤0.008％、P：≤0.02％，B：≤0.004％，Ti：≤0.05％，余量为Fe以及不可避免的杂质；其中0.50％≤(C+Mn/6+Cr/5+Si/24+5B)≤0.70％，2.4％≤Si+Cr≤3.3％。本发明还公开了该适用于厚规格的抗氧化热成形钢的应用，该抗氧化热成形钢无需经过表面处理能够直接进行热压成形制备热成形零件，制备得到的热成形零件具有表面质量好，氧化层厚度薄且致密的特点，能够直接用于涂装，涂装后的热成形零件表面质量好，涂层附着力达到最高级。

Description

适用于厚规格的抗氧化热成形钢的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种适用于厚规格的抗氧化热成形钢的制备方法及其应用。

背景技术

节能、环保、安全是当今汽车工业发展面临三大挑战。汽车轻量化可在不牺牲安全性能的前提下减轻车身重量、降低能源消耗，对商用车而言，还可以通过降低车身自重来提高运载能力，提升行业竞争力。在轻量化选材中，高强钢是主要途径之一。但是随着汽车用钢的强度越来越高，传统冷成型技术不容易生产形状复杂的零件，同时对模具的损害也越严重，生产的成本也会大大提高。

为了解决高强度钢难以成形的问题，热冲压成形工艺被成功开发并在大规模应用于乘用车，取得了良好的轻量化效果。而商用车一般为大型厚板零件，目前商业应用的热成形钢(22MnB5)还存在以下问题：热成形钢主要分有裸板和Al-Si涂层板，Al-Si涂层板可以阻止钢板热成形过程中氧化和脱碳，但是其容易发生粘辊，并且Al-Si涂层板的后续生产工艺被国外企业垄断。而裸板在热成形过程中表面发生严重的高温氧化，出现疏松的氧化铁皮。硬质的氧化铁皮会造成模具表面受损，降低模具的使用寿命。同时，表面疏松的氧化铁皮无法直接涂装，必须进行抛丸，而现有设备无法满足大型厚板零件的抛丸需求，只能通过手工抛丸清除氧化层，不仅污染环境，而且效率低、成本高，同时由于淬透性的问题，目前商业应用的热成形钢只能制造≤6.0mm的零件，才能保证零件心部获得马氏体，这些均限制热成形技术在大型厚板零件上的应用。

目前无涂层抗氧化热成形钢的制备过程中均是在材料制备阶段通过酸洗或者EPS等表面处理方式将氧化层清除干净，然后在零件制造阶段(即热成形阶段)再生成一层氧化层，来保证成形零件后无需表面处理直接涂装。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种适用于厚规格的抗氧化热成形钢的制备方法，旨在解决厚规格热成形过程中不能兼顾焊接性和淬透性，以及制备零件时尤其是热轧卷取后需要表面处理后才能使得成形零件后表面氧化皮不脱落的问题。本发明还提供了该抗氧化热成形钢在制备热成形零件中的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

第一方面：一种适用于厚规格的抗氧化热成形钢的制备方法，将铸坯通过热轧卷取的方式，制成厚度大于2.0mm且不高于10mm的热成形用厚规格的抗氧化热成形钢，所述抗氧化热成形钢无需经过表面处理能够直接进行热压成形。

所述铸坯按质量百分比计，由如下化学成分组成：C：0.19～0.25％、Si：1.5～2.0％、Mn：0.5～1.0％、Al：0.01～0.1％、Cr：0.6～1.5％、RE：0.001～0.01％、S：≤0.008％、P：≤0.02％，，B：≤0.004％，Ti：≤0.05％，余量为Fe以及不可避免的杂质；其中0.50％≤(C+Mn/6+Cr/5+Si/24+5B)≤0.70％，2.4％≤Si+Cr≤3.3％。

本发明提供适用于厚度≤10mm热成形零件生产的抗氧化热成形钢的成分及相匹配制备方法，热轧卷取后无需经过表面处理直接生产热成形零件，热成形后无需表面处理即可涂装，涂层附着力可达最高级。和现有产品对比，本发明省略了表面处理工序，降低生产成本，适用于大规模生产和工业化应用。

在某些具体的实施方案中，按质量百分比计，还包括Nb：0.02～0.2％、Cu：0.2～1.0％，V：0.02～0.2％中的一种或者多种。

在某些具体的实施方案中，所述制备方法具体包括炼钢、连铸、热送热装、高压水除磷、热轧和卷取，得到抗氧化热成形钢。

在某些具体的实施方案中，所述热送热装工序为：将连铸后的铸坯不用冷却到室温，检验后无质量问题在500～700℃热装至加热炉热轧前加热保温：预热温度≤1000℃，第一段加热温度为1050～1200℃，第二段加热温度1250～1350℃，加热时间3～5h，保证出炉温度1200～1300℃。

在某些具体的实施方案中，所述热轧工序具体为：开轧温度1100～1200℃，经过5～7道次粗轧，轧至厚度为30～50mm中间坯，由精轧机组进行5～7道次轧制，终轧温度850～890℃，直至轧至目标厚度。

在某些具体的实施方案中，所述卷取温度为500～580℃。

第二方面，根据前述抗氧化热成形钢在制备热成形零件中的应用。

在某些具体的实施方案中，将前述抗氧化热成形钢在惰性气体环境下，在870～950℃保温5～12min，然后快速转移至模具中进行热成形，获得热成形零件。

进一步，所述热成形零件由内到外依次包括基体，连续致密、低孔隙率的(Fe/Si/Cr/RE)O层和连续致密、低孔隙率的Fe₃O₄层，且所述(Fe/Si/Cr/RE)O层和Fe₃O₄层组成的氧化层的厚度为4.5～11.5μm。

进一步，所述热成形零件组织为：含有体积占比90％以上的马氏体，含有或不含有少量铁素体、贝氏体或残余奥氏体。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

1)本发明所提供的抗氧化热成形钢，通过加入微量的RE元素，以及结合特定比例的Si、Cr元素和特定的卷取温度，其中微量的RE元素作为形核中心促进Si、Cr氧化层的优先生成，同时结合特定的卷取温度，使得该抗氧化热成形钢表面依次形成由连续致密、低孔隙率的(Fe/Si/Cr/RE)O层、Fe₃O₄层和少量Fe₂O₃层组成的氧化层，使得该抗氧化热成形钢在卷取后无需经过表面处理即可直接用于生产热成形零件；在卷取和热成形过程中，该连续致密、低孔隙率的(Fe/Si/Cr/RE)O层不仅堵塞氧化层中氧离子向外扩散，使其向内扩散形成扩散层，增加氧化层和基体结合力，而且减缓Fe、Cr、Si等元素和O元素的接触，同时Fe₃O₄层和Fe₂O₃层在热成形过程中生成致密的Fe₃O₄，即疏松的Fe₂O₃在热成形过程中生成了致密的Fe₃O₄，大幅降低氧化层增厚，同时也保障该热成形零件的表层涂装后具有优异的附着力。

2)本发明中的抗氧化热成形钢，通过控制C、Mn、Cr、Si、B元素的含量使其满足0.50％≤(C+Mn/6+Cr/5+Si/24+5B)≤0.70％，以及结合特定比例的Si、Cr元素，保证该热成形钢具有优异的抗氧化性能，使其具有优异的淬透性和焊接性，临界冷却速度介于5～25℃/s，进而保证该抗氧化热成形钢在制备不同厚度的热成形零件时(2～10mm)其心部的马氏体组织体积占比≥90％。

3)本发明的抗氧化热成形钢的制备方法，通过设置热送热装工序：将连铸下线检查后的铸坯在500～700℃热装至加热炉，该工序通过利用连铸铸坯余热大幅度减少加热炉的再加热时间，降低氧化层的生成量，便于热轧前高压水清理干净一次氧化层，降低一次氧化皮压入基体的概率；同时在工序中将高压水除鳞时铸坯温度设置成大于1173℃(Fe₂SiO₄的熔点)，避免粘度高、和基体结合力强的固态Fe₂SiO₄层生成，便于一次氧化层的清除，降低了生产成本和保证了后续抗氧化热成形钢的表面质量。

4)成本低：一方面本发明的抗氧化热成形钢的成分设计中没有添加昂贵合金元素，从源头上降低了成本；另一方面工艺流程简单化，热轧卷取后无需经过表面处理直接生产热成形零件，热成形零件无需表面处理即可涂装，涂层附着力可达最高级，节约中间环节，环保节能，从过程中降低成本。

5)本发明的抗氧化热成形钢综合性能优越。通过调整合金成分，和现有产品相比，在强度相差不大的情况下，大幅提高热成形零件的韧性，使热成形零件具有更优异的安全性能；所制成的厚规格热成形零件的屈服强度为1000～1100MPa，抗拉强度为1450～1700MPa，延伸率为10～16％。

6)本申请中热成形用厚规格抗氧化热成形钢抗高温氧化能力优异，抗氧化热成形钢表面氧化层厚度为4.5～11.5μm，经过热成形后氧化层增厚约10％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例5中制备得到的抗氧化热成形钢的氧化层的SEM+EDS图；

图2为本发明实施例5中制备得到的抗氧化热成形钢的氧化层的XRD图；

图3为本发明实施例5中制备得到的抗氧化热成形钢在折弯测试中氧化层的状态图；

图4为本发明对比例1(22MnB5)热轧钢在折弯测试中氧化层的状态图；

图5为本发明实施5中制备得到的抗氧化热成形钢在热成形前后的氧化层厚度变化情况；

图6为本发明对比例1(22MnB5)热轧钢在热成形后得到的热成形零件的氧化层结构及厚度；

图7为本发明实施例5中制备得到的热成形零件的氧化层的SEM+EDS图；

图8为本发明实施例5中制备得到的热成形零件的氧化层XRD图；

图9为本发明实施例3中制备得到的抗氧化热成形钢在热轧后的氧化层结构示意图；

图10为本发明对比例9制得的抗氧化热成形钢的氧化层的结构示意图；

图11为本发明实施例5制得的抗氧化热成形钢、热成形零件、涂装后热成形零件以及该涂装后热成形零件进行附着力测试的实际图；

图12为本发明实施例5制得的抗氧化热成形钢心部的组织OM图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

当以范围、优选范围、或者优选的数值上限以及下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑该范围是否具体揭示。除非另外指出，本文所列出的数值范围值在包括范围的端点，和该范围之内的所有整数和分数。

除非另外说明，本文中所有的百分比、份数、比值等均是按重量计。

本文的材料、方法和实施例均是示例性的，并且除非特别说明，不应理解为限制性的。

下述实施例中，金相组织可靠性：按照《GB/T 13298-1991金属显微组织检验方法》检测；力学性能可靠性：按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第一部分：室温试验方法》检测；氧化层附着力可靠性：按照标准《ASTM B571金属涂层定性附着力测试的标准规程》；涂层附着力可靠性：按照标准《GB/T9286色漆清漆划格试验》。

本发明所提供的一种适用于厚规格的抗氧化热成形钢的制备方法，将铸坯通过热轧卷取的方式，制成厚度大于2.0mm且不高于10mm的热成形用厚规格的抗氧化热成形钢，该抗氧化热成形钢无需经过表面处理能够直接进行热成形制备零件，制备得到的热成形零件具有表面质量好，氧化层薄、连续且致密的特点，能够直接用于涂装，涂装后的热成形零件表面质量好，涂层附着力达到0级；

所述铸坯按质量百分比计，由如下化学成分组成：C：0.19～0.25％、Si：1.5～2.0％、Mn：0.5～1.0％、Al：0.01～0.1％、Cr：0.6～1.5％、RE：0.001～0.01％、S：≤0.008％、P：≤0.02％，B：≤0.004％，Ti：≤0.05％，余量为Fe以及不可避免的杂质；其中0.50％≤(C+Mn/6+Cr/5+Si/24+5B)≤0.70％，2.4％≤Si+Cr≤3.3％。

本申请中协同设计中加入微量的RE元素，以及通过控制Si、Cr元素的含量(2.4％≤Si+Cr≤3.3％)，限定特定的卷曲温度和通过控制C、Mn、Cr、Si、B元素的含量(0.50％≤(C+Mn/6+Cr/5+Si/24+5B)≤0.70％)，，再结合技术方案中的其它技术特征，使得本申请中的抗氧化热成形钢在卷取后无需经过表面处理即可直接用于生产热成形零件；同时该抗氧化热成形钢具有优异的淬透性和焊接性，临界冷却速度介于5～25℃/s，保证不同规格的(2.0～10mm)热成形零件的心部组织马氏体体积占比≥90％。

在本发明中，Cr、Si元素形成致密氧化层的关键，添加Cr、Si元素增加淬透性的同时会降低材料的焊接性，本案发明人在研究过程中发现，发明例中的成分体系中对焊接性、淬透性影响最大的为C、Mn、Cr、Si、B元素，当其满足0.50％≤(C+Mn/6+Cr/5+Si/24+5B)≤0.70％时，制备得到的抗氧化热成形钢具有优异的淬透性和焊接性，保证不同厚度，且厚度可达10mm的抗氧化热成形钢通过热成形后获得的热成形零件的心部组织马氏体体积占比≥90％。

其它主要组成元素的作用：

1)C是提高淬透性，并且是决定热成形后强度的非常重要的元素。为了得到期望强度值，必须添加0.19％以上的C；另外，C含量超过0.25％，热成形后的强度会太高，超过目标范围，而且延展性、韧性、焊接性、延迟破坏(氢脆)等性能都会降低。

2)Si影响氧化皮产生及其粘附性，加热时Si和Cr、RE元素会在表面形成一层致密氧化层，抑制氧化，降低氧化层厚度，明显减少疏松氧化层生成量；Si含量过高会降低焊接热影响区的韧性，恶化其可焊性，Si会增加钢板表面的脱碳敏感性从而降低热成形后零件整体强度。

3)Cr是影响氧化皮产生及其粘附性，加热时Si和Cr、RE会在表面形成一层致密氧化层，抑制氧化，降低氧化层厚度，明显减少疏松氧化层生成量，同时也是显著提高淬透性的元素，Cr含量过高会影响热成形零件的可焊性，并且增加合金成本。

4)RE影响氧化皮产生及其粘附性，本申请中的RE可以为Ce、Y和La等，下述实施例中采用的RE元素为Ce，该微量的RE元素作为形核中心促进Si、Cr氧化层的优先生成，使热轧板氧化层和基体之间存在致密的(Fe/Si/Cr/RE)O层。另外，含量超过0.01％的话，上述效果会产生饱和，并且会堵塞浇口，导致无法实现批量、连续生产。

5)Mn是提高淬透性、增强钢强度的有效元素，为了保证厚规格板材热成形后的强度Mn必须控制在0.5％以上；但超过1.0％的话，结合Cr、C、Si等元素含量会显著降低焊接性。

6)微量的B是提高淬透性的有效元素，还可以提高韧性，其中C、Si、Cr、Mn可以满足淬透性要求，当制备的抗氧化热成形钢的厚度≤6mm时，其可以不添加B；而当制备的抗氧化热形成钢的厚度>6mm时，其必须含有硼元素，其淬透性才能满足相关要求；当B超过0.004％的话，热轧负荷会明显增大，恶化板形质量、降低厚度精度。

7)本发明所述的钢板中的主要杂质元素为P、S，这两项杂质元素应当被控制得越少越好，由此所获得板材就越纯净。然而，根据生产过程的实际冶炼水平，将杂质元素控制得越低所产生的制造成本也就越高。综合钢材的纯净度指标和制造成本的控制，将杂质元素P和S分别设定为：P≤0.02％，S≤0.008％。

8)Ti是氮化物形成元素，和B优先形成氮化物，从而阻止BN的产生，可以确保B的固溶强化。为了得到这些效果，当添加B的时候，Ti含量必须控制在0.01％以上；但是，超过0.05％的话，热轧负荷会变大，使热轧变得非常困难的同时，也会降低韧性和塑性。

本发明所提供的一种适用于厚规格的抗氧化热成形钢的制备方法，按照所述热成形钢的最终相组成选取原料，制备所述热成形钢，该制备方法包括如下步骤：

1)冶炼：将配方量的铁水经转炉去除C、P、S、O等杂质元素，然后依次经过LF炉、RH炉精炼，得到符合要求的合金成分。

2)连铸：将前述合金成分的铁水采用连铸生产铸坯，为保证铸坯质量可投用动态轻压下和电磁搅拌系统，降低中心疏松和组织偏析风险。

3)热装送装：连铸后的铸坯不用冷却至室温，检验后无质量问题在500～700℃热装至加热炉热轧前加热保温；预热温度≤1000℃，第一段加热温度为1050～1200℃，第二段加热温度1250～1350℃，加热时间3～5h，保证出炉温度1200～1300℃。

4)热轧：热轧前对步骤3)得到的铸坯用高压水清理干净一次氧化层，然后进行热轧，开轧温度1100～1200℃，经过5～7道次粗轧，轧至30～50mm中间坯，再由精轧机组进行5～7道次轧制，终轧温度850～890℃，轧至目标厚度后在500～580℃范围内进行卷取，得抗氧化热成形钢；

在下述实施例和对比例中，热轧条件为：开轧温度1150℃，经过6道次粗轧，轧至40mm中间坯，再由精轧机组进行6道次轧制，终轧温度860℃。

5)在氮气或者氩气等惰性气体环境下，将抗氧化热成形钢在870～950℃保温5～12min，然后快速转移至模具中进行热成形，即得热成形零件。

在本发明的制备方法中，其中利用连铸坯余热大幅度减少加热炉的再加热时间，降低氧化层的生成量；通过提高热轧前的保温温度，使高压水除磷时板坯温度大于1173℃(Fe₂SiO₄的熔点)，避免粘度高、和基体结合力强的固态Fe₂SiO₄层生成，便于一次氧化层的清除，为后续获得附着力强且表面量优的热成形零件提供了技术基础。

对于制备方法中的高压水除鳞、粗轧、精轧、热成形等工序均属于本领域的常规工序，其中高压水除磷的最终作用均为将铸坯表面形成的氧化层清除干净，本领域技术人员也可以根据现有技术进行适应性调整，或者采用本领域的常规工序方法。

实施例1～5

实施例1～5分别是一种适用于厚规格的抗氧化热成形钢，按重量百分比计，各实施例的元素组成及配比，以及制备方法中的某些工艺参数列于表1和表2中。

对比例1～9

对比例1～9分别是一种适用于厚规格的热成形钢，按照表1和表2中的热成形钢不同组成成分以及工艺参数制备试验抗氧化热成形钢，其中厚度是指制备得到的抗氧化热成形钢的厚度。

表1各实施例和对比例的化学成分表(质量百分比，％)及厚度(mm)

表2各实施例和对比例的制备工艺参数

测试例：性能测试

1)力学性能测试

本申请对实施例1～5和对比例1～9中制备所得的抗氧化热成形钢，在氮气气体环境下，将其在920℃保温5～12min(4mm厚度保温时间为5min，6mm厚度保温时间为7min，8mm厚度保温时间9.5min，10mm厚度保温时间12min)，然后快速转移至模具中进行热成形，即得热成形零件，然后对其力学性能及焊接性能进行测试，结果如表3所示：

表3各实施例和各对比例中热成形零件的力学及焊接性能

从上表可知，本申请中制备得到的热成形零件，和现有产品强度基本一致情况下，本申请中的抗氧化热成形钢制备得到的热成形零件的延伸率和强塑积提高了约1倍，在碰撞或者其他破环形式下，可以吸收更多能量，具有更高的安全系数；从实施例5与对比例2、3和4的力学数据可以看到，本申请中的RE元素，Si和Cr的元素含量，以及卷取温度和出炉温度等对该热成形零件的力学性能影响不明显，但是Si和Cr的元素含量高于特定的比例范围时，其焊接性较差。而低于特定的比例范围时，其热成形时表面氧化层会出现小面积脱落，未脱落部位的附着力为3级；而通过实施例2与对比例5和6的力学数据可知，当C+Mn/6+Cr/5+Si/24+5B的元素量超过特定的数值范围时，不仅增加成本，而且降低焊接性能；对比例6低于专利中的特定的数值范围，其淬透性较差，热成形后的热成形零件的心部无法生成马氏体，强度较低。另外，本申请人还进行了将实施例4的技术方案制备10mm的抗氧化热成形钢的实验，结果其热成形后的热成形零件的心部生成马氏体的体积占比低于90％，强度较低。

同时，申请对实施例1～5制备得到的热成形零件心部的组织结构进行测试，其心部组织为：含有体积占比90％以上的马氏体，含有少量铁素体、贝氏体或残余奥氏体。其中实施例5的热成形零件心部组织的OM图如图12所示，从图中可以看出，本申请中的热成形零件的心部获得均匀细小的马氏体组织，组织成分均匀，综合性能优异。

2)氧化性能测试

对实施例1～5和对比例1～9中制备过程中抗氧化热成形钢和热成形零件的氧化层及涂层进行测试，结果如表4所示：

表4：各个实施例与对比例的氧化层及涂层性能

从上表可知，本申请中的抗氧化热成形钢，其表面的氧化层结构依次为和基体之间形成致密的(Fe/Si/Cr/RE)O层、Fe₃O₄层和少量的Fe₂O₃，保障抗氧化热成形钢表面氧化层具有优异的附着力；从实施例2与对比例3的数据可知，不加入RE元素时，其氧化层结构为与基体之间形成不连续(Fe/Si/Cr)O、Fe₃O₄层和Fe₂O₃层，以及加入的(Si+Cr)元素低于数值范围时，其仅能够生成不连续(Fe/Si/Cr/RE)O层、Fe₃O₄层和Fe₂O₃层，不连续层无法完全阻止Fe、Cr、Si等元素和O元素接触，使氧化层变厚，进而导致其在热成形过程中，出现氧化层小面积脱落，附着力差；同时从实施例5与对比例8来看，当卷取温度高于特定的温度范围时，其在生成(Fe/Si/Cr/RE)O层、Fe₃O₄层和Fe₂O₃层的同时，还在基体与(Fe/Si/Cr/RE)O层之间生成晶界氧化层，而且氧化层厚度增加，进而使得其在热成形过程中，氧化层小面积脱落，附着力为2级，因此无法直接涂装；从实施例5和对比例9来看，当出炉温度低于1200℃，热轧前高压水除磷无法清除干净一次氧化层，造成热轧过程中一次氧化层压入基体(如图10)，降低氧化层和基体的附着力；即本申请中的氧化层结构是RE元素，与特定比例的Si+Cr，以及特定的卷取温度协同发挥作用，进而使得其表面的氧化层结构依次为与基体之间形成致密的(Fe/Si/Cr/RE)O层、Fe₃O₄层和少量的Fe₂O₃，同时再结合特定的出炉温度，保障抗氧化热成形钢表面氧化层具有优异的附着力，使得该抗氧化热成形钢无需经过表面处理即可获得高表面质量的热成形零件，减少了加工工序，提高了生产效率。

同时，本申请还对实施例5中制备所得的抗氧化热成形钢的氧化层通过SEM+EDS+XRD进行测试，结果如图1和图2(其中图2中由于稀土元素Ce较少，现有XRD设备无法测试出来)所示，从图中可以看出抗氧化热成形钢表面的氧化层和基体之间形成致密的(Fe/Si/Cr/RE)O层、Fe₃O₄层和少量Fe₂O₃层，保障抗氧化热成形钢表面氧化层具有优异的附着力，如图3所示，从图中可以看出经过折弯90°后，抗氧化热成形钢表面没有氧化层脱落；而对比例1经过热轧卷取后制备得到的热轧钢，如图4所示，仅仅折弯30°，热轧板表面出现氧化层脱落。

同时对实施例5中的抗氧化热成形钢的加热前后的氧化层厚度进行测试，结果如图5所示，具体为将实施例5的配方组分和工艺制备得到的抗氧化热成形钢在条件为N₂+920℃+12min热成形后，得到的热成形零件的表面氧化层致密，增厚0.87μm，增厚＜10％；同时对对比例1中的22MnB5的热成形钢的氧化层进行测试，结果如图6，加热前没有氧化层，加热后氧化层增厚至15.66μm，并且氧化层是疏松的，极易脱落，无法直接涂装。

同时对制备得到的热成形零件的氧化层SEM+EDS+XRD进行分析，结果如图7和图8所示，从图中可以看出在热成形过程中，热轧后形成的致密连续的(Fe/Si/Cr/RE)O层，该(Fe/Si/Cr/RE)O层不仅堵塞氧化层中氧离子向外扩散，使其向内扩散形成扩散层，同时增加氧化层和基体结合力，而且减缓Fe、Cr、Si等元素和O元素的接触，保证表层生成致密的Fe₃O₄，而不是疏松的Fe₂O₃，大幅降低氧化层增厚，进而保障了该热成形零件的表层涂装后具有优异的附着力。

3)外观测试

本发明对实施例1～5和对比例1～9制备得到的抗氧化热成形钢的外观质量进行测试可知，本申请中的抗氧化热成形钢、热冲压零件、涂装后零件表面质量良好，图11为抗氧化热成形钢、热冲压零件和涂装后零件的表面图；抗氧化热成形钢的表面质量良好，无需表面处理；将抗氧化热成形钢进行热成形后得到零件表面质量良好；将该热冲压零件进行涂装处理，涂装后零件表面质量良好，对其采用划格试验测试该零件涂层附着力，可达最高级(0级)。其中对比例9制备得到的抗氧化热成形钢，其热轧板的氧化层结构如图10所示，从图中可以看出，在铁基体存在一次压入氧化层，降低了氧化层和基体的附着力，同时此氧化层为脆性相，在后续成形过程中容易造成基体开裂。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (11)

1.一种适用于厚规格的抗氧化热成形钢及其制备方法，其特征在于：将铸坯通过热轧卷取的方式，制成厚度大于2.0mm且不高于10mm的热成形用厚规格的抗氧化热成形钢，所述抗氧化热成形钢无需经过表面处理能够直接热成形；

所述铸坯按质量百分比计，由如下化学成分组成：C：0.19～0.25％、Si：1.5～2.0％、Mn：0.5～1.0％、Al：0.01～0.1％、Cr：0.6～1.5％、RE：0.001～0.01％、S：≤0.008％、P：≤0.02％、B：≤0.004％、Ti：≤0.05％，余量为Fe以及不可避免的杂质；其中0.50％≤(C+Mn/6+Cr/5+Si/24+5B)≤0.70％，2.4％≤Si+Cr≤3.3％。

2.根据权利要求1所述的适用于厚规格的抗氧化热成形钢的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，还包括Nb：0.02～0.2％、Cu：0.2～1.0％，V：0.02～0.2％中的一种或者多种。

3.根据权利要求1或2所述适用于厚规格的抗氧化热成形钢的制备方法，所述抗氧化热成形钢表面依次形成由连续致密、低孔隙率的(Fe/Si/Cr/RE)O层、Fe₃O₄层和少量Fe₂O₃层组成的氧化层，使得所述抗氧化热成形钢在卷取后无需经过表面处理即可直接用于生产热成形零件。

4.根据权利要求1所述的适用于厚规格的抗氧化热成形钢的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体包括炼钢、连铸、热送热装、加热保温、高压水除磷、热轧和卷取，得到抗氧化热成形钢。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热送热装工序为：将连铸后的铸坯不用冷却到室温，检验无质量问题后在500～700℃热装至加热炉热轧前加热保温：预热温度≤1000℃，第一段加热温度为1050～1200℃，第二段加热温度1250～1350℃，加热时间3～5h，保证出炉温度1200～1300℃。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热轧工序具体为：开轧温度1100～1200℃，经过5～7道次粗轧，轧至30～50mm中间坯，由精轧机组进行5～7道次轧制，终轧温度850～890℃，直至轧至目标厚度。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述卷取温度为500～580℃。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的抗氧化热成形钢在制备热成形零件中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，将权利要求1～7中任一项所述的抗氧化热成形钢在惰性气体环境下，在870～950℃保温5～12min，然后快速转移至模具中进行热成形，获得热成形零件。

10.根据权利要求8或9所述的应用，所述热成形零件由内到外依次包括基体，连续致密、低孔隙率的(Fe/Si/Cr/RE)O层和连续致密、低孔隙率的Fe₃O₄层，且所述(Fe/Si/Cr/RE)O层和Fe₃O₄层组成的氧化层的厚度为4.5～11.5μm。

11.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于：所述热成形零件的心部组织为：含有体积占比90％以上的马氏体，含有或不含有少量铁素体、贝氏体或残余奥氏体。