[發明專利]一種實現具有TRIP效應的中錳鋼件性能梯度分布的方法

有效

• 申請號: 201610585267.0
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN106086648B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 常穎;王存宇;李曉東;趙坤民;任大鑫;鄭國君
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C21D8/00;C22C38/08;C22C38/18;C22C38/12;C22C38/02;C22C38/16;C22C38/14;C22C38/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司21212
• 代理人: 李馨

技術領域

本發明屬于沖壓成形技術領域，尤其涉及一種實現具有TRIP效應的中錳鋼件性能梯度分布的方法。

背景技術

隨著汽車先進鋼生產工藝的改善和技術更新，現有汽車鋼已劃分為第一代、第二代和第三代。其中，中錳鋼和Q&P鋼作為第三代汽車鋼的一種，因其較好的力學性能，受到了各大汽車制造商的青睞。

關于輕量化汽車鋼材的制備以及各種性能的實現技術方面，比如中國專利公開號為：CN101638749B《一種低成本高強塑積汽車用鋼及其制備方法》所描述的技術，其原始板材具有超細的組織結構、很高的強塑積和較低的生產成本。但關于板材如何成形為汽車上所需的各種性能要求卻沒有提及。在具有性能梯度的高強鋼制備技術上，比如中國專利公開號為：CN103028645A《一種變強度分布高強鋼板材零件的熱沖壓成形方法》所描述的技術，是在熱成形之前通過將鋼板加熱不同溫度和不同保溫時間等熱處理方法來實現高強鋼板的變強度分布，屬于熱成形技術范疇，但正如該專利中所描述的，不是所有的高強鋼都可以通過調節溫區來實現性能梯度的，尤其是當某些具有TRIP效應的高強鋼，需要通過成形工藝的調控技術來實現其力學性能的最優化，而TRIP效應只局限在冷成形組織結構中，通過熱成形工藝限制了因TRIP效應引起的鋼板塑性提高，使其高塑性的優勢得不到發揮。

中錳鋼為具有TRIP效應的組織細化鋼材，既有TRIP效應的冷成形性能特征又有當前熱成形硼鋼無法超越的高塑性溫熱成形性能特征。當原始板材的亞穩奧氏體達到一定含量時，冷成形時能夠獲得明顯TRIP效應的高塑性；溫熱成形時能夠獲得超高抗拉強度≥1400MPa同時延伸率≥10％。那么，針對車用先進的中錳鋼，如何將冷成形與溫熱成形技術協調，從性能上滿足雙重成形條件下的板材性能優勢的發揮，又在工藝上實現一組模具、相同加載條件完成成形過程，在成形效果上既有高強度、高塑性的獲得，又有性能梯度的實現，是汽車鋼輕量化和安全性目標實現的技術突破。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種實現具有TRIP效應的中錳鋼件性能梯度分布的方法。

本發明采用的技術手段如下：

一種實現具有TRIP效應的中錳鋼件性能梯度分布的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、選取中錳鋼板為待用鋼件，該中錳鋼板的化學成分重量百分比為：C：0.05-0.50％；Mn：4.0-6.0％；P≤0.015％；S≤0.02％，余下為Fe及不可避免的雜質；

S2、將待用鋼件局部加熱至完全奧氏體化，升溫速率不低于10℃/s，加熱溫度在750℃-850℃之間，保溫3～5分鐘；同時，待用鋼件的非加熱區溫度不超過200℃，以保持與室溫微觀組織結構一致；

S3、將待用鋼件整體轉運到沖壓模具上進行沖壓成形并淬火，冷卻速率不低于5℃/s，得到具有一定形狀和性能梯度的中錳鋼件。

進一步地，所述步驟S1中，在所述中錳鋼板的化學成分的基礎上加入重量百分比如下的一種或多種元素：Ni：0.1-3.0％；Cr：0.2-3.0％；Mo：0.1-0.8％；Si：0.3-2.3％；Cu：0.5-2.0％；B：0.0005-0.005％；Nb：0.02-0.10％；[N]：0.002-0.25％；Ti：0.05-0.25％；V：0.02-0.25％；Al：0.015-0.060％；Re：0.002-0.005％；Ca：0.005-0.03％。

進一步地，所述步驟S1中待用鋼件的原始晶粒是由超細尺寸的亞穩奧氏體和鐵素體基體組成，其中，亞穩奧氏體含量不少于10％。

進一步地，所述步驟S2中待用鋼件的局部加熱方式為通過嵌入加熱元件的平板模具加熱。

進一步地，所述步驟S2中待用鋼件的非加熱區通過帶有冷卻裝置的銅質平板模具冷卻因待用鋼件自身導熱而導致的升溫。

進一步地，所述步驟S3中的待用鋼件的非加熱區和局部奧氏體化的溫熱區可在同一沖壓模具、同一加載力上完成成形過程，其中，沖壓模具可以具有冷卻介質，冷卻速率不低于5℃/s。

進一步地，所述步驟S3中得到的中錳鋼件具有超高強度區：抗拉強度≥1400MPa和延伸率≥10％；高塑性區：抗拉強度≥600MPa和延伸率≥30％的性能梯度分布。