[發明專利]一種定制溫熱成形中錳鋼件的變厚度方法

有效

• 申請號: 201610668540.6
• 申請日: 2016-08-15
• 公開（公告）號: CN106191676B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 常穎;李曉東;王存宇;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;C22C38/08;C22C38/18;C22C38/12;C22C38/02;C22C38/16;C22C38/14;C22C38/06;B21C37/02
• 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

本發明屬于溫熱沖壓成形技術領域，尤其涉及一種定制溫熱成形中錳鋼件的變厚度方法。

背景技術

為了實現汽車的輕量化、低成本、節能和提高汽車安全性，當前最常用和有效的方法就是采用超高強度鋼板，而為了鋼板成形后減少焊接的數量、省去螺栓連接接頭中的墊板和獲得鋼件合理的板厚分布等，科研人員提出了軋制變厚度鋼板(Tailor Rolling Blank，TRB)的制備方法，比如中國專利公開號為：CN1850375A《變厚度鋼板的連續軋制方法》所描述的技術，將板材在連續軋制過程中調整厚度，制備具有厚度梯度變化的汽車板材；在TRB板材過渡區研究方面，比如中國專利公開號為：CN103926834A《一種變厚度帶材過渡區的曲線過渡方法》所描述的技術，設計了具有連續光滑且形狀可調的變厚度過渡區；德國Mubea公司已實現了高平整度、高精度和各種不同板厚間可以平滑過渡的汽車高強鋼板材；德國亞琛工業大學已經研制出了一套完備的柔性軋制連續變截面技術的控制系統，能夠精確控制進料速度、軋制力、軋制速度等。哈爾濱工業大學為TRB板材的熱沖壓工藝進行仿真和試驗分析，研究沖壓過程中的保壓時間和保壓力對TRB鋼件性能的影響等等。

目前，所有TRB板材的制備都規劃在軋鋼過程中，在對其進行溫熱成形工藝處理時，奧氏體化加熱和保溫是不可或缺的重要步驟，奧氏體加熱溫度的高低和保溫時間的長短直接影響鋼板組織結構的細化或粗化，具有不同厚度的TRB板材在奧氏體化保溫過程中因相同的保溫時間使得板材較薄區域容易發生保溫過長而組織粗化、較厚區域容易發生保溫不足而受熱不均的現象，導致鋼件力學性能受到破壞?；诖耍绾伪苊鉁責岢尚芜^程中奧氏體化受熱不均問題是解決TRB板材溫熱成形工藝的關鍵。

發明內容

根據上述提出的傳統的TRB板材在溫熱成形之前制備完成，導致其不同厚度板材在溫熱成形工藝中的奧氏體保溫時間很難協調的技術問題，而提供一種定制溫熱成形中錳鋼件的變厚度方法。本發明的發明構思基于第三代汽車超細晶中錳鋼，該鋼種已問世并產業化生產，其具有抗氧化能力強等優勢，為汽車超高強鋼的性能提升帶來了希望。如，中國專利公開號為：CN104726762A《一種無硼中錳鋼溫熱成形方法》所描述的技術，與22MnB5為代表的熱成形硼鋼相比，具有組織細化的中錳鋼成形溫度低(450℃-700℃)，同時，由于錳元素的含量增加使得該鋼種具有較寬的過冷奧氏體區域，淬火速率的要求明顯降低，冷卻方式的選擇靈活多樣。

本發明主要將溫熱成形工藝與變厚度板材制備工藝結合，首先，將等厚度板材加熱到奧氏體化溫度并保溫后，實現板材受熱均勻；然后，將待用鋼件轉運到軋輥上，調節軋輥間距，軋制出變厚度的板材；最后，轉運到沖壓模具上進行沖壓成形并淬火。本發明不但可以避免因板材厚度不等而造成組織不均，而且針對一定形狀的成形件，利于準確控制厚度分布的尺寸。

本發明采用的技術手段如下：

一種定制溫熱成形中錳鋼件的變厚度方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、選取中錳鋼板為待用鋼件，厚度在1.2mm-1.8mm之間，所述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、將待用鋼件加熱至完全奧氏體化，升溫速率不低于10℃/s，加熱溫度在800℃-900℃之間，保溫3-5分鐘；

S3、將待用鋼件轉運到軋輥上，調整軋輥間距進行軋制，以獲得變厚度鋼件，厚度在0.5mm-1.8mm之間；

S4、將軋制后的待用鋼件轉運到沖壓模具上進行沖壓成形并淬火，成形溫度保持在450℃-700℃之間，冷卻速率不低于5℃/s，得到變厚度的、具有預設形狀的中錳鋼件。

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S3中將變厚度鋼板的軋制置于溫熱成形工藝中，且待用鋼件在軋制過程中，軋輥間距可根據預設的待用鋼件厚度進行連續變化的調節。