[發(fā)明專利]一種激光拼焊高強鋼的溫成形制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610925708.7
• 申請日: 2016-10-24
• 公開（公告）號: CN106350741B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常穎;李曉東;王存宇;趙坤民;任大鑫;鄭國君;韓碩;王明輝
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/18;C22C38/02;C22C38/06;C22C38/32;C21D1/18;B23K26/24;B23K26/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212
• 代理人: 李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種汽車用激光拼焊高強鋼的溫成形制備方法。

背景技術(shù)

為了符合汽車輕量化和安全性的技術(shù)需求，各大汽車制造商努力從改善汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計和尋找新的替代材料兩個方面減輕汽車的重量，汽車鋼方面也跟著經(jīng)歷了第一代(包括當(dāng)前熱成形技術(shù)所用以22MnB5為主的硼鋼，以及適于冷成形的TRIP鋼、DP鋼等)、第二代(以TWIP鋼為主)至第三代(包括Q&P鋼和超細(xì)晶中錳鋼)的發(fā)展。同時，材料加工方面也相應(yīng)地推出了多種先進工藝技術(shù)，激光拼焊技術(shù)就是其中的一種，激光拼焊可以實現(xiàn)不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼板焊接在一起，以滿足零件對材料性能的不同要求，通過降低整車重量、裝配公差，減少外圍加強件數(shù)量等優(yōu)勢，利于實現(xiàn)輕量化、安全性和降低制造成本的目的，因此，激光拼焊技術(shù)在汽車的內(nèi)/外覆蓋件、結(jié)構(gòu)件制造中得到了廣闊的應(yīng)用，如圖1所示。當(dāng)前，激光拼焊鋼板大多通過冷成形工藝加工成一定形狀，使得出現(xiàn)了一些不良現(xiàn)象：成形過程中焊縫的不良移動影響板材上應(yīng)力應(yīng)變的分布，導(dǎo)致產(chǎn)品最終出現(xiàn)明顯的回彈、破裂等缺陷，而且因冷成形工藝，板材的力學(xué)性能遭到了限制，較難應(yīng)用于超高強度鋼，即抗拉強度很難超過1000MPa。

關(guān)于期望獲得抗拉強度超過1400MPa的激光拼焊鋼零件，中國專利授權(quán)公告號為：CN102162574B《一種超高強鋼激光拼焊板及成形工藝》所描述的技術(shù)，其將22MnB5鋼與適于冷成形的冷軋汽車鋼板進行激光拼焊處理，再對整個鋼件進行加熱處理，即加熱溫度在920-940℃，此溫度范圍在22MnB5鋼的Ac3溫度以上，使得22MnB5鋼形成全奧氏體組織結(jié)構(gòu)，然后急冷淬火處理，冷卻速率不低于30℃/s，22MnB5鋼最終獲得馬氏體組織結(jié)構(gòu)，制得激光拼焊熱成形高強鋼件，其中，將熱成形22MnB5鋼與適于冷成形工藝的低碳鋼、DP鋼、TRIP鋼等汽車鋼預(yù)先進行激光拼焊處理，再與硼鋼進行熱成形工藝，直接影響各種冷成形汽車鋼性能和成形性的最佳狀態(tài)。關(guān)于22MnB5鋼的奧氏體化加熱溫度(如圖2所示，在其Ac3溫度以上)，不同文獻的報道略有差別。谷諍巍等報道22MnB5鋼在950℃下保溫5分鐘獲得全奧氏體化組織結(jié)構(gòu)；He L等人指出，22MnB5鋼的奧氏體化加熱溫度在880～910℃范圍內(nèi)；Naderi M等人發(fā)現(xiàn)在950℃下奧氏體化保溫3分鐘有利于最終最大馬氏體含量的獲得；楊洪林等人報道：在工業(yè)生產(chǎn)中22MnB5鋼的奧氏體化工藝選擇在860℃～950℃，更多的是在900℃以上。因此，現(xiàn)有報道中22MnB5鋼的奧氏體化加熱溫度均明顯超過其Ac3溫度。從而，存在的問題是：從熱成形工藝來說，當(dāng)22MnB5鋼的加熱溫度超過Ac3溫度以上時，其氧化現(xiàn)象也尤為突出，常用Al-Si涂層對硼鋼進行預(yù)先防護處理，根據(jù)歐洲阿塞洛-米塔爾和韓國浦項等汽車鋼制造著名公司報道，Al-Si涂層的存在，不但影響了硼鋼焊接性能和最終的成形性能，而且涂層成分Al在焊接過程中因影響微觀結(jié)構(gòu)而對力學(xué)性能具有不良的影響；另外，全奧氏體化加熱保溫后，淬火得到的熱成形硼鋼塑性較低，工業(yè)化產(chǎn)線上獲得的熱成形硼鋼件總延伸率在6-7％左右。因此，在獲得高強度、高塑性目標(biāo)力學(xué)性能的前提下，降低加熱溫度和成形溫度，以提高鋼板的抗氧化能力；提高鋼板的淬透性，使得不必在30℃/s的急冷條件下進行淬火處理，利于增加多種冷卻方式的選擇，降低模具成本。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的當(dāng)前激光拼焊高強鋼熱成形工藝中存在的加熱和成形溫度高、因氧化現(xiàn)象嚴(yán)重而需要涂層保護處理、需要較高的淬火速率、較低塑性等技術(shù)和性能問題，而提供了一種高強度、高塑性并且性能梯度分布的激光拼焊高強鋼溫成形技術(shù)。本發(fā)明主要利用中錳鋼和22MnB5鋼兩種適于溫?zé)岢尚蔚母邚婁撨M行激光拼焊組合，通過降低加熱和成形溫度，最終使22MnB5鋼實現(xiàn)鐵素體、馬氏體或貝氏體兩相或三相新的微觀組織結(jié)構(gòu)，使中錳鋼獲得全馬氏體微觀組織結(jié)構(gòu)，從而避免了明顯氧化現(xiàn)象的發(fā)生，無需涂層處理，并且中錳鋼板較高的淬透性為多種冷卻方式提供了選擇空間，為22MnB5鋼實現(xiàn)復(fù)相組織也提供了技術(shù)保證，因此，在提升22MnB5鋼區(qū)域塑性的同時，中錳鋼區(qū)域也獲得了高強度、高塑性的力學(xué)性能，實現(xiàn)了性能梯度分布的激光拼焊高強鋼溫成形零件。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種激光拼焊高強鋼的溫成形制備方法，其特征在于包括如下步驟：