[發明專利]一種低成本、柔性化熱成形超高強鋼結構件的調控方法

有效

• 申請號: 201710627412.1
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107309273B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 姚圣杰;馮磊;趙洪運
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21D37/16;B21D22/02;B21D53/88;B21D35/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

本發明涉及一種低成本、柔性化熱成形超高強鋼結構件的調控方法，該方法利用低成本原材料，通過簡單的預軋制形變處理，獲得合適的形變組織、織構及內能狀態，配合后續的加熱路徑調控以及加熱后熱成形、冷卻路徑的調控，實現熱沖壓成形結構件的多尺度和多相化調控，從而實現單一成分坯料的多種性能調節，具有柔性化調控的優勢，調控高溫微觀組織，實現其超細化及(或)多樣化制備。

技術領域

本發明涉及一種低成本、柔性化熱成形超高強鋼結構件的調控方法，屬于鋼鐵冶煉領域。

背景技術

汽車輕量化以及安全性的雙重要求，促使高強以及超高強鋼在白車身上的應用比例越來越大，甚至連曾經以輕量化著稱的Audi A8等豪華型全鋁汽車，在2017年也放棄之前的策略，回歸采用鋼鐵材料，極大程度的采用超高強熱成形鋼，熱成形鋼材加熱前抗拉強度就已達到500-800MPa，加熱成形后則提高至1300-1600 MPa，為普通鋼材的3-4倍。因此由熱成型鋼板制成的車身極大的提高了車身的抗碰撞能力和整體安全性，在碰撞中對車內人員會起到很好的保護作用。據統計新款Audi A8整車的鋼材用量將達到40%，其中17%的車身構件將由熱成形超高鋼來替代。其主要原因在于該類超高強鋼的強度重量比明顯優于“最先進”且昂貴的鋁合金材料，另一方面從所使用材料的全壽命周期成本評價，鋼鐵材料當之無愧為一種綠色環保材料，而實際上鋁合金雖然具有顯著的輕量化效果，但是據考證生產鋁釋放出的溫室氣體超過鋼的四到五倍。因此，盲目的選擇替代材料替代先進高強鋼，勢必會造成巨大的、不可逆的環境問題。

現在應用最普遍的熱成形鋼，由于熱沖壓成形工藝條件的原因，生產的超高強鋼構件，普遍的抗拉強度在1500MPa左右，且延伸率在6-8%，較低的塑性在很大程度上限制了目前熱成形鋼的進一步推廣應用。為了進一步提高車輛的安全性以及輕量化的要求，亟需熱成形鋼結構件的強度級別進一步提升，且同時韌塑性等指標也能夠達到標準要求，以滿足未來乘用車發展的技術需求。

現在傳統的熱沖壓生產線均采用輥底爐加熱，加熱時間長且加熱速度慢，造成加熱過程工藝參數調控范圍窄而不利于微觀組織的優化，且生產成本居高不下；另外，為避免加熱過程中的氧化問題，坯料均采用國外進口的Al-Si涂層板，價格昂貴。若能夠以更低的成本生產強度及塑性更佳的超高強鋼結構件，則汽車輕量化效果將獲得進一步提升，且產品的惠及面更廣，市場推廣價值更大。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種低成本、柔性化熱成形超高強鋼結構件的調控方法。該方法利用低成本原材料，采取短流程、低成本熱沖壓工藝實現熱沖壓成形構件微觀組織超細化、多樣化的柔性調控，且能夠實現構件性能的顯著提升，有助于汽車車身輕量化及安全性的進一步提升。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種低成本、柔性化熱成形超高強鋼結構件的調控方法，該方法包括步驟如下：

（1）將厚度小于等于5mm的熱成形鋼板在室溫或經低溫冷卻后進行異步軋制，得到異步軋制鋼板，其中，異步軋制的異速比1:1～1:2，總壓下率30～90%；

（2）將異步軋制鋼板切割裁切成適于熱沖壓成形的坯料，然后經過快速高溫加熱至750-950℃，保溫1-3s，實現高溫微觀組織的超細化及多樣化控制，得到微觀組織調控后坯料；

（3）將步驟（2）得到的微觀組織調控后坯料迅速送至壓機模具上，合模保壓且同步冷卻，冷卻速率大于等于30℃/s，冷卻至300℃以下，實現冷卻過程中進一步微觀組織及性能的柔性化調控。

根據本發明優選的，步驟（1）中，低溫冷卻溫度為小于等于-80℃，優選的，低溫冷卻溫度為-90～-100℃；所述熱成形鋼板的厚度為3.5-4.5，成分為熱成形鋼用硼鋼化學成分，微觀組織為鐵素體或珠光體或彌散碳化物或貝氏體。

根據本發明優選的，步驟（1）中，異步軋制的異速比1:1.5～1:1.8，總壓下率50～70%。