[發明專利]一種鋅基鍍層涂覆鋼材熱沖壓方法及熱沖壓成型構件

在審

• 申請號: 202010399764.8
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111618146A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 徐德超;李學濤;羅新龍;趙海峰;滕華湘;徐海衛;于孟;張博明;李潤昌;王彭濤;蔣光銳;王海全;巫雪松;鮑成人;張環宇;李研
• 申請（專利權）人: 首鋼集團有限公司;首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司
• 主分類號: B21D22/00
• 分類號: B21D22/00;B21D37/16;B21D37/02;C21D7/13;C21D8/02;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/32;C22C38/38;C23C2/06;C23C2/40
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

本發明提供了一種鋅基鍍層涂覆鋼材熱沖壓方法，屬于冶金材料以及熱沖壓工藝技術領域，包括以下步驟：對鋅基鍍層涂覆鋼材進行預熱；加熱預熱后的鋼材，完成鋼材的完全奧氏體化，轉移后熱沖壓成型、淬火。該熱沖壓方法能夠有效減少鋼板裂紋，降低裂紋深度，進而提升鋼板力學性能。本發明還公開一種鋅基鍍層涂覆鋼材熱沖壓成型構件。

技術領域

本發明屬于冶金材料以及熱沖壓工藝技術領域，具體的，涉及一種鋅基鍍層涂覆鋼材熱沖壓方法及熱沖壓成型構件。

背景技術

汽車“輕量化”可直接減少排放，降低油耗，是當今汽車制造業發展的主要方向和目標。高強度和超高強度鋼的使用對汽車車身輕量化具有積極有效的作用，但隨著車身用鋼強度不斷提高，其塑性出現大幅度下降、成形性能大大降低，成形過程中易產生開裂和回彈，嚴重影響零件的形狀和尺寸精度。熱沖壓成形技術利用高溫下易成型無回彈特性和模具的淬火冷卻，可獲得大于1300MPa的超高強度零件，可很好的解決冷成型易開裂、回彈嚴重等問題。

現有的熱沖壓成型方法主要有兩種，即直接熱沖壓和間接熱沖壓。直接熱沖壓方法中，鋼板直接加熱至奧氏體化溫度以上，并保溫一定時間使鋼板組織達到完全奧氏體化。之后，將加熱的鋼板轉移至成型模具并且在其中以一步成型工藝成型為成品構件并同時借助于模具的冷卻(模具的冷卻速度大于鋼板的臨界冷卻速度)實現淬硬完成馬氏體轉變。間接熱沖壓方法中，首先以多步驟成型工藝，將構件成型至幾乎完全完成(一般是預成型90％)。再將其放到加熱爐中加熱至完全奧氏體化并保溫一段時間。之后將加熱的元件轉移到元件最終尺寸的成型模具中，這里需要特別注意的是需考慮到預先成型的元件的熱膨脹。在具體的冷卻模具結束后，預先成型的元件在模具中以大于臨界冷卻速度的冷速冷卻從而達到硬化。直接熱沖壓方法更容易實現，但是僅允許生產形狀上相對簡單的零件。間接熱沖壓工藝更復雜，但是同時可以生產更復雜形狀的零件。

另外，為避免熱沖壓鋼板表面產生氧化皮和脫碳，同時使熱沖壓鋼板耐腐蝕性高，目前，用于熱沖壓成形鋼的鍍層主要包括Al～Si鍍層、Gl鍍層、GA鍍層、X～TEC鍍層和 Zn～Ni鍍層。Al～Si鍍層、Gl鍍層和GA鍍層已經商業化應用，然而很少見到X～TEC鍍層和ZnNi鍍層的商業化應用。鋅基鍍層的熱沖壓鋼板，不僅可以防止加熱過程中的表面氧化和脫碳，后續無需噴丸工序，還能提供犧牲陽極保護作用，提高漆裝后的防腐蝕性能。

然而，在直接熱沖壓過程中，鋅基鍍層的熱沖壓鋼板存在的問題是：鋼板脆化、零件產生表面裂紋并擴展至基體，導致強度降低等問題，從而影響鋼板的使用。使用間接熱沖壓工藝在隨后的成型后淬硬過程中，可減少基體裂紋的數量，但同樣無法避免裂紋，而且多步驟預成型提高了零件的生產成本。

申請號為CN108138282A的熱壓用鍍鋅鋼板和熱壓成形品的制造方法，提供一種在熱壓工序中，能夠使用于抑制LME龜裂的發生的加熱短時間化的鍍鋅鋼板，和使用該鍍鋅鋼板，進行熱壓而得到的熱壓用鍍特鋼板，其具有的特征在于，其鍍鋅層與基體鋼板的界面在基體鋼板側存在內部氧化物，能夠縮短用于抑制LME的加熱時間，未涉及沖壓成形方法。

授權號為CN107127238B的一種鋅系鍍覆鋼板或鋼帶的熱沖壓成型方法，通過使用鋼板離開退火爐時施加預冷裝置，將鋼板以大于30℃/s的冷卻速度冷卻至650～700℃，再根據零件形狀和尺寸進行落料，之后將鋼板快速轉移至模具中進行熱沖壓成形，在所述模具中以高于30℃/s的速度淬硬，熱沖壓成形溫度保持在400℃到650℃之間。可避免由于局部應力和液態金屬脆性(LME)導致的基板裂紋，用以解決目前的鋅基熱沖壓成型鋼無法避免基板裂紋的問題。此專利通過預冷卻至較低溫度進行熱沖壓，較低溫度成形增加了變形抗力，增加模具損耗成本，同時增加預冷卻裝置，提高了生產成本。

發明內容

為了解決鋅基鍍層的熱沖壓鋼板產生裂紋的技術問題，本發明提供了一種鋅基鍍層涂覆鋼材熱沖壓方法，該熱沖壓方法能夠有效減少鋼板裂紋，降低裂紋深度，進而提升鋼板強度。

本發明還公開一種鋅基鍍層涂覆鋼材熱沖壓成型構件。