[發明專利]激光拼焊后用于整體熱沖壓成形的強塑鋼板及生產方法

有效

• 申請號: 202110097411.7
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112962021B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 夏明生;張洪波;鄺霜;趙光;劉春雨;張賽娟;楊峰;李桂蘭;牛星輝
• 申請（專利權）人: 唐山鋼鐵集團有限責任公司;河鋼股份有限公司唐山分公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/26;C22C38/38;B21D22/02;C21D8/02
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 趙幸

本發明公開激光拼焊后用于整體熱沖壓成形的強塑鋼板及生產方法，所述鋼板化學成分組成及重量百分含量為：C：0.060～0.12%，Si≤1.2%，Als≥0.02%，其中0.030%≤Si+Als≤1.35%，Nb≤0.020%，Mn：1.6～2.2%，Mo≤0.25%，Cr≤0.65%，其中1.70%≤Mn+Mo+Cr≤3.1%，P≤0.020%，S≤0.005%，N≤0.0030%，余量為Fe和不可避免的雜質。所述生產方法包括熱軋、酸洗冷軋和連續退火工序。本發明通過添加Mn、Cr、Mo等元素實現了激光拼焊原料板在熱沖壓成形后組織均勻且具有優異的性能，抗拉強度≥550MPa，強塑積≥15.3GPa·%，具有良好的強度和塑性組合。

技術領域

本發明屬于鋼鐵產品生產技術領域，具體涉及激光拼焊后用于整體熱沖壓成形的強塑鋼板及生產方法。

背景技術

為了降低車身自重減少能源消耗和尾氣排放，在汽車的結構設計中，輕量化是實現汽車節能減排的重要手段，目前輕質合金以及塑料等材料逐步得到應用，但是，高強鋼及超高強鋼仍然是實現汽車輕量化的重要途徑。但是，隨著材料強度的提高，鋼板在室溫下的冷成形非常困難也存在很多缺點，如零件尺寸精度難控制以及沖壓模具磨損嚴重等。而熱沖壓成形技術的誕生，可以很好地解決了上述技術難題。

熱沖壓成形是將具有高淬透性的鋼板坯料加熱到奧氏體化保溫一定的時間，隨后通過輸送裝置將板料送入帶有冷卻系統的模具內沖壓成形并保壓淬火，最終獲得高強度的沖壓零件，目前可以生產的成品零件強度高達2000MPa，但該類級別的鋼種基本上處于試驗和性能評估階段，而大規模使用的則是1500MPa級別的，即22MnB5，成品零件的基體組織為馬氏體，但隨著材料強度的提高，其塑性會相應降低。在汽車構件中，通常是一種復雜的載荷條件，有些零部件，如B柱加強件，在服役過程中，就需要熱成形零件不僅要具有高的強度以較大程度地抵御碰撞沖擊變形，同時也需要良好的韌性以吸收碰撞能量，減低碰撞沖擊對駕乘人員的傷害。目前行業同類鋼板熱成形后的抗拉強度一般在1000MPa以下，強塑積在12GPa.%以下，難以滿足下游用戶的需求。因此，在熱沖壓成形領域，需要具有超高強度且局部高塑性的熱成形零件以同時滿足汽車輕量化和碰撞安全性兩方面的需求。

激光拼焊技術，即將不同力學屬性或不同厚度的高強鋼拼焊到一起，然后進行熱沖壓成形，搭配使用高塑性熱成形鋼實現零件的高強度和高塑性，由于該技術過渡區的范圍容易控制，進而能保證整體性能，目前汽車行業絕大部分采用激光拼焊技術。

關于用于拼焊用途的熱沖壓成形用鋼開發，行業內目前存在的技術困難為：1）如何保證熱沖壓后的板材或零件具有更高的強塑積，進而實現在車身碰撞過程中抵抗變形，并在變形中充分吸收碰撞能量，即用鋼的設計優化和強塑性能的提升；2）從改善車身安全性角度出發，針對不同結構的安全性設計要求，要求熱成形后的材料強度范圍更寬以供選擇，從而可以抵抗不同碰撞時的材料的有效變形。

專利CN108707825A一種550MPa級熱沖壓成形用高塑性鋼板的生產方法中給出了一種低C低Mn含Nb的成分設計體系，生產出強度在550MPa級別左右的熱沖壓成形用途鋼板，但該成分由于淬透性元素不足，因此對加工過程中的加熱工藝和冷卻速率要求高，否則難以滿足相應的組織和性能要求，且只能由于生產強度級別相對較低的熱沖壓用鋼。

美國專利US2010/0221572 （Steel, for hot forming or quenching in atool, having improved ductility）中給出了一種低C含Ti的熱沖壓成形鋼生產方法，熱沖壓后性能在500MPa以上，但由于基體組織中鐵素體為等軸狀，因此也很難以獲得高的抗拉強度。

美國專利US2018/0202017（Steel Material For Hot Stamp Forming, HotStamp Forming Process And Hot Stamp Formed Member）中給出了含Ti的成分設計，而Ti在高溫凝固過程中易生成TiN，不利于韌性，同時無法滿足淬火后抗拉強度在1000MPa以下的應用場合。