[發明專利]一種添加Ce元素的無涂層增強抗高溫氧化熱沖壓成形鋼

在審

• 申請號: 202210189772.9
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114540712A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 趙巖;孫岱;劉雷;汪健;王揚衛;桂林濤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學重慶創新中心
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/28;C22C38/32;C22C38/34;C22C38/38;C21D8/02;C22C33/04
• 代理公司: 重慶智慧之源知識產權代理事務所(普通合伙) 50234
• 代理人: 高彬

本發明提供一種添加Ce元素的無涂層增強抗高溫氧化熱沖壓成形鋼，以質量百分數計，其包含如下合金組分：C：0.2－0.4％，Si：1.3－2.0％，Mn：1.0－1.8％，Al：≤0.05％，Cr：0.15－1.5％，Ti：0.01～0.15％，B：0.0008～0.004％，Ce：0.0002－0.01％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量為Fe以及不可避免的雜質。本發明可以抑制熱沖壓成形鋼高溫下疏松氧化皮的生成，防止模具的損壞、產品表面傷紋的產生，減免拋丸工序直接涂裝后的漆膜附著力等同于現有涂層產品與拋丸后無涂層產品的水平，減少工序降低了生產成本并提高了尺寸精度，在保證強度的前提下顯著增強了韌性，可以滿足熱成形鋼高溫抗氧化性和力學性能的需求。

技術領域

本發明應用于鋼鐵材料技術領域，具體涉及一種添加Ce元素的無涂層增強抗高溫氧化熱沖壓成形鋼。

背景技術

使用超高強度鋼是實現汽車輕量化的重要途徑，是用于汽車車身結構用途的強度最大的鋼之一，拉伸強度達到1500MPa，其采用熱沖壓的方式直接加工成形，主要應用于汽車高強度、難成形零部件的生產，能避免冷成形難以成形、回彈大、零件尺寸和形狀穩定性變差等缺點。但是隨著強度性能的提高，超強鋼板的成形性能顯著降低，鋼在加熱時表面的鐵及合金元素與空氣介質中的氧、二氧化碳及空氣中的水分等反應形成氧化膜，即為氧化現象。鋼板表面形成的氧化膜在成形過程中容易脫落，并在模具與鋼板之間形成磨粒磨損，不僅影響鋼板的精度及美觀，而且會造成模具表面受損，降低模具的使用壽命，且在膜破裂過程中誘發鋼板本體開裂形成裂紋源，使鋼板存在質量隱患。同時，由于表面疏松的氧化鐵皮不利于后續的漆裝處理，還需要噴丸設備消除表面氧化鐵皮，噴丸會造成零件表面變形，進一步增加了生產成本。

為了解決成形鋼高溫抗氧化性的問題，目前主要存在兩種解決方案：一是采用鍍層技術，二是采用非鍍層技術。對于鍍層技術而言，鍍層技術可以防止成形過程中表面氧化和脫碳，還能提高漆裝后的防腐蝕性能，但同時也增加了生產工序，提高了生產成本。對于非鍍層技術，其主要通過設計和調控合金元素及成分配比來改善熱沖壓成形鋼的高溫抗氧化性，但該技術目前研究甚少，商業應用程度不及鍍層技術，且目前非鍍層技術主要進行成型方法、強度、氧化程度等研究，但是對于鋼板附著力沒有進行過研究。中國CN109972061A公開了一種熱沖壓成形用抗氧化超高強鋼板及低溫熱成形工藝，該專利技術通過擴大奧氏體區元素C和Mn的加入，Mn的含量提高至6—8％，進而顯著降低奧氏體化加熱溫度，由此減輕鋼板的高溫氧化程度，同時通過精確計算和參考試驗確定了合適的Cr、Si、Al合金元素添加量，在降低奧氏體化溫度的同時大大提高了鋼板的高溫抗氧化性能，最終能得到的熱沖擊成形鋼板的屈服強度不低于1400MPa，抗拉強度不低于1700MPa，延伸率大于10％。但是Mn是易氧化元素，大量的Mn顯然會降低鋼的抗氧化性，鋼板氧化增重＜0.5g/m²，氧化層厚度≤8μm，而且對焊接附著力等性能不利。專利CN111926248A公開了一種添加Ce合金的熱沖壓成形鋼及熱沖壓成形工藝，其通過添加Ce(0.03～0.08％)元素來促進富Si氧化層的迅速形成，從而實現改善表面氧化層結構，并嚴格控制氧化層厚度，得到的氧化層厚度較薄。該專利技術的Ce元素含量過高，不但容易造成結晶器水口堵塞，無法實現鋼的連續澆鑄，而且降低加工性，提高生產成本。

可見現有技術中高溫抗氧化性、漆膜附著力、韌性等性能難以同時實現，為了解決上述問題，本發明在現有技術的基礎上進行研究，增強了熱沖壓成形鋼高溫抗氧化性及韌性，尤其是熱成形后不用拋丸直接涂裝就能保證漆膜附著力合格。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的上述問題，提供一種添加Ce元素的無涂層增強抗高溫氧化熱沖壓成形鋼，針對現有技術中鋼難以同時解決高溫抗氧化性、高漆膜附著力、高韌性等問題，并能實現熱沖壓成形后免拋丸直接涂裝的問題進行研究，降低了生產成本，從而滿足高端市場的需求。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案實現的：