专利名称：一种改善车用ahss热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法
技术领域：
本发明涉及热冲压成形领域，具体地说是一种改善车用AHSS热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法。
背景技术：
目前，具有复杂形状的AHSS结构件因具备高强度而成为目前汽车轻量化、安全性的首选对象，制备该部件最常用的工艺是热冲压技术，即在高温奥氏体组织形态下成形。而车用结构件成形时所受外应力并非单拉或单压作用方式，原有热冲压成形工艺中尚未解决拉-压应力共同存在的部件各处成形性、强韧化性能分布不均的特征，因此，提高AHSS结构件各处的强韧化、成形性能是需要解决的一个关键问题。AHSS板材加热到奥氏体化保温出炉后，因具有一定形状要求，使其在热冲压过程中各处所受外应力不同，又因拉-压应力和作用程度不同，对部件马氏体相变的微观影响机制存在差异，从而造成部件易开裂、起皱，微观组织结构分布不均等现象出现，而该问题已成为国内外全面改善AHSS结构件强韧化的瓶颈之处，目前主要从改良钢板的角度入手，在炼钢时德国蒂森公司通过添加微量元素，如铌等，以提高钢板致密性，来满足热冲压结构件致密结构需求，但其成本也明显提高；另外，生产中微量铌容易出现成分偏析，对AHSS强韧性的改善也很局限。在公开号为200510073917.5和公开号为200910067375.9的专利中都公开了有关
热冲压件的加工方法。但均未提及如何兼顾具有复杂形状的AHSS结构件热冲压时各处受到不同外应力作用而提高其 成形性-避免开裂，以及改善其强韧性-结构致密的方法。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种改善车用AHSS热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法。本发明主要对原有的加工工艺进行了改进，在考虑高温下不同外应力对结构件各处作用前提下，解决了部件各处强韧化分布的问题。本发明采用的技术手段如下:—种改善车用AHSS热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法，其特征在于包括如下步骤:①预处理:将轧制的高强钢板经剪板机裁剪成预设的结构件板料，然后进行防氧化涂层处理，所述的防氧化层处理为在结构件板料表面刷涂防氧化涂料；②加热炉升温、保温处理:将结构件板料运至加热炉内加热，加热温度控制在850-1150°C，保温时间在 3-5min ；③急冷处理:将结构件板料取出转运，在转运过程中对高温结构件板料进行快速急冷处理，冷却速率大于40°C /S，冷却后的温度控制在结构件板料的成形温度之间，成型温度为700°C 800°C ；
④热压、保压-淬火处理:将经急冷处理后的结构件板料运至带有冷却水道的高速液压冲压机冲压成形，并保压淬火，冷却速率40-70°C /S，保压时间控制在10 20s ；⑤后期处理:将经热压、保压处理后的结构件板料再经过切边、喷丸、涂油，制成符合技术性能指标要求的结构件。作为优选，所述步骤②中加热炉的升温速率大于10°C /S。作为优选，所述步骤③中的急冷处理方式包括压缩空气冷却、氮气冷却或水雾冷却。作为优选，所述高强钢板为具有非扩散型马氏体相变特征的AHSS钢板，包括硼合金钢板。
作为优选，当所述高强钢板为硼合金钢板时，步骤②中加热炉中的加热温度控制在 890O 930O。AHSS结构件在热冲压时，其各处受到不同的外应力作用方式，即拉-压应力。改善AHSS结构件的强韧化和成形性的方式通常为一方面提升结构件各处的马氏体转化量，弥补外应力不同而带来的相含量分布不均问题；或者使板料在冲压前到达最佳冲压温度，提高板料硬化指数，优化板料冲压成形的性能。本发明对原有热冲压工艺加以改进，在结构件加热并奥氏体化保温之后，热冲压前对其进行一定降温速率的急冷处理。既保证拉应力加载区具有较高硬化指数η值，提高成形性；又满足压应力加载区形核数目增加、结构致密的增韧目的。实验表明:部件上以拉应力为主的加载区，700°C时的硬化指数η值分别高于900°C和600°C(如图1所示)，前者具有更好的成形性，在此温度附近成形，利于避免开裂、起皱等问题发生；以压应力为主的加载区，相变前达到成形温度对其新相微观组织结构影响甚少，尚可忽略；冲压前，满足一定急冷降温速率的预处理，利于获得新相组织致密的微观结构，能够实现结构件强韧化的目的。急冷降温速率以过冷奥氏体连续冷却转变曲线(即CCT曲线，如图2所示，图中I为传统降温曲线，即样件出炉后直接冲压、淬火；2为当急冷处理的冷速较低时，将导致贝氏体等第二相生成；3为本发明提出的方法，即样件出炉后以合适的降温速率大于40°C/s，进行急冷处理，然后再冲压，淬火)为参数约束，可避免贝氏体、铁素体等组织产生。而同时满足上述目的最直接的方法是热冲压前对AHSS结构件进行不低于40°C /s冷却速率的预处理，并在800°C 700°C温度范围内冲压，温度过高或过低，都得不到预期的较好强韧化和成形性的组织结构。较现有技术相比，本发明所述工艺方法制备的AHSS结构件各处强韧性和成形性及力学特性得到改善，尤其降低了冲压时开裂、起皱等问题出现的频率，而通过获得微观致密结构，使得部件强韧性得以提高，既满足部件具有期望的安全性需求，又提高了成品合格率。同时，本发明所述工艺方法，不影响其他工序的操作。另外，通过急冷处理过程的部件成形时减少了水冷能量释放，进而降低了水泵等电器的耗电量。经本发明所述的工艺方法得到的结构件热冲压淬火后，其各处的屈服强度> llOOMPa，抗拉强度> 1600MPa，延伸率7%以上。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1是温度与合金硬化指数的关系曲线。图2是过冷奥氏体连续冷却转变曲线。图3是由AHSS结构件冲压成形的防撞梁的示意图及其不同位置的金相图像:其中:图3a为由AHSS结构件冲压成形的防撞梁的示意图；图3b为图3a中(I)点采用传统工艺处理后的金相图像；图3c为图3a中(3)点采用传统工艺处理后的金相图像；图3d为图3a中(I)点采用本发明工艺处理后的金相图像；图3e为图3a中(3)点采用本发明工艺处理后的金相图像。图4是由AHSS结构件冲压成形的汽车B柱的示意图。
具体实施例方式一种改善车用 AHSS热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法，包括如下步骤:①预处理:将轧制的高强钢板经剪板机裁剪成预设的结构件板料，然后进行防氧化涂层处理；所述高强钢板为具有非扩散型马氏体相变特征的AHSS钢板，包括硼合金钢板(22MnB5)；②加热炉升温、保温处理:将结构件板料运至加热炉内加热，加热温度控制在850-1150°C，保温时间在3-5min ;其中，加热炉的升温速率大于10°C /s ;优选地，加热炉中的加热温度控制在890°C 930°C ；③急冷处理:将结构件板料取出转运，在转运过程中对高温结构件板料进行快速急冷处理，冷却速率大于40°C /s，冷却后的温度控制在结构件板料的成形温度之间，成型温度为700°C 800°C ;急冷处理方式包括压缩空气冷却、氮气冷却或水雾冷却；④热压、保压-淬火处理:将经急冷处理后的结构件板料运至带有冷却水道的高速液压冲压机冲压成形，并保压淬火，冷却速率40-70°C /s，保压时间控制在10 20s ；⑤后期处理:将经热压、保压处理后的结构件板料再经过切边、喷丸、涂油，制成符合技术性能指标要求的结构件。实施例1如图3a所示，以热成形防撞梁为例，在其上选取位置不同的6个点，制成试样进行硬度测试分析，见表I。表I传统工艺与本发明工艺对应位置处的维氏(HV)硬度值
权利要求
1.一种改善车用AHSS热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法，其特征在于包括如下步骤: ①预处理:将轧制的高强钢板经剪板机裁剪成预设的结构件板料，然后进行防氧化涂层处理； ②加热炉升温、保温处理:将结构件板料运至加热炉内加热，加热温度控制在850-1150°C，保温时间在 3-5min ； ③急冷处理:将结构件板料取出转运，在转运过程中对高温结构件板料进行快速急冷处理，冷却速率大于40°C /s，冷却后的温度控制在结构件板料的成形温度之间，成型温度为 700。。 800。。； ④热压、保压-淬火处理:将经急冷处理后的结构件板料运至带有冷却水道的高速液压冲压机冲压成形，并保压淬火，冷却速率40-70°C /s，保压时间控制在10 20s ； ⑤后期处理:将经热压、保压处理后的结构件板料再经过切边、喷丸、涂油，制成符合技术性能指标要求的结构件。
2.根据权利要求1所述的一种改善车用AHSS热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法，其特征在于:所述步骤②中加热炉的升温速率大于10°C /S。
3.根据权利要求1所述的一种改善车用AHSS热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法，其特征在于:所述步骤③中的急冷处理方式包括压缩空气冷却、氮气冷却或水雾冷却。
4.根据权利要求1所述的一种改善车用AHSS热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法，其特征在于:所述高强钢板为具有非扩散型马氏体相变特征的AHSS钢板，包括硼合金钢板。
5.根据权利要求1或4所述的一种改善车用AHSS热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法，其特征在于:当所述高强钢板为硼合金钢板时，步骤②中加热炉中的加热温度控制在 890O 930O。
全文摘要
本发明属于热冲压成形领域，公开了一种改善车用AHSS热冲压结构件强韧化和成形性的工艺方法，其特征在于包括如下步骤①预处理；②加热炉升温、保温处理；③急冷处理；④热压、保压-淬火处理；⑤后期处理。本发明有效解决了AHSS结构件在热冲压成形过程中因各处受到不同外应力方式而出现易开裂、起皱、强韧化分布不均的问题，具有热成形后组织细化的马氏体新相结构；部件各处的强韧化和成形性性能较原有工艺明显提高等优点。
文档编号B23P15/00GK103212950SQ20131014578
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者常颖, 胡平, 盈亮, 戴明华, 韩小强, 唐行辉, 卢金栋, 贾治域, 靳菲 申请人:大连理工大学