用于获得梯度化性能的处理工艺及其构件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于获得梯度化性能的处理工艺，其包括以下步骤：A、准备坯材，将坯材划分为待形成硬区的区域和待形成软区的区域；B、将待形成硬区的区域加热到720℃以上，使其微观组织转变为奥氏体；C、对坯材整体进行冲压成形，并在冲压成形之后以任意冷却方式进行冷却；D、对冲压成形后得到的构件的硬区进行碳配分处理，使碳从马氏体向奥氏体中扩散；在步骤B中同时保持待形成软区的区域的温度低于720℃或在步骤D之后增加步骤E、对形成软区的区域的加热至600~720℃保温0.5?60分钟。本发明还涉及通过上述处理工艺制成的成形构件。本发明的处理工艺，模具简单，工艺可靠性好，并且能够实现软区抗拉强度900～1500MPa、延伸率大于15%，远优于现有技术的水平。
【专利说明】
用于获得梯度化性能的处理工艺及其构件
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于获得梯度化性能的处理工艺。具体而言，本发明涉及一种在同一零件上实现梯度化性能的工艺，其硬区的冲压成形工艺、热处理方法及机械性能与其软区的冲压成形工艺及热处理方法有所不同。本发明还涉及经由该处理工艺制成的构件，其同时具有机械性能不同的硬区和软区。
【背景技术】
[0002]节能减排是汽车领域迫切需要解决的问题，而汽车轻量化是实现节能减排的有效手段和途径之一。通过合理的设计和先进的成形方法可以实现汽车的轻量化。高强度钢的使用可以在实现汽车轻量化的同时保证汽车的安全性。但是高强度钢存在较低的延伸凸缘性和低的扩孔率，所以存在冲压时容易开裂以及冲压成形后零件回弹增加等问题。
[0003]为了解决高强度钢的成形问题，一种被称为热冲压成形或热成形、用来制造具有100MPa或更高的强度的车辆部件的成形方法已经被商业化。但是热成形后的零件虽然强度很高，但是延伸率很低。实际的汽车碰撞过程中，不仅要求安全件有较高的强度来有效抵挡碰撞物体侵入，而且往往对零件整体或者局部有延性和韧性的要求，以保证高的碰撞吸能性。传统的热成形用钢22MnB5很难在一次热成形的工艺下同时兼具高强度和高延性，所以为了解决这个问题，工业界开发了拼接性能技术(Tailored properties)，使单个零件由高强度和高延伸率两个不同性能的区域组合在一起，例如一个B柱，在上端具有高强度和良好的防止侵入性能，而下端具有较低强度和较好的延伸率，从而达到能量吸收的目的。拼接性能技术通常又分为拼焊板(Tailor welded Blank)技术和通过工艺实现分段/梯度强化技术两种。
[0004]拼焊板的一般做法就是在某些部位采用激光焊接的方法，将两块不同成分和不同厚度的钢板焊接在一起，经处理后获得不同的性能。异种材料和不同厚度的焊接比较困难，并且增加了生产工序并存在潜在的焊缝弱化或破坏风险。
[0005]通过工艺实现分段/梯度强化技术一般是控制零件在热冲压过程中的冷却速度，得到不同的组织而获得不同的性能。主要有控制模具的导热，包括主动冷却(CN 102212742△)，被动冷却(0附0483102(^、0附035215814丄附034096134)。0附022127424通过设计柔性可控大带冷却管道的热冲压成形模具，零件的不同区域设计不同水流速度实现不同的冷却速度。CN104831020A通过模具中的水道设计，随着冷却水在模具中留过的距离而导致温度不同，在模具中形成不均匀的温度场而实现冲压过程中的梯度控制。CN103521581A和CN103409613A均是通过在模具中的热障涂料改变零件的冷速而实现性能梯度化。
[0006]W02006/038868 Al描述了一种梯度化方法，其通过控制模具和待冲压件之间的凹槽形成空气间隙，来冷却速度。US2013/0048160A1通过在钢板奥氏体化和热冲压成形之间对需要软化的零件区域进行预冷而得到软相组织，随后经热冲压后实现零件的梯度化。
[0007]CN101861265A描述了一种用于车辆的B柱及其制造方法。其目的是设计一种具有梯度性能的B柱，在靠近B柱下端固定部存在至少30mm的软区，其制造方法是控制软区的冷却速度。
[0008]CN103878237A公开了一种高强钢热冲压成形零件加工的方法，其对热成形后的均一构件进行局部的退火，实现零件的梯度化。该方法需要设计特殊的感应加热线圈，退火温度较高，为600?1000°C，其优选温度为800°C，并且退火后空冷至100?500°C进行加工。
[0009]综上所述的各种对比专利中的方法，主要特点是在钢板奥氏体化和热成形后，通过控制软区在冷却过程中的相变获得其组织性能，通过控制不同部位的冷却速率而获得不同的强度，或通过模具冷却的设计或凹槽或预冷处理得到软区。显著的缺点是需要改变原有的模具设计，工艺稳定性差，模具寿命短，且在22MnB5的材料基础上的软区很难突破15%的延伸率。
【发明内容】
[0010]本发明涉及一种在同一零件上实现梯度化性能的工艺，其硬区的冲压成形工艺、热处理方法及机械性能与其软区的冲压成形工艺及热处理方法有所不同。本发明还涉及同时具有硬区和软区的构件，其硬区因高强度可保证小的碰撞变形，其软区因高的延伸率可保证碰撞吸能。
[0011]根据本发明的一个优选实施例，提供了一种用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤:A、准备坯材，将坯材划分为待形成硬区的区域和待形成软区的区域;B、将待形成硬区的区域加热到720°C以上，使其微观组织转变为奥氏体，同时保持待形成软区的区域的温度低于720°C;C、对坯材整体进行冲压成形，并在冲压成形之后以任意冷却方式进行冷却;D、对冲压成形后得到的构件的硬区进行碳配分处理，使碳从马氏体向奥氏体中扩散。
[0012]根据本发明的另一优选实施例，提供了一种用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤:A、准备坯材，将坯材划分为待形成硬区的区域和待形成软区的区域;B、将待形成硬区的区域加热到720°C以上，使其微观组织转变为奥氏体，同时保持待形成软区的区域的温度低于720°C;C、对坯材整体进行冲压成形，并在冲压成形之后以任意冷却方式进行冷却;D、对冲压成形后得到的构件的硬区进行碳配分处理，使碳从马氏体向奥氏体中扩散。
[0013]根据本发明的再一优选实施例，提供了一种具有梯度化性能的构件，其特征在于，所述构件通过上述优选实施例的处理工艺制成。
[0014]在本发明的一个方案中，硬区和软区的加热工艺不同(软区非全奥氏体加热)，冲压成形工艺软区与硬区一致，因此不需要模具修改，工艺可靠性好。本发明的另一种方案则是先通过冲压成形工艺形成成形构件，然后对软区单独进行热处理，对冲压模具和工艺没有任何影响。值得强调的是，本发明的两种方案所获得的软区延伸率可确保大于15%，优选为25?35%，远优于现有技术的水平。
[0015]需要说明的是，在本说明书中，性能梯度化零件包括但不限于汽车的B柱、A柱、前纵梁等。“硬区”是指零件上强度高的淬硬区域，“软区”是指零件上强度低而延伸率高的区域。以汽车B柱为例，硬区是上端需要防止碰撞侵入的区域，软区是下端需要吸收碰撞能量的区域。
[0016]软区的微观组织以面积计包括:30%至60%的残余奥氏体、40%至70%的体心立方晶体结构的马氏体或铁素体、低于3%的碳化物。软区的力学性能为:抗拉强度900?1500MPa，延伸率大于15%。
[0017]硬区的微观组织以面积计包括:3%至23%的残余奥氏体、低于2%的碳化物、其余为马氏体。硬区的力学性能为:屈服强度大于1200MPa，抗拉强度大于1600MPa，延伸率大于10%。
【附图说明】
[0018]下面将参考附图来描述本发明的优选实施例，附图中:
图1是根据本发明第一实施例的工艺路线图；
图2是根据本发明第二实施例的工艺路线图；
图3是根据本发明第三实施例的工艺路线图；
图4是根据本发明第四实施例的工艺路线图；
图5是含有硬区和软区的汽车B柱的示意图。
[0019]需要指出的是，图示中实线代表必须经历的工艺路径，而虚线代表非必须的可选工艺路径。
【具体实施方式】
[0020]下面将参考示例性实施例来更详细地描述本发明的工艺路线。以下实施例旨在解释本发明的示例性的工艺路线，本领域的技术人员应该清楚的是本发明不限于这些实施例。
[0021]根据本发明，首先可提供一种用于冲压成形的钢材，所述钢材以重量百分比计包括0.22?0.48%的C、5?9.5%的Μη、0.2?3.0%的Si+Al以及余量的Fe和不可避免的杂质，其中所述钢材为热乳卷(板)、热乳酸洗卷(板)、冷乳退火卷(板)、冷乳镀层卷(板)之一。其软区部分在冲压成形之前(方案一，硬区奥氏体化加热过程中软区温度控制)或热冲压之后(方案二，软区单独加热)经加热至600?780°C保温(其中可选择680、700、720、750°C等温度)0.5?60分钟(其中可选择1、3、5、10、20、30、40、50等时间)的热处理而获得。利用热力学软计算出两相区退火平衡时奥氏体中锰、碳及其它合金元素的变化。结合成分设计和工艺选择，软区得到残余奥氏体的体积分数在30%?60%，体积分数40%?70%的马氏体(铁素体)组织，和小于3%的碳化物。在软区的加热过程中由于碳元素和锰元素向奥氏体中扩散并富集，且合金中设计碳含量和锰含量分别已达到0.22%和5%以上，因此与现有技术的中锰钢对比，不需要达到或接近热力学平衡时奥氏体中的碳和锰含量即可形成稳定的残余奥氏体，上述加热工艺下最终实测残余奥氏体中的碳含量在0.5%以上，锰含量大于7%，奥氏体的晶粒小于2μπι或奥氏体板条厚度小于Ιμπι。钢板在变形过程中，残余奥氏体本身具有高的变形能力和韧性，且在残余奥氏体内部产生马氏体相变和/或形变孪晶有利于提高钢板的吸能性和延伸率。
[0022]本发明的钢材基于高碳中锰的成分设计，碳含量在0.22?0.48%之间，优选0.25?
0.45%，锰含量在5?9.5%之间，优选为6?8%。碳和锰都是奥氏体稳定元素，均能强烈的降低钢的奥氏体化温度和马氏体开始相变温度，在退火热处理过程中，形成奥氏体/铁素体的板条交替组织，且碳和锰配分至奥氏体中，使奥氏体稳定至室温以下，残余奥氏体本身具有高的变形能力和韧性，变形过程中还可发生TRIP效应逐渐相变为马氏体，提高钢材的强度和延性。特别地，本发明的钢材中优化的成分设计及退火工艺的钢材，其残余奥氏体具有较高的碳和锰，部分奥氏体的层错能较高，变形过程中形成形变孪晶，可进一步提高加工硬化率以及同时提高材料强度和延性。当碳和锰含量较低时，为得到较多的奥氏体，伴随其优选退火温度需提高，导致奥氏体中碳和锰含量降低和晶粒较粗大，而造成奥氏体稳定性较差，在变形过程中钢的强韧性降低。碳含量较高时，可能会形成过共析的组织，在上述加热过程中容易形成$父多的粗糖的碳化物而恶化钢的力学性能，且碳含量的进一步提尚会恶化硬区的韧性。
【申请人】发现把Mn含量控制在5?9.5%，碳含量控制在0.22?0.48%之间，能取得较好的强塑性。
[0023]根据本发明的一个优选实施例，所述钢材进一步包含以下成分中的至少一种:Cr:0.001%?5%;Mo:0.001%?2.0%；ff:0.001%?2.0%;Ti:0.0001%?0.4%；Nb:0.0001%?0.4%；Zr:0.0001%?0.4%;V:0.0001%?0.4%;Cu:0.0005%?2%;N1:0.0005%?3.0%;B:0.0001%?
0.005%。通过这些成分中至少一种与上述基本成分的组合，能进一步确保冲压构件的超高强韧性匹配，使得其机械力学性能达到:屈服强度0.5?1.2GPa，抗拉强度1.0?1.5GPa，强塑积(抗拉强度X延伸率)25GPa %以上。
[0024]根据本发明的一个优选实施例，所述钢材包括热乳钢板、冷乳钢板、或带有涂镀层的钢板。所述带有涂镀层的钢板可为锌涂镀钢板，它是在其上形成金属锌层的热乳钢板或冷乳钢板。所述锌涂镀钢板包括选自热浸镀锌(GI)、镀锌退火(GA)、锌电镀或锌-铁电镀(GE)中的一种。所述带有涂镀层的钢板亦可为在其上形成铝硅层的热乳钢板或冷乳钢板，或者有机镀层的钢板、或者带有其它合金化镀层的钢板。
[0025]下面将详细描述本发明钢材的梯度化性能处理工艺的几种优选工艺路线，其能在同一零件上实现梯度化的性能。当然，本领域的技术人员应该理解的是，本发明的工艺路线并不局限于以下描述的具体工艺路线。
[0026]工艺路线1:
首先，准备坯材，比如钢板、钢卷、或落料后的板料或经预成形的构件。坯材例如可为具有上述钢材的成分和性能的坯材。
[0027]然后，如图1所示，对坯材整体进行退火处理，其中钢板和钢卷等可在钢铁厂连续退火生产线或连续退火镀层生产线进行热处理。例如，可将坯材整体加热至600?720°C，保温0.5?60分钟，然后以任意冷却方式(比如在连退生产线的风冷、气冷，或者在热冲压的模具内冷却或空冷)，将其冷却至-100°C以上的某一温度，优选为冷却至室温。在该退火处理之后，坯材的微观组织以面积计可包括:30%至60%的残余奥氏体、40%至70%的体心立方晶体结构的马氏体或铁素体、低于3%的碳化物，其中，所述残余奥氏体中以重量百分比计包括大于等于7%的Mn以及大于等于0.5%的碳。经退火处理之后，还材的抗拉强度为900?1500MPa，延伸率达15%以上，因此该坯材在室温下即具有良好成形性能。
[0028]然后，将待形成硬区的区域加热到720?850°C，使其微观组织转变为奥氏体，同时保证待形成软区的区域在此过程中的温度低于720°C(例如，不对待形成软区的区域进行加热而将其保持在室温，或者将其加热至650°C)。在此过程中，例如，可首先将硬区感应加热至例如650°C，软区不加热(保持在室温或由于硬区加热时的热传导而上升到一个较低的温度)，然后将坯料整体置入炉温为例如7800C的炉内进行加热。对于硬区而言，从650 0C加热至780°C所需加热时间较短，比如40秒，再继而保温例如20秒以实现奥氏体组织的均匀化，则坯料整体在780 0C的炉内的时间为例如I分钟。在这I分钟内，软区由于入炉温度低，在780°(:的炉子中不能被加热到780°C，实际中只要控制在720°C以下即可。需要指出的是，传统的热成形钢材料(例如22MnB5)因奥氏体化温度远高于本发明中涉及的材料而无法在I分钟的加热时间内实现奥氏体组织的均匀化。
[0029]然后，对坯材整体进行冲压成形。硬区在全奥氏体区冲压成形后，可经由任意冷却方式(例如模具内冷却或空冷)冷却至其马氏体相变开始温度点(Ms)以下150?260°C。软区在冲压成形后，可经由与硬区一致的冷却方式进行冷却，例如模具内冷却或空冷。软区的微观组织以面积计可包括:30%至60%的奥氏体、40%至70%的体心立方晶体结构的马氏体或铁素体、以及低于3%的碳化物。
[0030]然后，对冲压成形后得到的构件(即成形构件)的硬区进行碳配分处理，例如将硬区加热到160?450 0C、保温I?10000秒，使之发生碳从过饱和的马氏体向奥氏体中扩散，致使奥氏体中富碳，从而大大提高奥氏体的稳定性，使其在室温下的残留量增加。优选的情况是，发生马氏体向奥氏体的相变，从而增大残余奥氏体化含量，提高其机械性能。此外，对软区来而言，可与硬区进行一致的碳配分处理，或者不对其进行碳配分处理(也就是说，硬区单独进行碳配分处理)。不论是否进行碳配分处理，成形构件的软区的力学性能均可达到抗拉强度900?1500MPa，且延伸率15%以上。但是为了操作简单，优选可对成形构件整体进行碳配分处理。
[0031]工艺路线2:
首先，准备坯材，比如钢板、钢卷、或落料后的板料或经预成形的构件。坯材例如可为具有上述钢材的成分和性能的坯材。
[0032]然后，如图2所示，对坯材的待形成软区和硬区的区域同时进行加热并保温0.5?60分钟，其中，待形成软区的区域加热保温温度为600?720°C，待形成硬区的区域加热保温温度为720?850°C，使其微观组织转变为奥氏体。加热保温过程中，软区的微观组织以面积计包括:30%至60%的残余奥氏体、40%至70%的体心立方晶体结构的马氏体或铁素体、低于3%的碳化物，其残余奥氏体中以重量百分比计包括大于等于7%的Mn以及大于等于0.5%的碳，而硬区包含全奥氏体组织，以及低于3%的碳化物。在此过程中，例如，可首先将硬区感应加热至例如650 °C，软区通过感应加热至例如500 °C，然后将坯料整体置入炉温为例如780 °C的炉内进行加热。对于硬区而言，从650 0C加热至780 0C所需加热时间较短，比如40秒，再继而保温例如20秒以实现奥氏体组织的均匀化，则坯料整体在780°C的炉内的时间为例如I分钟。在这I分钟内，软区由于入炉温度低，在780°C的炉子中不能被加热到780°C，实际中只要控制在720°C以下即可。
[0033]然后，对坯材整体进行冲压成形，冲压后以任意冷却方式(模具内冷却或空冷)冷却。硬区被冷却至其马氏体相变开始温度点以下150?260 °C，软区冷却至-50 °C以上的任意温度。优选地，为了方便冲压和冷却工艺的实施，成形构件整体按照硬区的冷却方式冷却，软区组织性能也可满足要求。
[0034]然后，对成形构件的硬区进行碳配分处理，例如将硬区加热到160?450°C、保温I?10000秒，使之发生碳从过饱和的马氏体向奥氏体中扩散，致使奥氏体中富碳，从而大大提高奥氏体的稳定性，使其在室温下的残留量增加。优选的情况是，发生马氏体向奥氏体的相变，从而增大残余奥氏体化含量，提高其机械性能。此外，对软区来而言，可与硬区进行一致的碳配分处理，或者不对其进行碳配分处理(也就是说，硬区单独进行碳配分处理)。不论是否进行碳配分处理，成形构件的软区的力学性能均可达到抗拉强度900?1500MPa，且延伸率15%以上。但是为了操作简单，优选可对成形构件整体进行碳配分处理。
[0035]工艺路线3:
首先，准备坯材，比如钢板、钢卷、或落料后的板料或经预成形的构件。坯材例如可为具有上述钢材的成分和性能的坯材。
[0036]然后，如图3所示，将坯材整体加热至720?850°C，保温0.5?60min，使其组织为全奥氏体组织，以及低于3%的碳化物。
[0037]然后，对坯材整体进行冲压成形，冲压成形后经任意冷却方式(模具内冷却或空冷)冷却。在冷却过程中，将待形成硬区的区域冷却至其马氏体相变开始温度点以下150?2600C，而软区冷却至-100°C以上600°C以下的任意温度。优选地，为了方便冲压和冷却的工艺实施，将成形构件整体按照硬区的冷却方式冷却，软区组织性能也可满足要求。
[0038]然后，对冲压成形后的成形构件的待形成硬区的区域进行碳配分处理，例如将硬区加热到160?450 0C、保温I?10000秒，使之发生碳从过饱和的马氏体向奥氏体中扩散，致使奥氏体中富碳，从而大大提高奥氏体的稳定性，使其在室温下的残留量增加。优选的情况是，发生马氏体向奥氏体的相变，从而增大残余奥氏体化含量，提高其机械性能。此外，对软区来而言，可与硬区进行一致的碳配分处理，或者不对其进行碳配分处理(也就是说，硬区单独进行碳配分处理)。不论是否进行碳配分处理，成形构件的软区的力学性能均可达到抗拉强度900?1500MPa，且延伸率15%以上。但是为了操作简单，优选可对成形构件整体进行碳配分处理。
[0039]然后，如图3所示，对软区单独再次进行热处理，加热至600?720°C，保温0.5?60分钟，然后以任意方式(例如空冷)冷却至室温。在该热处理后，所述钢材的微观组织以面积计包括:30%至60%的残余奥氏体，40%至70%的体心立方晶体结构的马氏体或铁素体，低于3%的碳化物，其残余奥氏体中以重量百分比计包括大于等于7%的Mn以及大于等于0.5%的碳，其力学性能达到抗拉强度900?1500MPa，延伸率15%以上。
[0040]工艺路线4:
首先，准备坯材，比如钢板、钢卷、或落料后的板料或经预成形的构件。坯材例如可为具有上述钢材的成分和性能的坯材。
[0041 ] 然后，如图4所示，将坯材整体加热至720?800°C，保温0.5?60min，使其组织为全奥氏体组织，以及低于3%的碳化物。
[0042]然后，对坯材整体进行冲压成形，冲压成形后经任意冷却方式(模具内冷却或空冷)冷却。在冷却过程中，将待形成硬区的区域冷却至其马氏体相变开始温度点以下150?260°C，而软区冷却至-1OOtC以上以上的任意温度。优选地，为了方便冲压和冷却的工艺实施，将成形构件整体按照硬区的冷却方式冷却，软区组织性能也可满足要求。
[0043]然后，如图4所示，对软区单独再次进行热处理，例如加热至600?720°C，保温0.5?60分钟，然后以任意方式(例如空冷)冷却至室温。在该热处理后，所述钢材的微观组织以面积计包括:30%至60%的残余奥氏体，40%至70%的体心立方晶体结构的马氏体或铁素体，低于3%的碳化物，其残余奥氏体中以重量百分比计包括大于等于7%的Mn以及大于等于0.5%的碳，其力学性能达到抗拉强度900?1500MPa，延伸率15%以上。
[0044]然后，对冲压成形后的成形构件的待形成硬区的区域进行碳配分处理，例如将硬区加热到160?450 0C、保温I?10000秒，使之发生碳从过饱和的马氏体向奥氏体中扩散，致使奥氏体中富碳，从而大大提高奥氏体的稳定性，使其在室温下的残留量增加。优选的情况是，发生马氏体向奥氏体的相变，从而增大残余奥氏体化含量，提高其机械性能。此外，对软区来而言，可与硬区进行一致的碳配分处理，或者不对其进行碳配分处理(也就是说，硬区单独进行碳配分处理)。不论是否进行碳配分处理，成形构件的软区的力学性能均可达到抗拉强度900?1500MPa，且延伸率15%以上。但是为了操作简单，优选可对成形构件整体进行碳配分处理。
[0045]需要指出的是，在软区的该单独的热处理过程中，例如，软区可采用比如火焰加热、感应加热、激光加热等方式加热，或者整体进入加热炉采用软硬区加热温度不同的方法处理，例如硬区上下放置防热辐射的挡板，硬区上包裹隔热材料和硬区上涂镀隔热涂层。
[0046]根据本发明的实施例，通过对硬区和软区进行不同的加热工艺(软区非全奥氏体加热)，但软区与硬区的冲压成形工艺保持一致，因此不需要模具修改，工艺可靠性好。
[0047]本发明的上述工艺路线可以用于制造任何需要梯度化性能的零部件，其包括但不限于汽车的B柱、A柱、前纵梁等。图5示出了一种通过本发明的上述处理工艺制成的包含硬区和软区的汽车B柱的示意图，其硬区是上端需要防止碰撞侵入的区域，软区是下端需要吸收碰撞能量的区域。
[0048]根据本发明的实施例，所制成的成形构件的软区的微观组织以面积计包括:30%至60%的残余奥氏体、40%至70%的体心立方晶体结构的马氏体或铁素体、低于3%的碳化物。软区的力学性能为:抗拉强度900?1500MPa，延伸率大于15%。硬区的微观组织以面积计包括:3%至23%的残余奥氏体、O?2%的碳化物、其余为马氏体。硬区的力学性能为:屈服强度大于1200MPa，抗拉强度大于1600MPa，延伸率大于10%。
[0049]以上描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应该明白的是，在不脱离本发明构思的前提下进行的任何可能的变化或替换，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤: A、准备坯材，将坯材划分为待形成硬区的区域和待形成软区的区域； B、将待形成硬区的区域加热到720°C以上，使其微观组织转变为奥氏体，同时保持待形成软区的区域的温度低于720°C ; C、对坯材整体进行冲压成形，并在冲压成形之后以任意冷却方式进行冷却； D、对冲压成形后得到的构件的硬区进行碳配分处理，使碳从马氏体向奥氏体中扩散。2.如权利要求1所述的用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，在步骤A之后且步骤B之前还包括以下步骤:对坯材整体进行退火处理，即将坯材整体加热至600?720°C，保温0.5?60分钟，然后以任意冷却方式将其冷却至室温。3.如权利要求2所述的用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，在步骤B中使待形成软区的区域的温度保持为720 °C以下。4.如权利要求1所述的用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，在步骤B中对坯材的待形成软区和硬区的区域同时进行加热并保温0.5?60分钟，其中，待形成软区的区域加热保温温度为600?720°C，待形成硬区的区域加热保温温度为720?850°C。5.如权利要求1-4中所述的用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，在步骤C中，将硬区冷却至其马氏体相变开始温度点以下150?260°C，软区冷却至-100°C以上的任意温度。6.如权利要求1-4中任一项所述的用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，在步骤D中将硬区加热到160?450 °C、保温I?10000秒。7.如权利要求1-4中任一项所述的用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，在步骤D中，对软区也进行与硬区进行一致的碳配分处理，或者不进行碳配分处理。8.如权利要求1-4中任一项所述的用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，冲压成形后得到的构件的软区的微观组织以面积计包括:30%至60%的残余奥氏体、40%至70%的体心立方晶体结构的马氏体或铁素体、低于3%的碳化物，软区的力学性能为:抗拉强度900?1500MPa，延伸率大于15%;硬区的微观组织以面积计包括:3%至23%的残余奥氏体、O?2%的碳化物、其余为马氏体，硬区的力学性能为:屈服强度大于1200MPa，抗拉强度大于1600MPa，延伸率大于10%。9.一种用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤: A、准备坯材，将坯材划分为待形成硬区的区域和待形成软区的区域； B、将坯材整体加热至720?800°C，保温0.5?60min，使其组织转变为奥氏体； C、对坯材整体进行冲压成形，冲压成形后经任意冷却方式冷却； D、对冲压成形后得到的构件的硬区进行碳配分处理，使碳从马氏体向奥氏体中扩散。10.如权利要求9所述的用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，在步骤C中，将待形成硬区的区域冷却至其马氏体相变开始温度点以下150?260°C，而软区冷却至-100°C以上的任意温度。11.如权利要求9-10中任一项所述的用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，在步骤D之前或之后对软区单独进行热处理，S卩加热至600?720°C，保温0.5?60分钟，然后以任意方式冷却至室温。12.如权利要求11所述的用于获得梯度化性能的处理工艺，其特征在于，在对软区单独进行热处理之后，坯材或冲压成形构件的微观组织以面积计包括:30%至60%的残余奥氏体，40%至70%的体心立方晶体结构的马氏体或铁素体，低于3%的碳化物，其残余奥氏体中以重量百分比计包括大于等于7%的Mn以及大于等于0.5%的碳，其力学性能达到抗拉强度900?1500MPa，延伸率15%以上。13.—种具有梯度化性能的构件，其特征在于，所述构件通过权利要求1-12中任一项所述的处理工艺制成。14.如权利要求13所述的构件，其特征在于，所述构件包括汽车的B柱、A柱、前纵梁。15.如权利要求13-14中任一项所述的构件，其特征在于，所述构件的软区的微观组织以面积计包括:30%至60%的残余奥氏体、40%至70%的体心立方晶体结构的马氏体或铁素体、低于3%的碳化物，软区的力学性能为:抗拉强度900?1500MPa，延伸率大于15%;硬区的微观组织以面积计包括:3%至23%的残余奥氏体、O?2%的碳化物、其余为马氏体，硬区的力学性能为:屈服强度大于1200MPa，抗拉强度大于1600MPa，延伸率大于10%。
【文档编号】C22C38/16GK106011418SQ201610440901
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】易红亮, 杜鹏举
【申请人】重庆哈工易成形钢铁科技有限公司