一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺

本发明涉及先进钢材料，具体涉及一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺。

背景技术：

1、中锰钢是低碳中合金钢，锰质量分数在3％～12％之间。中锰钢中合金元素含量较低，因而成本远低于第二代先进高强钢。由于中锰钢中亚稳奥氏体的trip效应，其抗拉强度约750～2200mpa，总延伸率在15％～85％范围，强塑积可达30～70gpa·％，性能远超第一代先进高强钢。为此，中锰钢成为了目前高强韧钢铁材料研究的重点。但是高强度给中锰钢冲压成型带来了的挑战，现有冲压成型技术存在如下问题：(1)传统冷冲压成型设备压力不足，还存在模具磨损等问题；(2)温热冲压成型能解决传统冷冲压的难题，但存在表面氧化，冲压尺寸精度低等问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺，包括顺次连接的以下步骤：

4、(1)冶炼、锻造，得到钢坯。

5、(2)温轧：将所述钢坯加热到600℃～800℃，温轧，然后空冷至室温，酸洗后得到温轧板。

6、(3)低温预热处理：将所述温轧板在热处理炉中加热至500℃～600℃。

7、(4)脉冲电流快速加热：将预热后的板料从热处理炉中取出，采用脉冲电流将其快速加热至奥氏体转变结束温度ac3以上50℃～80℃，使得组织完全奥氏体化。

8、(5)热冲压成型：对奥氏体化后的中锰钢进行热冲压，在热冲压过程中，采用脉冲电流加热使其保持在ac3以上50℃～80℃范围内。

9、(6)保压冷却：对冲压成型的中锰钢进行保压，同时通水冷却使其温度降低到马氏体相变点以下，然后取出冲压件，空冷至室温。

10、进一步地，中锰钢的质量百分比为：c:0.05～0.4％；mn:3～2％；al:1～8％，其余为fe及不可避免杂质。

11、进一步地，步骤(2)得到的温轧板的厚度为1.5mm～2.0mm。

12、进一步地，步骤(4)中，有效脉冲电流密度为10～15a/mm2，脉冲电流占空比为0.2。

13、进一步地，步骤(5)中，有效脉冲电流密度为8～10a/mm2，脉冲电流占空比为0.2。

14、进一步地，步骤(5)中，热冲压的压力不低于150kg。

15、进一步地，步骤(6)中，保压时间不低于20s，保压过程中冷却速度不低于30℃/s。

16、本发明的有益效果：

17、(1)采用温轧板，一方面能利用温轧板组织优势，提高冲压件性能；另一方面温轧板电阻点有利于脉冲电场进行快速加热，避免氧化。

18、(2)在低温预热阶段，较传统中锰钢加热温度(ac3+50～80℃)，本发明仅通过马弗炉等设备加热至500℃～600℃，可以有效避免板料的氧化等现象发生。

19、(3)在脉冲电流快速加热阶段，本发明巧妙借助脉冲电场快速加热的特点和温轧中锰钢高电阻特性，使板料快速达到预定温度，且不发生氧化。

20、(4)在冲压阶段，传统冲压没有热量补充，本发明采用电脉冲辅助，在不同变形量下，产生不同的温度，进而实现高精度成型制备。

21、(5)在冷却阶段，本发明采用快速加热且长时间保压，有力提高冲压件精度。

22、综上所述，本发明采用多种能场协同调控的思路，将脉冲电场引入到中锰钢的冲压制备过程中，一方面解决传统设备压力不足的难题，一方面还能避免氧化和尺寸精度低的问题，通过将脉冲电场、应力场和低温热场进行巧妙耦合设计，对低温扎制的中锰钢进行冲压成型，利用不同能场的独特性优势，实现高质量中锰钢冲压件的制备，为中锰钢冲压件工业化成型制备提供了新思路。本发明获得的中锰钢冲压件具有超过1600mpa的抗拉强度和20％以上的延伸率，且表面氧化小、回弹小、尺寸精度高。

技术特征：

1.一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺，其特征在于，包括顺次连接的以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺，其特征在于，中锰钢的质量百分比为：c:0.05～0.4％；mn:3～2％；al:1～8％，其余为fe及不可避免杂质。

3.根据权利要求1所述的一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺，其特征在于，步骤(2)得到的温轧板的厚度为1.5mm～2.0mm。

4.根据权利要求1所述的一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺，其特征在于，步骤(4)中，有效脉冲电流密度为10～15a/mm2，脉冲电流占空比为0.2。

5.根据权利要求1所述的一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺，其特征在于，步骤(5)中，有效脉冲电流密度为8～10a/mm2，脉冲电流占空比为0.2。

6.根据权利要求1所述的一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺，其特征在于，步骤(5)中，热冲压的压力不低于150kg。

7.根据权利要求1所述的一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺，其特征在于，步骤(6)中，保压时间不低于20s，保压过程中冷却速度不低于30℃/s。

技术总结
本发明公开了一种高质量中锰钢冲压件的制备工艺，属于先进钢铁材料领域。本发明通过低温热场、脉冲电场耦合压力场，利用不同能场的独特性，避免传统热场造成的表面氧化和尺寸精度难以保证等问题，最终开发出高精度高性能中锰钢冲压件。本发明具体步骤包括：(1)低温预热处理：对温轧中锰钢进行低温加热；(2)脉冲电流快速加热：通过高脉冲电流密度对板料进行加热；(3)热冲压：应力场耦合脉冲电场对中锰钢进行热冲压；(4)保压冷却：对冲压件进行保压，取出冲压件，空冷至室温。该发明工艺获得的中锰钢冲压件能具有超过1600MPa的抗拉强度和20％的延伸率，且表面氧化小、回弹小、尺寸精度高。

技术研发人员：潘海军,茅磊,刘文明,李京,王志坚,孙泽,刘麟
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17