一种逆转奥氏体热冲压钢板的制造方法与流程

本发明涉及一种改善热冲压钢板力学性能的方法，特别涉及一种逆转奥氏体热冲压钢板的制造方法。

背景技术：

理论分析和试验结果都表明：汽车的轻量化是改善汽车燃料经济性的有效途径，因为汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%；汽车整备质量每减少100kg，每百千米可降低油耗0.3~0.6l，因此，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为当前世界汽车发展的一个主要趋势。

在20世纪90年代，35家世界范围内的主要钢铁企业合作完成了“超轻钢质汽车车身（ulsab-ultralightsteelautobody）”课题。该课题的研究结果显示：如果汽车车身钢板的90%使用现已大量生产的高强度钢板（包括高强度、超高强度和夹层减重钢板），则可在不增加生产成本的前提下实现汽车车身减重25%，而轿车自重的25%在车身，因此实现汽车车身材料的全面轻量化对节能、环保的贡献有着举足轻重的意义。

虽然汽车的轻量化材料已扩展到除了先进高强度钢（ahss）以外的镁合金、铝合金还有塑料等材料领域，但这些材料要么会大幅度增加汽车的生产成本，要么就是在满足不了承担汽车车身安全部件力学性能的要求，因此从目前的发展趋势来看，ahss依然是一种可靠的、易于实现的、不可替代的汽车轻量化的材料，而且将热冲压工艺应用到实际生产中又解决了先进高强度钢成形性差的问题，因此，ahss在汽车的轻量化方面依然有着巨大的潜力。但随着人们对汽车的油耗、环保、安全性和舒适性等要求的进一步提高，ahss的性能也需要进一步地提高与完善。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种通过将板料在逆转奥氏体区等温+q&p工艺与热冲压工艺相结合的逆转奥氏体热冲压钢板的制造方法，目的是提供一种成本低，生产效率高，在实际生产中可操作性强并且可大幅提高热冲压钢板的强度、塑性和韧性的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：（1）固溶处理：先将材料以一定的加热速率加热到ac3（奥氏体转变结束温度）以上的某一温度并保温一定的时间；（2）第一次淬火：然后将钢板转移至冲模中进行热冲压成形，完成后水淬至室温；（3）逆转奥氏体区保温：再将淬至室温的钢板重新加热到as（逆转奥氏体形成的开始温度）和ac1（奥氏体转变开始温度）之间的某一温度并等温一段时间；（4）第二次淬火：接着立即将钢板快速淬火至ms（马氏体相变开始温度）和mf（马氏体相变结束温度）之间的某一温度并保温一定时间；（5）配分：然后将钢板加热至ms以上的温度保温进行元素的配分；（6）第三次淬火：最后将钢板淬火至室温。

所述步骤（2）中淬火到ms和mf之间的温度由公式vm=1－exp[a(ms－qt)]确定，式中vm为马氏体体积分数，a为常数，取决于材料的成分，对于碳含量1.1%以下的碳钢，a=-0.011；ms为马氏体相变开始温度；qt为冷却到达温度。淬火之前先确定理论上要得到的马氏体含量，再利用上述公式计算出淬火温度qt。

所述步骤（1）~（6）中的ac3、ac1、ms、mf及淬火冷却速率可由热膨胀仪精确测定。

本发明的有益之处在于：在提高了生产技术的可操作性的前提下，获得了一种含有马氏体+逆转变奥氏体+残余奥氏体组织的钢板，这种组织所表现出的综合力学性能要远优于其他组织的q&p钢，因为逆转变奥氏体是通过马氏体逆转而来，其尺寸细小，而且均匀地弥散在马氏体基体上，可在不降低板材强度的情况下改善钢板的塑、韧性和焊接性能，使得这种材料在强塑积和冲击韧性方面有了一个极大的提高，同时这种材料还易于生产，且生产成本低。因此，如果这种材料被广泛应用，将会对汽车的轻量化程度有一个大幅度的提高，也就意味着汽车能够在不降低安全性的同时更加节省燃油且环保，这有益于改善我们的生活环境。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明的实施例1的金相组织图。

图3是本发明的实施例2的金相组织图。

图4是本发明的实施例3的金相组织图。

图中，1为固溶处理，2为热冲压成形，3为第一次淬火，4为逆转奥氏体区保温，5为第二次淬火，6为配分，7为第三次淬火，8为ac3温度线，9为ac1温度线，10为as温度线，11为ms温度线，12为mf温度线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明具体实施方式，如附图1~4所示。

实施例1

实际生产中采用的材料为高镍的c-si-mn钢，其生产过程包含如下步骤：

（1）固溶处理：将材料以一定的加热速率加热到950℃，并保温15min。

（2）第一次淬火：将钢板转移至冲模中进行热冲压成形，完成后水淬至室温。

（3）逆转奥氏体区保温：将淬至室温的钢板重新加热到700℃，并等温5min。

（4）第二次淬火：将钢板在熔融的硝酸钾和硝酸钠中快速淬火至310℃并保温10s，其中，硝酸钾和硝酸钠在熔融之前的体积比为45%：55%。

（5）配分：然后将钢板以10℃/min的加热速率加热至390℃保温50s。

（6）第三次淬火：最后将钢板水淬至室温。

实施例2

实际生产中采用的材料为高镍的c-si-mn钢，其生产过程包含如下步骤：

（1）固溶处理：将材料以一定的加热速率加热到960℃，并保温18min。

（2）第一次淬火：将钢板转移至冲模中进行热冲压成形，完成后水淬至室温。

（3）逆转奥氏体区保温：将淬至室温的钢板重新加热到700℃，并等温5min。

（4）第二次淬火：将钢板在熔融的硝酸钾和硝酸钠中快速淬火至320℃并保温10s，其中，硝酸钾和硝酸钠在熔融之前的体积比为45%：55%。

（5）配分：然后将钢板以10℃/min的加热速率加热至390℃保温50s。

（6）第三次淬火：最后将钢板水淬至室温。

实施例3

实际生产中采用的材料为高镍的c-si-mn钢，其生产过程包含如下步骤：

（1）固溶处理：将材料以一定的加热速率加热到970℃，并保温20min。

（2）第一次淬火：将钢板转移至冲模中进行热冲压成形，完成后水淬至室温。

（3）逆转奥氏体区保温：将淬至室温的钢板重新加热到700℃，并等温5min。

（4）第二次淬火：将钢板在熔融的硝酸钾和硝酸钠中快速淬火至330℃并保温10s，其中，硝酸钾和硝酸钠在熔融之前的体积比为45%：55%。

（5）配分：然后将钢板以10℃/min的加热速率加热至390℃保温50s。

（6）第三次淬火：最后将钢板水淬至室温。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种逆转奥氏体热冲压钢板的制造方法，该方法包括以下步骤：（1）将材料以一定的加热速率加热到Ac3（奥氏体转变结束温度）以上的某一温度并保温一定的时间；（2）第一次淬火：将钢板转移至冲模中进行热冲压成形，完成后水淬至室温；（3）逆转奥氏体区保温：将淬至室温的钢板重新加热到As（逆转奥氏体形成的开始温度）和Ac1（奥氏体转变开始温度）之间的某一温度并等温一段时间；（4）第二次淬火：将钢板快速淬火至Ms（马氏体相变开始温度）和Mf（马氏体相变结束温度）之间的某一温度并保温一定时间；（5）配分：将钢板加热至Ms以上的温度保温进行元素的配分；（6）第三次淬火：将钢板淬火至室温。

技术研发人员：景财年;涂英明;邢兆贺;王宜文;吕明桦;石子杰
受保护的技术使用者：山东建筑大学
技术研发日：2017.06.10
技术公布日：2017.10.13