[发明专利]一种超高强热成形钢的退火方法

说明书

技术领域

本发明属于高强度汽车用钢热处理技术领域，特别是涉及一种超高强热成形钢的退火方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，节能减排已成为当今世界共同关注的焦点。汽车轻量化是实现这一目标的主要措施，更多先进高强钢和超高强钢在汽车车身中得到广泛的应用。

通常情况下，抗拉强度大于1000MPa的超高强度汽车用钢由于其强度高，塑性变形范围很窄，成形性不好，而且所需的冲压力大。在室温下冲压变形时，易开裂，成形后零件的回弹严重，导致零件的尺寸和形状稳定性变差，复杂形状的零件冲压成形更加困难。因此传统的冷冲压方法难以解决超高强度钢板在汽车车身制造中遇到的问题。为此，世界各国投入大量的精力来开展超高强度钢板热成形技术的研究。热成形工艺技术是把板料（多为硼合金钢）放入均热炉，加热到900℃以上后保温一段时间，使其完全奥氏体化后，迅速送入带有冷却系统的模具内进行冲压变形，成形后需要保压一段时间使零件形状尺寸趋于稳定，期间模具接触钢板表面使变形和冷却同时发生，保压定型期间组织发生相变，由奥氏体转变成均匀的马氏体组织，从而得到超高强度的钢板，抗拉强度可提高到初始值的2.5倍以上。

热成形钢是一种适用热成形工艺生产的高强度特殊合金钢，主要为锰硼钢。热成形前的显微组织为铁素体+珠光体组织，抗拉强度400MPa～600MPa，总伸长率20%～30%，表现为硬度低，塑性好，易于切削加工或冷加工等；热成形后的显微组织为完全马氏体组织，屈服强度≥1000MPa，抗拉强度≥1500MPa，总伸长率≥5%，强硬度和耐磨性高，无开裂，无回弹，尺寸精度高，能够进行复杂零部件加工，从一定程度上弥补了超高强钢板冷成形的不足。目前在汽车车身上应用最为广泛的热成形钢为22MnB5钢，主要应用在汽车前、后保险杠、A/B/C柱、车顶构架、车底框架以及车门内板、车门防撞杆等对碰撞要求较高的部件，并且其使用量占白车身的比例逐年增多，部分替代了高强TRIP钢和DP钢的使用。在FSV未来钢质汽车项目中，高强度钢板将占整体车身用材的97%，这些材料主要包括双相钢(DP)，相变诱导塑性钢(TRIP)，孪晶诱导塑性钢(TWIP)，复相钢(CP)和热成形钢(HS)等，其中热成形钢将占11%左右。

目前关于热成形钢板的生产技术方面的报道较少，特别是对于冷轧退火态热成形钢，其退火工艺大部分可能采用的是再结晶罩式退火工艺。即在低于A₁温度下某个温度，进行长时间的保温，使钢板中的铁素体进行充分的回复再结晶，碳化物尽量弥散分布于铁素体基体上，使最终钢板的抗拉强度为400-600MPa，总伸长率为25-35%，表现为强度低，塑性好，具有较好的冷切削加工性和成形性，有利于热成形前钢板的裁剪等。然后，目前的再结晶罩式退火工艺，生产周期长，导致能耗很高。

发明内容

本发明的目的就是通过改变退火温度和退火方式，减小退火时间，也能够得到颗粒状碳化物均匀弥散分布在等轴状铁素体基体上的组织特征，减短退火周期，提高生产效率。

一种超高强热成形钢，成分质量百分含量为：C：0.1-0.5%、Si：1.0-2.0%、Mn：1.0-3.0%、Al：0.01-0.05%、Cr：0.50-1.50%、B：0.001-0.005%、Ti：0.01-0.05%、Nb：0.01-0.05%、P：<0.01%、S：<0.01%、N：<0.01%，余量为铁及不可避免杂质；该成分的超高强热成形钢经热轧和冷轧后，进行退火处理，获得热成形前的钢板基板，所采取的整体技术路线是：

(1)退火温度控制在两相区(α+γ)，即A₁以上温度，为760-840℃，保温0.1-3h，该过程中，铁素体进行了充分的回复和再结晶，并得到一定含量的奥氏体组织，该部分奥氏体中的成分不均匀，内部存在未溶的碳化物颗粒；

(2)以0.1-5℃/s的冷却速度冷至A₁以下某一温度，为650-720℃，保温0.1-3h，使得部分奥氏体转变为铁素体，并通过等温过程，析出碳化物，避免了片层状珠光体的形成；

(3)最后以0.1-5℃/s的冷却速度冷至室温，使未转变的奥氏体完成铁素体转变，最终得到等轴状铁素体基体上均匀弥散分布着颗粒状碳化物的组织特征。

通过本发明生产的超高强热成形钢热成形前钢板的屈服强度为400-500MPa，抗拉强度为500-600MPa，总伸长率为30%左右。