[发明专利]一种抗高温氧化的非镀层热冲压成形用钢

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料领域，更具体地，本发明涉及热冲压成形用钢板和相关工艺。

背景技术

近年来，随着环境恶化和能源紧缺问题的日益加剧，环保、安全和节能的考虑成为汽车制造业的主要发展方向，而在减少燃油消耗、减低废气排放等诸多措施中，降低车重效果最明显。为了保证安全性，同时使汽车轻量化以降低油耗和排放，汽车用钢向高强度化发展已成为必然趋势，但高强钢冷成形困难，回弹无法避免，因此出现了热冲压成形技术，热冲压成形可有效解决强度与成形性间的矛盾。

热冲压成形用钢是采用热冲压成形技术形成的一种超高强度钢。热成形是指把常温下强度为500～600MPa的高强度硼合金钢板加热到880～950℃，使之均匀奥氏体化，然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成形，之后快速冷却淬火，使奥氏体转变成马氏体，成形件因而得到强化硬化，强度大幅度提高。

在较早的热成形技术中，热成形过程中表面会发生一定程度的氧化，通常采用铬喷丸的方法除去表面氧化物。随着热成形技术的发展，镀层技术越来越多地应用于热成形钢。镀层可以防止成形过程中表面氧化和脱碳，还能提高漆装后的防腐蚀性能。但同时也增加了生产工序，提高了生产成本。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的在于提供一种不经过镀层处理仍具有良好的抗高温氧化性能、耐腐蚀性能和强度，既能满足热冲压成形零件的强度要求，同时又能提高钢的抗高温氧化性能的热冲压成形钢。

本发明采用这样的技术方案来实现，一种抗高温氧化的非镀层热冲压成形用钢,其化学成分按重量百分比为C0.18～0.28%，Si0.05～0.50%，Mn0.20～0.90%，P≤0.010%，S≤0.005%，Cr0.20～1.50%，Mo0.01～0.30%，B0.0006～0.0030%，Nb+V+Ti 0.02～0.25%，Al0.010～0.100%，余量为Fe及不可避免的其它杂质元素；其制备方法在炼钢、铸坯、热轧、酸洗和冷轧工序结束后，还需要经热冲压成形，才能制备而成；其热轧态金相组织由珠光体和铁素体组成；冷轧态厚度1.0～2.0mm，金相组织由珠光体和铁素体组成；退火后为铁素体和球化渗碳体组织；经过热冲压成形技术得到热冲压成形用钢，其金相组织为全马氏体，其性能满足热冲压成形构件要求。

本发明的一种抗高温氧化的非镀层热冲压成形用钢是在热冲压成形用钢22MnB5的基础上，合理降低Mn含量以及添加了Mo、Cr等合金元素而制备的新型B钢，其制备方法中也包括炼钢、铸坯、热轧、酸洗、冷轧等工序，与普通钢种制备方法的特别之处在于：在上述工序结束后要经过热冲压成形工序，才能制备而成。其热冲压成形工艺为： 将冷轧退火热冲压成形用钢板加热到880~950℃，保温约3~10min，使之均匀奥氏体化；然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成形，为了保证成形温度在840℃以上，高温板料必须在5~8s内由加热炉快速转移到模具中；之后保压快速冷却淬火，冷却速度控制在30~100℃/s，模具温度控制在20~200℃，使奥氏体转变成马氏体，从而使成形件的强度得到硬化。

采用本发明抗高温氧化非镀层热冲压成形用钢及其制备方法制造的热冲压成形零件力学性能为，抗拉强度1450-1650MPa，屈服强度970-1200MPa，断后伸长率为8.5-13.5%，硬度420-550HV，晶粒度在11-12级之间。

本发明抗高温氧化的非镀层热冲压成形用钢在无氮气保护情况下其表层氧化量与普通热冲压成形板在有氮气保护条件下的表面氧化量相当。即该钢种可以在无保护气氛条件下正常使用，满足热冲压成形板抗氧化性能要求，能节约保护气氛费用。

本发明抗高温氧化的非镀层热冲压成形用钢的化学成分的限定理由如下：

碳C：0.18~0.28%：钢中最经济、最基本的强化元素，固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，其屈服强度和抗拉强度会得到大幅提升，但提高C含量会降低其塑性、冲击韧性和焊接性能，不同热冲压成形构件对材料强度和韧性要求有差异，因此具体碳含量根据构件对性能的要求决定。而典型热冲压成形构件要求强度为1450-1650MPa，延伸率>8.5%，因此本发明中C含量控制在C0.18~0.28%。