[发明专利]一种22MnB5高强度薄钢板热冲压成形工艺

说明书

技术领域

本发明属于热冲压工艺技术领域，具体涉及一种22MnB5高强度薄钢板热冲压成形工艺。

背景技术

高强度钢零件在提高汽车抗碰撞等安全性能的同时大幅减轻车重，降低油耗以减少尾气对环境的污染，因而在汽车车身结构件和安全件上具有广泛的应用前景。高强度钢拥有无法比拟的超高强度与硬度，但是其硬化指数与延伸率却比较低，严重影响其在室温情况下的成形性能。高强度钢在室温下成形由于材料流动性差易出现各种缺陷，例如裂纹、起皱、回弹引起的零件尺寸、形状不稳定等，而高强钢在冲压成形后由于强度升高，残余应力增大导致回弹而引起的零件尺寸、形状稳定性差则是高强度钢板成形中最为严重的问题。同时由于其超高强度与硬度的原因使冲压压力大大增加，无疑增加了生产成本。

22MnB5为低碳硼钢，其化学成分组成为：C0.22～0.25、Mn1.20～1.40、Si0.20～0.30、Al0.02～0.05、B0.002～0.0035、Cr0.11～0.20、Ti0.02～0.05、Mo0～0.10、Cu0～0.10、Ni0～0.10、Fe余量。其中含有极微量的硼元素，可大幅度降低获得马氏体组织的临界冷却速度，是汽车用热冲压件使用较多的一种高强度钢。22MnB5高强度钢板在碳锰钢的基础上添加微量硼元素，主要作用是提高钢的淬透性，淬透性指钢在高温奥氏体化后在一定的冷却速率情况下发生淬火相变得到马氏体的能力。淬火相变后马氏体组织深度越大，表明该钢种淬透性越高，则组织性能愈加均匀，这也是可淬火硼钢在热冲压成形工艺中的核心问题。

现有热冲压成形技术只考虑成形后的力学性能相比，没有考虑成形后板料的减薄率和最大温差，由于冲压成形的特点，板料在冲压成形过程中某些部位由于受力作用而出现厚度严重减薄，甚至会出现拉裂的缺陷，这种现象在薄壁件的冲压成形中更易出现，减薄率和最大温差这两个指标参数决定着零件成形后尺寸精度，其中最大温差的大小还决定成形后零件的内应力的大小，即决定零件的安全性和使用寿命。因此，迫切需要提供一种新工艺来提高零件的抗拉强度、安全性和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种22MnB5高强度薄钢板热冲压成形工艺，从而解决背景技术中存在的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种22MnB5高强度薄钢板热冲压成形工艺，具体包括如下步骤：

(1)下料：将22MnB5高强度钢板加工成坯料，通过剪板机将坯料裁剪为板料，按照模具尺寸要求钻出定位孔；

(2)加热保温：将板料放入电阻加热炉中加热至920-970℃，保温4-10min，使板料均匀奥氏体化；

(3)转移冲压成形：将板料转移到摩擦系数为0.20-0.40的模具上进行热冲压，在转移过程中高温板料与空气进行热量交换，板料成形初始温度控制在750-950℃，转移时间为3-8s，冲压速度为20-40mm/s，在整个热冲压过程中模具不停通入温度为室温20℃的冷却水，同时施以强风冷却；

(4)保压定形：热冲压过程结束之后，不取出板料，待其在模具中继续冷却，保压2-10s后结束保压。

所述22MnB5高强度钢板加工成的板料板厚为0.9-2.0mm。

优选地，所述板料成形初始温度为750℃，冲压速度为40mm/s，保压时间为10s，摩擦系数为0.20时，效果最好，此组优选工艺参数在减小热冲压件保压结束后温差同时减缓厚度减薄情况的同时，能够提高成形零件的机械性能与质量，而且可以提高生产效率，降低生产成本。

加热温度和保温时间会影响热冲压成形过程以及成形件质量，所以要选取合适的温度和保温时间。选取奥氏体化温度的依据：一是钢板奥氏体化温度以上，获得完全的奥氏体组织，为后续的淬火获得马氏体提供条件；二是选择在金属会发生强烈氧化反应的温度以下，避免材料氧化造成缺陷；三是考虑后续坯料转移过程的热量损失，为了保证成形开始温度，选定的加热温度为920-970℃。

为了达到冲压淬火后得到更多马氏体组织的目的，必须将坯料加热后进行保温，让残余渗碳体充分溶解，获得均匀的奥氏体组织。同时，由于原始组织对冲压件质量有很大的影响，保温时间过长会引起晶粒长大，会降低冲压件的质量，所以保温时间为4-10即可。