[发明专利]一种实现具有TRIP效应的中锰钢件性能梯度分布的方法

说明书

技术领域

本发明属于冲压成形技术领域，尤其涉及一种实现具有TRIP效应的中锰钢件性能梯度分布的方法。

背景技术

随着汽车先进钢生产工艺的改善和技术更新，现有汽车钢已划分为第一代、第二代和第三代。其中，中锰钢和Q&P钢作为第三代汽车钢的一种，因其较好的力学性能，受到了各大汽车制造商的青睐。

关于轻量化汽车钢材的制备以及各种性能的实现技术方面，比如中国专利公开号为：CN101638749B《一种低成本高强塑积汽车用钢及其制备方法》所描述的技术，其原始板材具有超细的组织结构、很高的强塑积和较低的生产成本。但关于板材如何成形为汽车上所需的各种性能要求却没有提及。在具有性能梯度的高强钢制备技术上，比如中国专利公开号为：CN103028645A《一种变强度分布高强钢板材零件的热冲压成形方法》所描述的技术，是在热成形之前通过将钢板加热不同温度和不同保温时间等热处理方法来实现高强钢板的变强度分布，属于热成形技术范畴，但正如该专利中所描述的，不是所有的高强钢都可以通过调节温区来实现性能梯度的，尤其是当某些具有TRIP效应的高强钢，需要通过成形工艺的调控技术来实现其力学性能的最优化，而TRIP效应只局限在冷成形组织结构中，通过热成形工艺限制了因TRIP效应引起的钢板塑性提高，使其高塑性的优势得不到发挥。

中锰钢为具有TRIP效应的组织细化钢材，既有TRIP效应的冷成形性能特征又有当前热成形硼钢无法超越的高塑性温热成形性能特征。当原始板材的亚稳奥氏体达到一定含量时，冷成形时能够获得明显TRIP效应的高塑性；温热成形时能够获得超高抗拉强度≥1400MPa同时延伸率≥10％。那么，针对车用先进的中锰钢，如何将冷成形与温热成形技术协调，从性能上满足双重成形条件下的板材性能优势的发挥，又在工艺上实现一组模具、相同加载条件完成成形过程，在成形效果上既有高强度、高塑性的获得，又有性能梯度的实现，是汽车钢轻量化和安全性目标实现的技术突破。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种实现具有TRIP效应的中锰钢件性能梯度分布的方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种实现具有TRIP效应的中锰钢件性能梯度分布的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、选取中锰钢板为待用钢件，该中锰钢板的化学成分重量百分比为：C：0.05-0.50％；Mn：4.0-6.0％；P≤0.015％；S≤0.02％，余下为Fe及不可避免的杂质；

S2、将待用钢件局部加热至完全奥氏体化，升温速率不低于10℃/s，加热温度在750℃-850℃之间，保温3～5分钟；同时，待用钢件的非加热区温度不超过200℃，以保持与室温微观组织结构一致；

S3、将待用钢件整体转运到冲压模具上进行冲压成形并淬火，冷却速率不低于5℃/s，得到具有一定形状和性能梯度的中锰钢件。

进一步地，所述步骤S1中，在所述中锰钢板的化学成分的基础上加入重量百分比如下的一种或多种元素：Ni：0.1-3.0％；Cr：0.2-3.0％；Mo：0.1-0.8％；Si：0.3-2.3％；Cu：0.5-2.0％；B：0.0005-0.005％；Nb：0.02-0.10％；[N]：0.002-0.25％；Ti：0.05-0.25％；V：0.02-0.25％；Al：0.015-0.060％；Re：0.002-0.005％；Ca：0.005-0.03％。

进一步地，所述步骤S1中待用钢件的原始晶粒是由超细尺寸的亚稳奥氏体和铁素体基体组成，其中，亚稳奥氏体含量不少于10％。

进一步地，所述步骤S2中待用钢件的局部加热方式为通过嵌入加热元件的平板模具加热。

进一步地，所述步骤S2中待用钢件的非加热区通过带有冷却装置的铜质平板模具冷却因待用钢件自身导热而导致的升温。

进一步地，所述步骤S3中的待用钢件的非加热区和局部奥氏体化的温热区可在同一冲压模具、同一加载力上完成成形过程，其中，冲压模具可以具有冷却介质，冷却速率不低于5℃/s。

进一步地，所述步骤S3中得到的中锰钢件具有超高强度区：抗拉强度≥1400MPa和延伸率≥10％；高塑性区：抗拉强度≥600MPa和延伸率≥30％的性能梯度分布。