[发明专利]一种实现性能梯度、等厚度的温热成形中锰钢件制备方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车用钢件成形技术领域，尤其涉及一种实现性能梯度、等厚度的温热成形中锰钢件制备方法，适合于厚度规格为0.6mm-2mm的薄中锰钢板，获得具有性能梯度分布的、以马氏体或贝氏体组织或亚稳奥氏体和铁素体基体组织结构的零件。

背景技术

汽车的发展方向是轻量化、降低燃油消耗、减少排放和提高安全性，从而对占汽车重量70％左右的汽车钢也提出了更高的要求，带动了汽车钢的发展。汽车钢制造中，IF钢、DP钢、TRIP钢和马氏体钢等称为第一代汽车钢；TWIP钢和全奥氏体钢称为第二代汽车用钢。美国学者在第一代和第二代汽车用钢之间(性能与成本)提出了第三代汽车用钢，即新型汽车用钢。Q&P钢和中锰钢作为第三代汽车钢，因其较好的力学性能，已经得到了各大钢厂和汽车制造商的生产和应用。中锰钢具有超细的亚稳奥氏体和铁素体基体组织结构，其奥氏体的形成是通过淬火形成的马氏体或贝氏体组织基础上，通过随后的退火形成新的奥氏体和溶质元素在奥氏体的富集，最终得到室温稳定的奥氏体组分，此工艺称为奥氏体逆相变法。当前，关于中锰钢的逆相变工艺主要集中在板材的制造流程中，而对于温热冲压成形零件制造中，如何引入奥氏体逆相变法，以对其性能进行调控设计，尚未见到报道。

关于汽车用中锰钢板的制备以及板材各种性能的实现技术方面，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零件及其所需的各种性能要求却没有提及。温热成形中锰钢能够获得超高抗拉强度≥1000MPa，甚至可以达到1400MPa以上，同时延伸率≥10％的性能特征。那么，如何在一个温热成形中锰钢件上实现性能梯度，使其部分区域具备热成形硼钢很难超越的高强度、高塑性力学性能，部分区域具备延伸率≥30％的梯度性能特征，同一零件上实现性能梯度的分布是目前亟待解决的问题。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种实现性能梯度、等厚度的温热成形中锰钢件制备方法。本发明引入了中锰钢的奥氏体逆相变特征，将温热成形工艺与奥氏体逆相变工艺结合，从而获得具有性能梯度分布的高强度、高塑性、等厚度的中锰钢件。

本发明采用的技术手段如下：

一种实现性能梯度、等厚度的温热成形中锰钢件制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、选取中锰钢板为待用钢板，所述中锰钢板的化学成分重量百分比为：C：0.01-0.50％；Mn：4.0-6.0％；P≤0.015％；S≤0.02％，余下为Fe及不可避免的杂质；

S2、将待用钢板加热至完全奥氏体化，加热温度在750℃-950℃之间，保温1-10分钟；转运到冲压模具上，在M_s温度以上进行冲压成形，淬火至室温得到温热成形钢件，根据淬火速率的不同，形成马氏体组织结构或贝氏体组织结构；

S3、将冷却后的钢件采用梯度加热方式进行局部或整体加热，实现钢件不同位置的加热时间梯度变化，加热温度在Ac1以下100℃～Ac1之间，保温时间5分钟-600分钟，完成逆相变过程后钢件冷却到室温，获得具有性能梯度分布、高强度、高塑性、等厚度的中锰钢件。

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：Cr：0.2-3.0％；Si：0.3-2.3％；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％。

进一步地，所述步骤S2中待用钢板在马氏体相变M_s点以上温度冲压成形后，通过空冷、油冷或水冷淬火到室温，最终获得马氏体或贝氏体组织结构。

进一步地，所述步骤S3中，冷却后的钢件利用感应线圈进行局部或整体加热，控制加热时间的梯度特征，完成逆相变过程；非加热区域利用带有循环冷却气体或压缩气体的预冷装置降低钢件温度。

进一步地，所述加热时间的梯度特征是设定感应线圈不同的加热保温时间，加热停止后，与非加热区域一起利用带有循环冷却气体或压缩气体的预冷装置降低钢件温度。