[发明专利]一种有利于优化残余奥氏体的抗冲撞热成形马氏体钢

说明书

技术领域

本发明涉及合金钢技术领域，具体涉及一种有利于优化残余奥氏体的抗冲撞热成形马氏体钢。

背景技术

为应对当前日益突出的能源危机和环境污染问题，对交通运输工具的轻量化提出更高要求。在降低车辆自身重量的同时，安全性和可靠性的提升成为实现车辆轻量化的主要目标。高强度或超高强度钢的广泛使用是车辆轻量化的重要且有效途径之一。由于高强度钢的高刚度、高回弹性、高成形力以及易产生裂纹等特点，热成形技术应运而生，通过热成形技术解决了高强度钢成形困难、回弹严重及尺寸精度差等难题，目前已经广泛应用在汽车保险杠、防撞杆、A/B/C柱及中通道等防冲撞结构安全部件的制造。然而，这些防冲撞结构部件多以低碳马氏体组织为主，在提高强度的同时，塑性显著降低，强度有余而塑性不足，如目前广泛使用的硼合金钢22MnB5，其抗拉强度达1500MPa以上，屈服强度高达1200MPa，但其延伸率仅为6％左右，对应的强塑积仅为9000MPa％左右，因此车辆受到强烈冲击时，能量吸收能力欠佳，容易产生变形或开裂，造成车辆安全性降低。现有热成形钢较低的强塑积指标限制了热成形车辆零部件的应用范围，因此，提高塑性，改善强塑积是热成形马氏体钢的亟需解决的主要问题之一。

针对提升热成形马氏体钢韧性及强塑积的问题，主要存在以下措施或方法：①热成形后回火处理：通过回火方法，以消除热成形钢在快速冷却过程中的内应力和软化马氏体组织，改善其塑韧性(专利CN102296242A)；②微合金化方法：通过添加Nb、V等微合金，形成细小的铌、钒的碳或氮化物，降低成形前奥氏体化过程中晶粒长大，细化晶粒，提高其塑韧性(CN101270453A、CN103320702A)；③形成复相组织：通过控制Al、Mn元素，形成铁素体+马氏体双相组织以提高塑韧性(CN102286689A)。此外，最近一些研究者提出在热成形马氏体组织中分布残余奥氏体有利于提高塑韧性，认为钢中残余奥氏体的存在有利于提高冲击过程中的塑性变形能力，延迟起裂，提高起裂功，有利于获得优异的抗冲击性能，该方法工艺简单、成本低廉(谢振家等，低合金多相钢中残余奥氏体对塑性和韧性的影响，金属学报，2016,52(2)：224-232)。很显然，形成残余奥氏体组织以提高热成形马氏体钢塑性是目前最具有发展潜力的方法之一，然而，如何控制残余奥氏体含量、分布、形态是提高热成形马氏体钢塑性及强塑积的关键技术。

有研究者采用淬火-碳配分处理(Q&P)，通过淬火后等温工序，碳原子由过饱和马氏体配分至残余奥氏体，使软相奥氏体富碳进而稳定至室温，形成板条马氏体与薄膜状残余奥氏体双相组织，从而达到改善高强热成形钢的韧性及强塑积指标的目的，然而该工艺的配分过程必须借助一个独立的等温工序才能完成，从而增加工序，且无法在常规的热冲压生产设备上实现(王成林等，一种可适用于Q&P处理的热成形钢的组织与力学性能，金属热处理，2015,40(11)：1-5)。

专利CN102766818A公开了一种热成形马氏体钢，其化学成分(wt％)为:C 0.15-0.3、Mn 0.3-0.5、Cr 0.5-1、Mo 0.2-0.6、Si 0.2-1.5、Al 0.02-1.0、B 0.002-0.004、Ti 0.02-0.05、S<0.01、P<0.015，经热成形后残余奥氏体的体积分数为9～12wt％，表现出良好抗冲击性能。然而该钢种的马氏体转变开始温度较高(>350℃)、且冷速必须控制在<40℃/s范围内，目前仅局限于实验室制备，生产操作困难，极大限制了其工业化生产。

专利CN101275200A、CN101270449A、CN101270453A分别公开了含碳量C 0.1-0.33wt％、0.26～0.45wt％、0.4～0.6wt％的低、中、高碳热成形马氏体钢，通过提高Si、Ni含量，并结合淬火相变前的缓冷工艺，使组织中存在5～20wt％的残余奥氏体，从而提高强塑积指标。然而这些钢种Si含量较高，在钢板热轧时，表面将形成非常稳定的Mn₂SiO₄等氧化物，这些氧化皮易轧入钢板表面，并很难通过酸洗清除，从而恶化热成形钢板表面镀覆性能，降低镀层质量，导致热成形时表面易产生氧化皮等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种有利于优化残余奥氏体的抗冲撞热成形马氏体钢，在传统热成形工艺下，优化残余奥氏体的分布、含量及形态，提升热成形马氏体钢塑性和强塑积指标。