[发明专利]一种高强度预渗铝低碳马氏体钢板加压硬化成型方法

说明书

本发明提供了一种高强度预渗铝低碳马氏体钢板加压硬化成型方法。先除去钢板坯料表面污渍及氧化物，将清理好的钢板坯料表面涂覆渗铝剂；然后将钢板坯料固定于冲压模具上方，采用电接触加热装置快速分级升温，进行钢板坯料的表面分级渗铝和奥氏体化；待其完成后，在水冷模具中进行钢板坯料的热冲压成型，随后进行脱模和自回火，最后空冷至室温即得到成品。该方法有效地避免了传统方法中钢板坯料从加热炉转移到加压模具上的流程，也大大降低了转移过程中存在的高温辐射行为以及高温下铁素体发生的扩散相变形成其他组织的几率，在提高材料成型后强度的同时达到了节能环保的目的，钢板表面所形成的多层合金层也具有较强的抗腐蚀、抗氧化性能。

技术领域

本发明涉及一种高强度低碳马氏体钢板的加工制造技术，特别涉及一种高强度预渗铝低碳马氏体钢板加压硬化成型方法。

背景技术

近年来，随着汽车工业的高速发展，普通钢铁材料已经无法满足汽车的节能、环保和安全需求。为了进一步减轻汽车构件重量和提高安全性能，汽车车身构造中越来越多的采用由高强度和超高强度的钢制成的车辆零件，以满足轻量和安全的要求。其中，低碳马氏体钢由于具有较高的强度和良好的塑性，且具有价格低廉的优势，成为现代汽车行业的一种重要的结构材料。

近几年来，热成形制造的零件的应用越来越广泛。中国上海大众在PASSATB6等多款车型中，热成形的部分占据了整个车身质量的15%，一般用在A/B/C柱及加强板还有中央通道、保险杠支架等地方。目前在汽车结构件制造过程中，通常采用加压硬化技术来一步加工成型高强度低碳马氏体钢。其构件加工过程为钢板坯料在加热到奥氏体化温度待完全奥氏体化后，在模具中冲压成型，随后以临界硬化速度以上的速度实现材料的冷却，使其微观组织充分转变为马氏体结构来提高材料的强度，此方法可以实现材料的成型和硬化操作在同一步骤中完成。但是该方法在实际生产中，需要将钢板坯料从加热炉中快速转移到加压模具上，对转移过程有着精准的控制要求；同时在转移的过程中存在高温辐射行为以及高温下铁素体发生的扩散相变形成其他组织，从而降低了材料最终的马氏体组织含量，导致材料的强度下降。

另一方面，在低碳马氏体钢材工件成型过程中需要对其表面涂覆铝基涂层来为钢材工件提供保护层，避免在成型过程中形成氧化皮和抑制钢材的腐蚀，从而在加工过程中不再需要惰性保护气氛和成型后的清理作业。然而，在传统的加压硬化技术中，奥氏体化步骤中需要采用缓慢的加热速度，这不仅需要很大的炉容量和较大面积的生产车间，还会在缓慢加热过程破坏钢铁材料表面的铝基保护涂层，造成成型后钢铁材料的部分区域的起皮和严重腐蚀现象。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种高强度预渗铝低碳马氏体钢板加压硬化成型方法，可以实现涂覆渗铝剂的低碳马氏体钢板坯料在通过快速升温中实现分层渗铝和奥氏体化以及冲压过程实现热成型和快速冷却致硬化。

为了实现上述发明目的，本发明的一种高强度预渗铝低碳马氏体钢板加压硬化成型方法，包括以下步骤：

a. 先除去钢板坯料表面污渍及氧化物。

b. 将表面清理好的钢板坯料表面涂覆渗铝剂，涂覆量为20~50g/m2。

c. 将涂覆后的钢板坯料固定于冲压模具上方，随后采用电接触加热装置快速分级升温，进行钢板坯料的表面分级渗铝和奥氏体化，奥氏体化后具有较细的晶粒，达晶粒度能达到9~10级；所得到的低碳马氏体钢板表面形成多层塑性保护层：Al2O3层-纯铝层-FA-129塑性铁铝合金层，该合金层具有耐腐蚀、塑性好以及无裂纹等特点。

d. 待渗铝和奥氏体化完成后，在水冷模具中进行钢板坯料的热冲压成型。

e. 热冲压成型后，对水冷模具进行充水冷却，冷却速度≥30℃/秒。

f. 待成型钢板冷却至200~250℃时，进行脱模并空置进行自回火。