[发明专利]双相高强钢空心零件用钢及其热胀形成形工艺

说明书

本发明涉及高强钢零件制备领域，特别涉及一种双相高强钢空心零件用钢及其热胀形成形工艺。本发明设计了低碳低合金管坯成分，通过热胀形的方式对管坯进行塑性成形，并通过模具淬火制成具有铁素体+马氏体的双相微观组织的高强钢空心零件。本发明工艺技术设计合理，产品成本低，可同时完成成形和淬火两道重要工序，可实现高强度中空零件的生产；在汽车轻量化生产领域有广泛的应用推广价值。

（一）技术领域

本发明涉及高强钢零件制备领域，特别涉及一种双相高强钢空心零件用钢及其热胀形成形工艺。

（二）背景技术

从现代汽车的设计、制造、使用和市场要求看，动力性能、安全、节能与环保仍然是首要的问题，由此，车体轻量化、外形多样化、功能高性能化以及制造低成本化在不断推动现代汽车技术的发展。钢材占车体总重量的70%左右，汽车的轻量化和高安全性要求汽车用钢向高强高韧化方向发展。交通事故中车辆损毁是导致人员伤亡的一个非常重要原因，随着我国汽车保有量的增加，汽车的安全性问题日益受到重视。因此，轻量化应以安全性为前提，要求零部件具有足够的强度和加工硬化性能。

热冲压成形是一种生产超高强钢零部件的先进生产方法，冲压成形和淬火冷却同时完成，可以生产出冷冲压难以实现的强度在1500MPa以上的高强钢汽车零部件，已经在实际生产中得到广泛的应用。

除了提高钢材本身强度之外，实现轻量化的另一个主要途径就是在结构上采用“以空代实”的方法，使用变截面等强度、等刚度空心构件替代传统的实心构件，既可以减轻重量、节约材料，又可以充分利用材料的刚度。

内高压胀形是以轻量化和一体化为特征开发出来的一种空心变截面轻体构件的先进制造技术，它能够大大提高生产效率，针对内高压成形的研究也越来越受到国内外汽车轻量化相关领域的关注，具有良好的发展前景。目前，已经有很多内高压成形技术应用于汽车制造业，如车辆的副车架、仪表盘支架、散热器以及引擎支架等。

超高强钢内高压胀形对设备要求较高，需要提供500MPa以上的内压，设备成本昂贵。并且，高强钢冷成形回弹较大，残余应力较高，对于零件的尺寸精度影响较大，还易造成零件在服役过程中的失稳现象。这大大限制了超高强钢空心零件在汽车轻量化领域的应用。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种成形精度高、零件强度高、工艺简单且设备成本低的双相高强钢空心零件用钢及其热胀形成形工艺。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种双相高强钢空心零件用钢，以钢管为成形坯料，该管坯的成分为：

C 0.1-0.4%、Mn 0.5-2.0%、Si≤1.0%、Nb≤1.0%、Ti≤1.0%、Al≤0.4%、P+S≤0.01%、Cr1.0-5.0%、Mo≤1.0%，其余为铁和冶炼条件下产生的杂质；成形后零件的强度不小于800MPa。

上述管坯的成分配比优选如下：

C 0.2-0.3%、Mn 1.0-2.0%、Si≤0.5%、Nb≤0.5%、Ti≤0.8%、Al≤0.3%、P+S≤0.01%、Cr1.0-3.0%、Mo≤0.5%，其余为铁和冶炼条件下产生的杂质；成形后零件的强度不小于1000MPa。

本发明设计了低碳低合金管坯成分，通过热胀形的方式对管坯进行塑性成形，并通过模具淬火制成具有铁素体+马氏体双相微观组织的高强钢空心零件。

本发明双相高强钢空心零件用钢的热胀形成形工艺，包括如下步骤：

（1）钢管放入中频感应线圈，以50-200℃/s的加热速率加热至750-900℃，并保温5-45s；

（2）模具预先闭合加热至200-350℃，打开模具，将钢管移送至成形下模中，闭合两侧锥形密封冲头，闭合热胀形上模；