[发明专利]一种超高强度高塑性热冲压成形钢的制备方法

权利要求书

1.一种超高强度高塑性热冲压成形钢的制备方法，其特征在于：化学成分以质量百分比计为：C 0.33～0.55，Si 1.0～2.5，Mn 1.0～3.0，Cr 0.6～2.0，Ni 0.05～2.0，Al 0.01～0.10，Nb 0.04～0.15，Mo≤0.5，RE≤0.08，P＜0.015％，S＜0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；

其中Si、Mn和Cr添加量需满足：3.5％≤Si+Mn+Cr≤5.5％；此外，还包括以下成分中的一种或两种：Cu≤1.0％，V≤0.06％；

热冲压成形后基体为马氏体，并有少量残余奥氏体，其体积分数为1.5-7.0％，热成形钢板的抗拉强度为≥2235MPa，屈服强度≥1313MPa，总延伸率≥9.2％，即可制备得到2200MPa级以上的超高强度高塑性热成形钢板。

2.根据权利要求1所述的一种超高强度高塑性热冲压成形钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)合金冶炼与凝固：通过感应炉、电炉和转炉冶炼设备，冶炼获得上述成分范围的钢液，之后浇注入铸造设备凝固得到板坯，或模铸得到铸锭后锻造成板坯；

(2)将步骤(1)中的板坯进行热轧：板坯在1150-1250℃保温≥1h；出炉后先两道粗轧，开轧温度为1050～1150℃，每道次粗轧压下率≥30％，然后精轧，最后一道次精轧压下率不大于15％，终轧温度不低于820℃，轧后空冷或炉冷至室温，热轧总压下率不低于90％，直接轧至常规热轧板卷厚度1.5～4mm以供后续冷轧，也可直接热轧至目标厚度0.8-1.6mm；

(3)将步骤(2)中得到的1.5-4.0mm厚热轧板卷经酸洗后，冷轧至目标厚度0.8～1.6mm，获得冷硬板卷；

(4)对步骤(3)中得到的冷硬板卷进行退火处理；将冷硬板卷加热700-800℃，保温＞20s，获得冷轧退火卷；

(5)将已达到目标厚度范围、按步骤(1)-(2)获得的0.8-1.6mm的热轧板卷、或按步骤(1)-(3)获得的0.8～1.6mm的冷硬板卷，或按步骤(1)-(4)获得的冷轧退火卷切割后，均按下述步骤进行热冲压成形成汽车所用部件，

(a)将钢板在加热炉中加热至820-1030℃，保温0.5-10min，同时钢板实际加热温度T，℃，还需满足由成分构成的下式：

T≥890-235C+44Si-26Mn-18.8Ni-3.7Cr+24.5Mo+120Al-17Cu+50，

式中，合金元素以质量百分数计；

(b)使用机械手迅速将步骤(a)中加热后的钢板转移到带有水冷却系统模具中进行淬火并冲压成形，得到目标几何形状的淬冷部件；

(c)步骤(b)加热件转移过程中，应将转移时间t_转移，s，控制在4-9s之内，根据具体成分，其准确的最大转移时间按下式计算：

t_转移＝[T-(890-235C+44Si-26Mn-18.8Ni-3.7Cr+24.5Mo+120Al-17Cu)]/v，

式中，T为钢板实际加热温度，℃；v为加热件出炉后空气中冷却速率，℃/s；

(d)步骤(b)中的淬火过程中水冷模具温度控制在50-120℃，同时模具管道内的水速控制适宜，且热冲压件与模具保持足够压力，保证热冲压件与模具之间较高的换热系数；

(e)步骤(b)中加热件在整个工艺过程即冲压和保压的冷却分为两阶段：第一阶段加热件以≥90℃/s冷速冷至450-500℃，第二阶段加热件以平均冷速＞25℃/s冷至出模温度，模具中保压时间控制在8-20s，淬冷至150-180℃出模空冷。

3.根据权利要求2所述一种超高强度高塑性热冲压成形钢的制备方法，其特征在于：当所述钢的化学成分以质量百分计优选为：C 0.33～0.55，Si 1.3～2.5，Mn 1.3～3.0，Cr0.60～2.0，Ni 0.37～1.5，Nb 0.05～0.15，Mo≤0.5，Cu≤0.5，Al 0.01～0.10，RE≤0.08，P＜0.015％，S＜0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，其中Si、Mn和Cr添加量需满足3.5≤Si+Mn+Cr≤5.5；经步骤(5)热冲压成形后基体为马氏体，并有少量残余奥氏体，其体积分数为1.5-7.0％，热成形钢板的抗拉强度为≥2235MPa，屈服强度≥1313MPa，总延伸率≥9.2％，即可制备得到2200MPa级以上的超高强度高塑性热成形钢板。