[发明专利]一种超高强度高塑性热冲压成形钢的制备方法

说明书

一种超高强度高塑性热冲压成形钢的制备方法，属于汽车用钢技术领域。化学成分以质量百分比计为：C 0.30～0.55，Si 1.0～2.5，Mn 1.0～3.0，Cr 0.5～2.0，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％，Cu≤1.0或V≤0.06，或其中两种复合，其余为Fe和不可避免的杂质元素，其中3.5≤Si+Mn+Cr≤5.5。通过冶炼、浇注凝固、热轧、酸洗、冷轧、退火和热冲压成形等步骤得到汽车用零部件，本发明热成形钢部件制备工艺简单，热冲压成形后的组织为马氏体基体和1.5‑7.0％残余奥氏体。本发明成分优选后可保证零部件的抗拉强度≥2200MPa，屈服强度≥1300MPa，总延伸率≥9.0％，适用于汽车安全部件及其他高强韧性部件，对于实现汽车高强韧轻量化有非常重要意义。

技术领域

本发明属于超高强度汽车用钢技术领域，具体涉及一种超高强度高塑性热冲压成形钢的制备方法。

背景技术

汽车工业迅速发展带来安全和环境污染问题，为了保护和创造友好社会环境，国家对汽车行业节能减排的要求不断提高，轻量化已经成为汽车行业的发展主流趋势。汽车质量每降低10％，可节省燃油消耗6～8％。汽车轻量化的重要途径之一，便是采用高强度或超高强度的汽车钢，在提高强度的前提下减薄零件厚度来实现轻量化。但钢板强度高，冷成形困难，形状复杂部件难以成形且回弹性大，为了解决强度与变形之间的这一矛盾，热成形技术因此迅速发展起来。热成形具体工艺：将钢板加热到(950℃左右)奥氏体化，保温合适的时间(3-5min)，通过机械手将炉内钢板转移至带有水冷却系统冲压模具内(加热钢板出炉至冲压模具内必须在4-10s完成，避免钢板温度大幅度降低导致后续冲压困难)，具有一定压力冲压模具闭合并保持10-20s，使钢板温度快速(＞35℃)冷却至M_f点(马氏体相变结束温度)或以下，获得全马氏体组织，然后将冲压钢板移出模具空冷，最终获得超高强度和良好韧性的热冲压部件。

热成形钢的成分设计主要往钢中添加Mn、Cr、B等合金元素提高钢的淬透性，实现钢板在热成形后得到完全的马氏体组织，达到超高强的指标。已经商业化应用的超高强热成形钢主要为22MnB5钢，其热成形淬火后抗拉强度在1500MPa左右，延伸率在5～7.5％。目前研究比较成熟的38MnB5钢虽然抗拉强度达到了2000MPa左右，但总延伸率在5-7.0％。可发现22MnB5和38MnB5钢皆存在强度较高但延伸率差的问题，这使得车辆在碰撞过程中零部件吸收能量差，发生微小变形便失效，导致车辆安全性大幅度降低，已经满足不了当前汽车工业对汽车轻量化和尾气排放提出更高的要求和指标。因此，如何研究开发出在不降低强度或甚至提高强度的情况下，提高热冲压钢塑性的是现阶段亟待解决的问题，热冲压钢强度和塑性提高不仅可以提高汽车用热成形钢零部件的碰撞安全性能，确保乘客人身安全，同时还可以进一步减薄钢板，减小汽车自重，节约能源、减少尾气排放保护环境，实现汽车轻量化。

公开号为CN106811689A的发明公开了一种抗拉强度强度≥2000MPa的热成形钢制备方法，其化学成分质量百分比为：C 0.3～0.5，Si 1.2～1.7，Mn 1.4～2.0，P＜0.008，S＜0.005，Cr≤1.5，Ti 0.05～0.1，B 0.001～0.01，Nb 0.01～0.08，Al 0.01～0.07，余量为Fe及不可避免的杂质。此专利成分采用高Si含B热成形钢生产出抗拉强度≥2000MPa，屈服强度≥1000MPa，总延伸率≥8％。