[发明专利]一种添加Ce元素的无涂层增强抗高温氧化热冲压成形钢

说明书

本发明提供一种添加Ce元素的无涂层增强抗高温氧化热冲压成形钢，以质量百分数计，其包含如下合金组分：C：0.2－0.4％，Si：1.3－2.0％，Mn：1.0－1.8％，Al：≤0.05％，Cr：0.15－1.5％，Ti：0.01～0.15％，B：0.0008～0.004％，Ce：0.0002－0.01％，S：≤0.01％，P：≤0.01％，余量为Fe以及不可避免的杂质。本发明可以抑制热冲压成形钢高温下疏松氧化皮的生成，防止模具的损坏、产品表面伤纹的产生，减免抛丸工序直接涂装后的漆膜附着力等同于现有涂层产品与抛丸后无涂层产品的水平，减少工序降低了生产成本并提高了尺寸精度，在保证强度的前提下显著增强了韧性，可以满足热成形钢高温抗氧化性和力学性能的需求。

技术领域

本发明应用于钢铁材料技术领域，具体涉及一种添加Ce元素的无涂层增强抗高温氧化热冲压成形钢。

背景技术

使用超高强度钢是实现汽车轻量化的重要途径，是用于汽车车身结构用途的强度最大的钢之一，拉伸强度达到1500MPa，其采用热冲压的方式直接加工成形，主要应用于汽车高强度、难成形零部件的生产，能避免冷成形难以成形、回弹大、零件尺寸和形状稳定性变差等缺点。但是随着强度性能的提高，超强钢板的成形性能显著降低，钢在加热时表面的铁及合金元素与空气介质中的氧、二氧化碳及空气中的水分等反应形成氧化膜，即为氧化现象。钢板表面形成的氧化膜在成形过程中容易脱落，并在模具与钢板之间形成磨粒磨损，不仅影响钢板的精度及美观，而且会造成模具表面受损，降低模具的使用寿命，且在膜破裂过程中诱发钢板本体开裂形成裂纹源，使钢板存在质量隐患。同时，由于表面疏松的氧化铁皮不利于后续的漆装处理，还需要喷丸设备消除表面氧化铁皮，喷丸会造成零件表面变形，进一步增加了生产成本。

为了解决成形钢高温抗氧化性的问题，目前主要存在两种解决方案：一是采用镀层技术，二是采用非镀层技术。对于镀层技术而言，镀层技术可以防止成形过程中表面氧化和脱碳，还能提高漆装后的防腐蚀性能，但同时也增加了生产工序，提高了生产成本。对于非镀层技术，其主要通过设计和调控合金元素及成分配比来改善热冲压成形钢的高温抗氧化性，但该技术目前研究甚少，商业应用程度不及镀层技术，且目前非镀层技术主要进行成型方法、强度、氧化程度等研究，但是对于钢板附着力没有进行过研究。中国CN109972061A公开了一种热冲压成形用抗氧化超高强钢板及低温热成形工艺，该专利技术通过扩大奥氏体区元素C和Mn的加入，Mn的含量提高至6—8％，进而显著降低奥氏体化加热温度，由此减轻钢板的高温氧化程度，同时通过精确计算和参考试验确定了合适的Cr、Si、Al合金元素添加量，在降低奥氏体化温度的同时大大提高了钢板的高温抗氧化性能，最终能得到的热冲击成形钢板的屈服强度不低于1400MPa，抗拉强度不低于1700MPa，延伸率大于10％。但是Mn是易氧化元素，大量的Mn显然会降低钢的抗氧化性，钢板氧化增重＜0.5g/m²，氧化层厚度≤8μm，而且对焊接附着力等性能不利。专利CN111926248A公开了一种添加Ce合金的热冲压成形钢及热冲压成形工艺，其通过添加Ce(0.03～0.08％)元素来促进富Si氧化层的迅速形成，从而实现改善表面氧化层结构，并严格控制氧化层厚度，得到的氧化层厚度较薄。该专利技术的Ce元素含量过高，不但容易造成结晶器水口堵塞，无法实现钢的连续浇铸，而且降低加工性，提高生产成本。

可见现有技术中高温抗氧化性、漆膜附着力、韧性等性能难以同时实现，为了解决上述问题，本发明在现有技术的基础上进行研究，增强了热冲压成形钢高温抗氧化性及韧性，尤其是热成形后不用抛丸直接涂装就能保证漆膜附着力合格。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种添加Ce元素的无涂层增强抗高温氧化热冲压成形钢，针对现有技术中钢难以同时解决高温抗氧化性、高漆膜附着力、高韧性等问题，并能实现热冲压成形后免抛丸直接涂装的问题进行研究，降低了生产成本，从而满足高端市场的需求。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：