專利名稱：一種改善高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件綜合性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用熱處理工藝獲得兼具強(qiáng)度和安全性能的高強(qiáng)度鋼熱沖壓件的方法。
背景技術(shù)：
節(jié)能減排是當(dāng)前國家乃至全球以發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”產(chǎn)業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化的戰(zhàn)略舉措。 在降低油耗、減少排放的諸多措施中，減輕車重所產(chǎn)生的效果最為明顯，車重減輕10%，可節(jié)省燃油39Γ7%，因此塑料、鋁合金、高強(qiáng)度鋼板等替代材料在車輛制造中開始使用。其中，高強(qiáng)度鋼板可以通過減小板厚或者截面尺寸等方式減輕零件質(zhì)量，在實(shí)現(xiàn)車輛輕量化和提高安全性能方面比其他材料有明顯優(yōu)勢(shì)，因此其在汽車領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛。
近幾年，為解決高強(qiáng)度鋼延伸率和成形性能降低這一難題，有學(xué)者提出一種可淬火高強(qiáng)度鋼加熱成形工藝，即將板料熱加工和淬火工藝相結(jié)合，淬火后得到強(qiáng)度較高的馬氏體相。然而，在汽車某些關(guān)鍵的安全部件中，并非期望獲得完全的馬氏體相。相反地，利用相協(xié)調(diào)的韌性軟相和馬氏體相相結(jié)合，既在保證強(qiáng)度的前提下增加碰撞時(shí)能量的吸收， 又提高安全性能。例如，B柱就是這樣一個(gè)具有代表性的零件，在這個(gè)零件中既需要有抵抗外界變形的高強(qiáng)度區(qū)域又需要有吸收能量的延展性區(qū)域。發(fā)明內(nèi)容
為解決高強(qiáng)度鋼板熱沖壓時(shí)組織單一的問題，本發(fā)明提供一種改善高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件綜合性能的方法，該方法有效地改善了沖壓件的相組織。
本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種改善高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件綜合性能的方法，其特征在于它包括如下步驟1)將高強(qiáng)度鋼板加工成所需形狀的沖壓件坯料；2)采用如下熱處理工藝對(duì)沖壓件坯料進(jìn)行加熱，此過程包括兩個(gè)步驟①加熱爐加熱將加工好的沖壓件坯料置于加熱爐中，升溫到700°C 850°C，保溫 5min,使組織均勻化；
②火焰加熱從加熱爐中取出坯料，利用氧乙炔火焰對(duì)坯料中間部分進(jìn)行加熱，待溫度升高到900°C時(shí)停止加熱；3 )將火焰加熱后的坯料放入沖壓成形機(jī)中，完成后續(xù)沖壓成形工藝。
步驟I)所述的高強(qiáng)度鋼板特點(diǎn)是在軋制成形后，材料組織為均勻的鐵素體+珠光體，屈服強(qiáng)度為280MPa 400MPa，抗拉強(qiáng)度大于450MPa ;加熱后水淬其組織為均勻的馬氏體，抗拉強(qiáng)度可達(dá)1400MPa 2000MPa。步驟I)所述的高強(qiáng)度鋼板為22MnB5高強(qiáng)度鋼板或USIB0R1500高強(qiáng)度鋼板。
本發(fā)明的有益效果是通過上述特定的熱處理工藝使沖壓件不同區(qū)域具有不同相組織，從而使其表現(xiàn)出不同的機(jī)械性能，進(jìn)而使沖壓件同時(shí)具有優(yōu)異的強(qiáng)度和可靠的安全性能(即改善高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件綜合性能)。這種方法不僅簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，并且有效地改善了沖壓件的相組織，可用于多種汽車覆蓋件及零部件的熱沖壓成形中，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明所用加熱爐示意圖。
圖2為本發(fā)明所用火焰加熱器示意圖。
圖中1_加熱爐，2-沖壓件坯料，3-氧乙炔焊炬，4-火焰，5-坯料。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
實(shí)施例1 :將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于22MnB5高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件上。
I)將22MnB5高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX1. 6mm的沖壓件還料；所述的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度為500MPa 600MPa。
2)使用下述特定熱處理工藝對(duì)沖壓件坯料進(jìn)行加熱，此過程包括以下兩個(gè)步驟 ①加熱爐加熱將加工好的沖壓件坯料2置于加熱爐I中(如圖1所示)，升溫到7300C，保溫5min，使組織均勻化。
②火焰加熱從加熱爐中取出坯料，使用氧乙炔火焰4對(duì)坯料5中間三分之一部分進(jìn)行加熱(如圖2所示)，待溫度升高到900°C時(shí)停止加熱。
3)將火焰加熱后的坯料放入沖壓成形機(jī)中，完成后續(xù)沖壓成形工藝。
通過對(duì)沖壓成形后的 坯料取樣并進(jìn)行金相分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過火焰加熱為900°C的中間區(qū)域冷卻后得到馬氏體相(約97%) +殘余奧氏體，而未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域冷卻后得到的是鐵素體相+珠光體相。也就是說，未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域未發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，保留原始的性能。說明該方法有效地改善了沖壓件的相組織。這樣便利用相協(xié)調(diào)的韌性軟相即鐵素體相+珠光體相增加碰撞時(shí)能量的吸收，提高安全性能；同時(shí)利用獲得的馬氏體相保證材料的強(qiáng)度。這種韌性軟相和馬氏體相的結(jié)合，兼具強(qiáng)度和安全性能。
實(shí)施例2:將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于22MnB5高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件上。
I)將22MnB5高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX1. 6mm的沖壓件還料；所述的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度為500MPa 600MPa。
2)使用下述特定熱處理工藝對(duì)沖壓件坯料進(jìn)行加熱，此過程包括以下兩個(gè)步驟 ①加熱爐加熱將加工好的沖壓件坯料置于加熱爐中(如圖1所示)，升溫到800°C，保溫5min,使組織均勻化。
②火焰加熱從加熱爐中取出坯料，使用氧乙炔火焰對(duì)坯料中間三分之一部分進(jìn)行加熱(如圖2所示)，待溫度升高到900°C時(shí)停止加熱。
3)將火焰加熱后的坯料放入沖壓成形機(jī)中，完成后續(xù)沖壓成形工藝。
通過對(duì)沖壓成形后的坯料取樣并進(jìn)行金相分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過火焰加熱為900°C的中間區(qū)域冷卻后得到馬氏體相(約97%) +殘余奧氏體，而未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域冷卻后得到的是馬氏體相(約67%)+鐵素體相+珠光體相+殘余奧氏體。也就是說，未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域發(fā)生非完全馬氏體轉(zhuǎn)變，既保留了馬氏體的強(qiáng)度和硬度，也具有鐵素體和珠光體的塑性和韌性。說明該方法有效地改善了沖壓件的相組織。這樣便利用相協(xié)調(diào)的韌性軟相即鐵素體相+珠光體相增加碰撞時(shí)能量的吸收，提高安全性能；同時(shí)利用獲得的馬氏體相保證材料的強(qiáng)度。這種韌性軟相和馬氏體相的結(jié)合，兼具強(qiáng)度和安全性能。
實(shí)施例3 將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于22MnB5高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件上。
I)將22MnB5高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX1. 6mm的沖壓件還料；所述的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度為500MPa 600MPa。
2)使用下述特定熱處理工藝對(duì)沖壓件坯料進(jìn)行加熱，此過程包括以下兩個(gè)步驟 ①加熱爐加熱將加工好的沖壓件坯料置于加熱爐中，升溫到815°C，保溫5min，使組織均勻化。
②火焰加熱從加熱爐中取出坯料，使用氧乙炔火焰對(duì)坯料中間三分之一部分進(jìn)行加熱，待溫度升高到900°C時(shí)停止加熱。
3)將火焰加熱后的坯料放入沖壓成形機(jī)中，完成后續(xù)沖壓成形工藝。
通過對(duì)沖壓成形后的坯料取樣并進(jìn)行金相分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過火焰加熱為900°C的中間區(qū)域冷卻后得到馬氏體相(約97%) +殘余奧氏體，而未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域冷卻后得到的是馬氏體相(約90%)+鐵素體相+珠光體相+殘余奧氏體。也就是說，未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域發(fā)生非完全馬氏體轉(zhuǎn)變，既保留了馬氏體的強(qiáng)度和硬度，也具有鐵素體和珠光體的塑性和韌性。說明該方法有效地改善了沖壓件的相組織。這樣便利用相協(xié)調(diào)的韌性軟相即鐵素體相+珠光體相增加碰撞時(shí)能量的吸收，提高安全性能；同時(shí)利用獲得的馬氏體相保證材料的強(qiáng)度。這種韌性軟相和馬氏體相的結(jié)合，兼具強(qiáng)度和安全性能。
實(shí)施例4:將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于USIB0R1500高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件上。
I)將USIB0R1500高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX1. 6mm的沖壓件坯料；所述的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度大于450MPa。
2)使用下述特定熱處理工藝對(duì)沖壓件坯料進(jìn)行加熱，此過程包括以下兩個(gè)步驟 ①加熱爐加熱將加工好的沖壓件坯料置于加熱爐中，升溫到700°C，保溫5min，使組織均勻化。
②火焰加熱從加熱爐中取出坯料，使用氧乙炔火焰對(duì)坯料中間三分之一部分進(jìn)行加熱，待溫度升高到900°C時(shí)停止加熱。
3)將火焰加熱后的坯料放入沖壓成形機(jī)中，完成后續(xù)沖壓成形工藝。
通過對(duì)沖壓成形后的坯料取樣并進(jìn)行金相分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過火焰加熱為900°C的中間區(qū)域冷卻后獲得了比較均勻的馬氏體相，而未經(jīng)火焰加 熱的兩邊區(qū)域冷卻后得到的是鐵素體相+珠光體相。也就是說，未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域未發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，保留原始的性能。說明該方法有效地改善了沖壓件的相組織。這樣便利用相協(xié)調(diào)的韌性軟相即鐵素體相 +珠光體相增加碰撞時(shí)能量的吸收，提高安全性能；同時(shí)利用獲得的馬氏體相保證材料的強(qiáng)度。這種韌性軟相和馬氏體相的結(jié)合，兼具強(qiáng)度和安全性能。
實(shí)施例5 將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于USIB0R1500高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件上。
I)將USIB0R1500高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX1. 6mm的沖壓件坯料；所述的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度大于450MPa。
2)使用下述特定熱處理工藝對(duì)沖壓件坯料進(jìn)行加熱，此過程包括以下兩個(gè)步驟 ①加熱爐加熱將加工好的沖壓件坯料置于加熱爐中，升溫到750°C，保溫5min，使組織均勻化。
②火焰加熱從加熱爐中取出坯料，使用氧乙炔火焰對(duì)坯料中間三分之一部分進(jìn)行加熱，待溫度升高到900°C時(shí)停止加熱。
3)將火焰加熱后的坯料放入沖壓成形機(jī)中，完成后續(xù)沖壓成形工藝。
通過對(duì)沖壓成形后的坯料取樣并進(jìn)行金相分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過火焰加熱為900°C的中間區(qū)域冷卻后獲得了比較均勻的馬氏體相，而未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域冷卻后得到的是鐵素體相+珠光體相。也就是說，未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域未發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，保留原始的性能。說明該方法有效地改善了沖壓件的相組織。這樣便利用相協(xié)調(diào)的韌性軟相即鐵素體相 +珠光體相增加碰撞時(shí)能量的吸收，提高安全性能；同時(shí)利用獲得的馬氏體相保證材料的強(qiáng)度。這種韌性軟相和馬氏體相的結(jié)合，兼具強(qiáng)度和安全性能。
實(shí)施例6 將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于22MnB5高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件上。
I)將22MnB5高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX1. 6mm的沖壓件還料；所述的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度為500MPa 600MPa。
2)使用下述特定熱處理工藝對(duì)沖壓件坯料進(jìn)行加熱，此過程包括以下兩個(gè)步驟 ①加熱爐加熱將加工好的沖壓件坯料置于加熱爐中，升溫到850°C，保溫5min，使組織均勻化。
②火焰加熱從加熱爐中取出坯料，使用氧乙炔火焰對(duì)坯料中間三分之一部分進(jìn)行加熱，待溫度升高到900°C時(shí)停止加熱。
3)將火焰加熱后的坯料放入沖壓成形機(jī)中，完成后續(xù)沖壓成形工藝。
通過對(duì)沖壓成形后的坯料取樣并進(jìn)行金相分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過火焰加熱為900°C的中間區(qū)域冷卻后得到馬氏體相(約97%) +殘余奧氏體，而未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域冷卻后得到的是馬氏體相(約95%)+鐵素體相+珠光體相+殘余奧氏體。也就是說，未經(jīng)火焰加熱的兩邊區(qū)域發(fā)生非完全馬氏體轉(zhuǎn)變，既保留了馬氏體的強(qiáng)度和硬度，也具有鐵素體和珠光體的塑性和韌性。說明該方法有效地改善了沖壓件的相組織。這樣便利用相協(xié)調(diào)的韌性軟相即鐵素體相+珠光體相增加碰撞時(shí)能量的吸收，提高安全性能；同時(shí)利用獲得的馬氏體相保證材料的強(qiáng)度。這種韌性軟相和馬氏體相的結(jié)合，兼具強(qiáng)度和安全性能 。
權(quán)利要求
1.一種改善高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件綜合性能的方法，其特征在于它包括如下步驟 1)將高強(qiáng)度鋼板加工成所需形狀的沖壓件坯料； 2)采用如下熱處理工藝對(duì)沖壓件坯料進(jìn)行加熱，此過程包括兩個(gè)步驟 ①加熱爐加熱將加工好的沖壓件坯料置于加熱爐中，升溫到700°C 850°C，保溫5min,使組織均勻化； ②火焰加熱從加熱爐中取出坯料，利用氧乙炔火焰對(duì)坯料中間部分進(jìn)行加熱，待溫度升高到900°C時(shí)停止加熱； 3 )將火焰加熱后的坯料放入沖壓成形機(jī)中，完成后續(xù)沖壓成形工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件綜合性能的方法，其特征在于步驟I)所述的高強(qiáng)度鋼板是在軋制成形后，材料組織為均勻的鐵素體+珠光體，屈服強(qiáng)度為280MPa 400MPa，抗拉強(qiáng)度大于450MPa ;加熱后水淬其組織為均勻的馬氏體，抗拉強(qiáng)度為 1400MPa 2000MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種改善高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件綜合性能的方法，其特征在于步驟I)所述的高強(qiáng)度鋼板為22MnB5高強(qiáng)度鋼板或USIB0R1500高強(qiáng)度鋼板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件綜合性能的方法。一種改善高強(qiáng)度鋼板熱沖壓件綜合性能的方法，其特征在于它包括如下步驟1)將高強(qiáng)度鋼板加工成所需形狀的沖壓件坯料；2)采用如下熱處理工藝對(duì)沖壓件坯料進(jìn)行加熱，此過程包括兩個(gè)步驟①加熱爐加熱 將加工好的沖壓件坯料置于加熱爐中，升溫到700℃~850℃，保溫5min，使組織均勻化；②火焰加熱從加熱爐中取出坯料，利用氧乙炔火焰對(duì)坯料中間部分進(jìn)行加熱，待溫度升高到900℃時(shí)停止加熱；3)將火焰加熱后的坯料放入沖壓成形機(jī)中，完成后續(xù)沖壓成形工藝。該方法有效地改善了沖壓件的相組織。
文檔編號(hào)C21D8/02GK103045834SQ201310010478
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者華林, 宋燕利, 劉佳寧, 秦訓(xùn)鵬 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)