本發(fā)明屬于溫?zé)釠_壓成形技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種定制溫?zé)岢尚沃绣i鋼件的變厚度方法。

背景技術(shù)：

為了實現(xiàn)汽車的輕量化、低成本、節(jié)能和提高汽車安全性，當前最常用和有效的方法就是采用超高強度鋼板，而為了鋼板成形后減少焊接的數(shù)量、省去螺栓連接接頭中的墊板和獲得鋼件合理的板厚分布等，科研人員提出了軋制變厚度鋼板(Tailor Rolling Blank，TRB)的制備方法，比如中國專利公開號為：CN1850375A《變厚度鋼板的連續(xù)軋制方法》所描述的技術(shù)，將板材在連續(xù)軋制過程中調(diào)整厚度，制備具有厚度梯度變化的汽車板材；在TRB板材過渡區(qū)研究方面，比如中國專利公開號為：CN103926834A《一種變厚度帶材過渡區(qū)的曲線過渡方法》所描述的技術(shù)，設(shè)計了具有連續(xù)光滑且形狀可調(diào)的變厚度過渡區(qū)；德國Mubea公司已實現(xiàn)了高平整度、高精度和各種不同板厚間可以平滑過渡的汽車高強鋼板材；德國亞琛工業(yè)大學(xué)已經(jīng)研制出了一套完備的柔性軋制連續(xù)變截面技術(shù)的控制系統(tǒng)，能夠精確控制進料速度、軋制力、軋制速度等。哈爾濱工業(yè)大學(xué)為TRB板材的熱沖壓工藝進行仿真和試驗分析，研究沖壓過程中的保壓時間和保壓力對TRB鋼件性能的影響等等。

目前，所有TRB板材的制備都規(guī)劃在軋鋼過程中，在對其進行溫?zé)岢尚喂に囂幚頃r，奧氏體化加熱和保溫是不可或缺的重要步驟，奧氏體加熱溫度的高低和保溫時間的長短直接影響鋼板組織結(jié)構(gòu)的細化或粗化，具有不同厚度的TRB板材在奧氏體化保溫過程中因相同的保溫時間使得板材較薄區(qū)域容易發(fā)生保溫過長而組織粗化、較厚區(qū)域容易發(fā)生保溫不足而受熱不均的現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼件力學(xué)性能受到破壞?；诖耍绾伪苊鉁?zé)岢尚芜^程中奧氏體化受熱不均問題是解決TRB板材溫?zé)岢尚喂に嚨年P(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)上述提出的傳統(tǒng)的TRB板材在溫?zé)岢尚沃爸苽渫瓿桑瑢?dǎo)致其不同厚度板材在溫?zé)岢尚喂に囍械膴W氏體保溫時間很難協(xié)調(diào)的技術(shù)問題，而提供一種定制溫?zé)岢尚沃绣i鋼件的變厚度方法。本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思基于第三代汽車超細晶中錳鋼，該鋼種已問世并產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，其具有抗氧化能力強等優(yōu)勢，為汽車超高強鋼的性能提升帶來了希望。如，中國專利公開號為：CN104726762A《一種無硼中錳鋼溫?zé)岢尚畏椒ā匪枋龅募夹g(shù)，與22MnB5為代表的熱成形硼鋼相比，具有組織細化的中錳鋼成形溫度低(450℃-700℃)，同時，由于錳元素的含量增加使得該鋼種具有較寬的過冷奧氏體區(qū)域，淬火速率的要求明顯降低，冷卻方式的選擇靈活多樣。

本發(fā)明主要將溫?zé)岢尚喂に嚺c變厚度板材制備工藝結(jié)合，首先，將等厚度板材加熱到奧氏體化溫度并保溫后，實現(xiàn)板材受熱均勻；然后，將待用鋼件轉(zhuǎn)運到軋輥上，調(diào)節(jié)軋輥間距，軋制出變厚度的板材；最后，轉(zhuǎn)運到?jīng)_壓模具上進行沖壓成形并淬火。本發(fā)明不但可以避免因板材厚度不等而造成組織不均，而且針對一定形狀的成形件，利于準確控制厚度分布的尺寸。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種定制溫?zé)岢尚沃绣i鋼件的變厚度方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、選取中錳鋼板為待用鋼件，厚度在1.2mm-1.8mm之間，所述中錳鋼板的化學(xué)成分重量百分比為：C：0.05-0.50％；Mn：4.0-6.0％；P≤0.015％；S≤0.02％，余下為Fe及不可避免的雜質(zhì)；

S2、將待用鋼件加熱至完全奧氏體化，升溫速率不低于10℃/s，加熱溫度在800℃-900℃之間，保溫3-5分鐘；

S3、將待用鋼件轉(zhuǎn)運到軋輥上，調(diào)整軋輥間距進行軋制，以獲得變厚度鋼件，厚度在0.5mm-1.8mm之間；

S4、將軋制后的待用鋼件轉(zhuǎn)運到?jīng)_壓模具上進行沖壓成形并淬火，成形溫度保持在450℃-700℃之間，冷卻速率不低于5℃/s，得到變厚度的、具有預(yù)設(shè)形狀的中錳鋼件。

進一步地，所述步驟S1中，在所述中錳鋼板的化學(xué)成分的基礎(chǔ)上加入重量百分比如下的一種或多種元素：Ni：0.1-3.0％；Cr：0.2-3.0％；Mo：0.1-0.8％；Si：0.3-2.3％；Cu：0.5-2.0％；B：0.0005-0.005％；Nb：0.02-0.10％；[N]：0.002-0.25％；Ti：0.05-0.25％；V：0.02-0.25％；Al：0.015-0.060％；Re：0.002-0.005％；Ca：0.005-0.03％。

進一步地，所述步驟S3中將變厚度鋼板的軋制置于溫?zé)岢尚喂に囍?，且待用鋼件在軋制過程中，軋輥間距可根據(jù)預(yù)設(shè)的待用鋼件厚度進行連續(xù)變化的調(diào)節(jié)。

進一步地，所述步驟S3在軋制過程中，通過軋輥降溫或通過壓縮氣體的方式將待用鋼件降溫冷卻到目標成形溫度范圍。

較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明科學(xué)地運用溫?zé)岢尚芜^程中對中錳鋼的變厚度工藝，將溫?zé)岢尚魏妥兒穸溶堉仆瑫r進行，與本領(lǐng)域之前已經(jīng)公開的技術(shù)手段的區(qū)別是：

1.傳統(tǒng)TRB板材是開卷、變厚度軋制、卷材，再運到溫?zé)岢尚紊a(chǎn)線上開卷，進行溫?zé)岢尚喂に?，不同厚度的板材在奧氏體加熱溫度或保溫時間方面很難進行統(tǒng)一，其奧氏體化組織難以均勻，影響最終鋼件性能；而本發(fā)明提出的技術(shù)在奧氏體化保溫時仍是等厚度的板材，易于獲得均勻的奧氏體化組織，利于最終鋼件力學(xué)性能的均勻分布；

2.本發(fā)明將變厚度板材軋制環(huán)節(jié)置于溫?zé)岢尚喂に噴W氏體化加熱并保溫后的降溫環(huán)節(jié)中，在軋制的同時，完成板材降溫到最佳的成形溫度范圍450℃-700℃之間；另外，板材的軋制環(huán)節(jié)可以提高在高溫條件下中錳鋼板的硬化指數(shù)，利于成形性的提高，避免高溫成形破裂現(xiàn)象的出現(xiàn)。

綜上，本發(fā)明提出的一種定制溫?zé)岢尚沃绣i鋼件的變厚度方法，實現(xiàn)了溫?zé)岢尚闻c板材變厚度軋制兩個工藝的結(jié)合，具有定制溫?zé)岢尚纬邚姸茸兒穸戎绣i鋼件的技術(shù)特征，保證了板材均勻的、優(yōu)異的力學(xué)性能，對提升鋼件性能的均一化具有重大意義。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做以簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明變厚度板材的厚度分布情況。

圖3為本發(fā)明分別是厚板區(qū)(a)和薄板區(qū)(b)的微觀組織形貌。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

一種定制溫?zé)岢尚沃绣i鋼件的變厚度方法，包括如下步驟：

S1、選取中錳鋼板為待用鋼件，厚度在1.2mm-1.8mm之間，所述中錳鋼板的化學(xué)成分重量百分比為：C：0.05-0.50％；Mn：4.0-6.0％；P≤0.015％；S≤0.02％，余下為Fe及不可避免的雜質(zhì)；

所述步驟S1中，在所述中錳鋼板的化學(xué)成分的基礎(chǔ)上加入重量百分比如下的一種或多種元素：Ni：0.1-3.0％；Cr：0.2-3.0％；Mo：0.1-0.8％；Si：0.3-2.3％；Cu：0.5-2.0％；B：0.0005-0.005％；Nb：0.02-0.10％；[N]：0.002-0.25％；Ti：0.05-0.25％；V：0.02-0.25％；Al：0.015-0.060％；Re：0.002-0.005％；Ca：0.005-0.03％。

S2、將待用鋼件加熱至完全奧氏體化，升溫速率不低于10℃/s，加熱溫度在800℃-900℃之間，保溫3-5分鐘；

S3、將待用鋼件轉(zhuǎn)運到軋輥上，調(diào)整軋輥間距進行軋制，以獲得變厚度鋼件，厚度在0.5mm-1.8mm之間；所述步驟S3中將變厚度鋼板的軋制置于溫?zé)岢尚喂に囍?，且待用鋼件在軋制過程中，軋輥間距可根據(jù)預(yù)設(shè)的待用鋼件厚度進行連續(xù)變化的調(diào)節(jié)，同時，通過軋輥降溫或通過壓縮氣體的方式將待用鋼件降溫冷卻到目標成形溫度范圍。

S4、將軋制后的待用鋼件轉(zhuǎn)運到?jīng)_壓模具上進行沖壓成形并淬火，成形溫度保持在450℃-700℃之間，冷卻速率不低于5℃/s，得到變厚度的、具有預(yù)設(shè)形狀的中錳鋼件。

實施例1

選取中錳鋼件化學(xué)成分重量百分比為：C：0.1％；Mn：4.0％；Ni：0.3％；Al：0.02％；P：0.013％；S：0.01％，余下為Fe及不可避免的雜質(zhì)，原始板料具有細化的組織結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，將等厚板材經(jīng)開卷、沖裁成厚度為1.8mm、長為1.5m、寬0.6m的待用鋼件放入熱處理爐中進行加熱，升溫速率10℃/s，奧氏體化溫度為850℃，保溫3分鐘，加熱后的鋼件通過機械手轉(zhuǎn)運到軋輥上進行變厚度軋制，設(shè)定鋼件一端變厚度為0.9mm，長度為0.6m，余下部分保持原厚度，通過調(diào)節(jié)軋輥間距，軋制出厚度為0.9mm和1.8mm的梯度變化，具有一定的過渡區(qū)，如圖2所示。待用鋼件在軋制過程中通過軋輥冷卻，軋制后將待用鋼件轉(zhuǎn)運到?jīng)_壓模具上，通過紅外測溫儀測量并控制鋼件各處的平均溫度為550℃時，完成沖壓成形并淬火，淬火速率為10℃/s，冷卻到室溫，最終成形為具有一定形狀，且具有一定厚度梯度分布的中錳高強鋼件。分別在沖壓后鋼件的厚板區(qū)和薄板區(qū)取樣，通過單軸拉伸試驗測試兩個區(qū)域的力學(xué)性能，厚板區(qū)抗拉強度1450MPa，延伸率12.5％；薄板區(qū)抗拉強度1342MPa，延伸率8.3％；并且觀察兩個區(qū)域的金相組織，如圖3所示，都具有細化、均勻的組織結(jié)構(gòu)。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。