提高汽車零件強度與塑性的熱成形方法
2023-05-29 22:08:56
專利名稱：提高汽車零件強度與塑性的熱成形方法
技術領域：
本發明涉及零件的成形方法，具體地指一種提高汽車零件強度與塑性的熱成形方法。
背景技術：
持續增長的汽車產量和汽車保有量以及能源短缺使得汽車能耗、安全性以及尾氣排放三大問題日益突出。採用高強度汽車鋼在不影響汽車安全性的同時，可降低汽車自重，而且，汽車的重量每減輕1%，可節省燃料消耗O. 6°/Γ %，從而減少汽車的尾氣排放。隨著汽車輕量化工業的快速進展，現代汽車車身設計正向著燃油經濟性、安全性、環境友好、舒適性和表面造型美觀、低成本發展。對於車身外板，要求具有高的衝壓成形性能和高強度、低回彈、良好的形狀保持能力。而高強度鋼板的超高強度使得鋼板在零件衝壓 成形中非常困難，零件尺寸精度不易控制，衝壓模具磨損嚴重，這幾個主要原因使得高強度汽車鋼的使用具有很大的局限性。目前熱成形汽車零件運用的熱成形工藝為高溫奧氏體化後，迅速在模具衝壓成形，在衝壓過程中，鋼板被帶有冷卻系統的模具進行固體淬火從而獲得板條馬氏體組織，從而獲得超高的強度。但是這種熱成形工藝中只經過淬火處理，其碳化物沒有析出，使得馬氏體基體塑性較低，從而造成汽車零件延伸率不高，低於8%，整體塑性性能不佳，從而制約了超高強度鋼在汽車行業的廣泛應用。
發明內容
本發明針對目前熱成形汽車零件高強度低塑性的問題，提供一種提高汽車零件強度與塑性的熱成形方法，該方法包括以下步驟I)軋制出熱成形零件坯料，所述熱成形零件坯料的化學成分重量百分比為C O. 2 O. 3%, Mn 1. 4 L 5%、Si 0. 2 O. 3%、Cr 0. Γθ. 2%、Ni 0. θΓθ. 02%、Nb 0. ΟΟΓΟ. 0015、Mo 0. 004 0. 005%、B :0· 00Γ0. 005%、餘量為 Fe ；2)將熱成形零件坯料進行第一次加熱，溫度為85(T90(TC，加熱保溫2飛分鐘；3)在加熱保溫結束後出爐時，將熱成形零件坯料傳送到帶有獨立冷卻系統的熱成形模具中進行熱成形，熱成形模具表面溫度控制在15(T200°C ；4)當熱成形結束，溫度降至115 125°C時，打開熱成形模具，將熱成形零件進行二次加熱低溫回火處理，溫度為20(T50(TC，熱處理3(Γ60秒後，移出加熱爐自然冷卻，即可得到高強度和高塑性的熱成形汽車零件。優選地，本發明所述步驟2)中，加熱保溫為3分鐘。優選地，本發明所述步驟3)中，將熱成形零件坯料傳送到熱成形模具的時間為3 6秒。優選地，本發明所述步驟4)中，熱成形結束，溫度降至120°C時，打開熱成形模具。本發明的有益效果
I、採用上述熱成形零件坯料和成形方法後，可獲得的汽車零件的微觀組織為均勻細小的板條馬氏體組織，抗拉強度3 1400MPa,延伸率3 17%，延伸率大大提高。2、本發明熱成形汽車零件的熱處理工藝為淬火和回火兩部分，回火的目的在於消除淬火產生的內應力，析出一部分的碳化物，可提高馬氏體鋼的塑性。3、本發明採具備獨立冷卻系統的熱成形模具，以及不同的二次加熱低溫回火溫度和保溫時間控制，控制了零件微觀組織演變，使得零件具有高強度與塑性配比。
圖I為熱成形零件坯料的原始顯微組織結構圖。圖2為採用本發明方法所得到的熱成形汽車零件的顯微組織結構圖。
具體實施方式
以下結合具體實施例和附圖對本發明作進一步的詳細描述。下述實施例中用wt%表示重量百分比。實施例II)軋制出具有下述成分的熱成形零件坯料，C :0. 2wt%，Mn :1. 4wt%，Si :0. 2wt%，Cr 0. lwt%, Ni 0. 01wt%, Nb :0. 001wt%, Mo :0. 004wt%, B :0. 001 wt%, Fe 餘量，熱成形零件還料的原始組織結構如圖I所示；2)將熱成形零件坯料放入高溫箱式加熱爐中進行加熱，爐溫設定為850°C，加熱保溫3分鐘；3)在加熱保溫結束後出爐時，將熱成形零件坯料傳送到帶有獨立冷卻系統的熱成形模具中進行熱成形，傳送時間為5秒，預先設置熱成形模具冷卻系統工作參數，將熱成形模具表面溫度控制在150°C ;4)當熱成形結束，溫度為120°C時，打開熱成形模具，將熱成形零件傳送到低溫箱式加熱爐中進行二次加熱低溫回火處理，爐溫設定為200°C，熱處理30秒後，移出加熱爐自然冷卻，即可得到高強度和高塑性的熱成形汽車零件，所得到的熱成形汽車零件的組織結構如圖2所示。所得熱成形汽車零件經檢測，抗拉強度為1550MPa，延伸率AlO為17%。從圖I中可看出，在進行熱成形處理前零件坯料的原始組織全為鐵素體+珠光體。從圖2中可看出，採用本發明中採用的成形方法得到的熱成形汽車零件，其組織全為板條狀馬氏體，從而大大提高了零件的強度與塑性。實施例2I)軋制出具有下述成分的熱成形零件坯料，C :0. 23wt%，Mn :1. 42wt%，Si O. 24wt%, Cr 0. 16wt%, Ni :0. 013wt%, Nb :0. 0012wt%, Mo :0. 0043wt%, B :0. 002wt%, Fe 餘量，熱成形零件坯料的原始組織結構如圖I所示；2)將熱成形零件坯料放入高溫箱式加熱爐中進行加熱，爐溫設定為850°C，加熱保溫3分鐘；3)在加熱保溫結束後出爐時，將熱成形零件坯料傳送到帶有獨立冷卻系統的熱成形模具中進行熱成形，傳送時間為5秒，預先設置熱成形模具冷卻系統工作參數，將熱成形模具表面溫度控制在160°C ；
4)當熱成形結束，溫度為120°C時，打開熱成形模具，將熱成形零件傳送到低溫箱式加熱爐中進行二次加熱低溫回火處理，爐溫設定為500°C，熱處理30秒後，移出加熱爐自然冷卻，即可得到高強度和高塑性的熱成形汽車零件，所得到的熱成形汽車零件的組織結構如圖2所示。所得熱成形汽車零件經檢測，抗拉強度為1480MPa，延伸率AlO為20%。從圖I中可看出，在進行熱成形處理前零件坯料的原始組織全為鐵素體+珠光體。從圖2中可看出，採用本發明中採用的成形方法得到的熱成形汽車零件，其組織全為板條狀馬氏體，從而大大提高了零件的強度與塑性。實施例3I)軋制出具有下述成分的熱成形零件坯料，C :0. 25wt%，Mn :1. 45wt%，Si O. 25wt%, Cr 0. 15wt%, Ni :0. 015wt%, Nb :0. 0014wt%, Mo :0. 0045wt%, B :0. 004 wt%, Fe 餘量，熱成形零件坯料的原始組織結構如圖I所示；2)將熱成形零件坯料放入高溫箱式加熱爐中進行加熱，爐溫設定為900°C，加熱保溫3分鐘；3)在加熱保溫結束後出爐時，將熱成形零件坯料傳送到帶有獨立冷卻系統的熱成形模具中進行熱成形，傳送時間為5秒，預先設置熱成形模具冷卻系統工作參數，將熱成形模具表面溫度控制在170°C ;4)當熱成形結束，溫度為120°C時，打開熱成形模具，將熱成形零件傳送到低溫箱式加熱爐中進行二次加熱低溫回火處理，爐溫設定為200°C，熱處理60秒後，移出加熱爐自然冷卻，即可得到高強度和高塑性的熱成形汽車零件，所得到的熱成形汽車零件的組織結構如圖2所示。所得熱成形汽車零件經檢測，抗拉強度為1500MPa，延伸率AlO為18%。從圖I中可看出，在進行熱成形處理前零件坯料的原始組織全為鐵素體+珠光體。從圖2中可看出，採用本發明中採用的成形方法得到的熱成形汽車零件，其組織全為板條狀馬氏體，從而大大提高了零件的強度與塑性。實施例4I)軋制出具有下述成分的熱成形零件坯料，C :0. 3wt%，Mn :1. 5wt%，Si :0. 3wt%,Cr 0. 2wt%, Ni :0. 02wt%, Nb :0. 0015wt%, Mo :0. 005wt%, B :0. 005 wt%, Fe 餘量，熱成形零件還料的原始組織結構如圖I所示；2)將熱成形零件坯料放入高溫箱式加熱爐中進行加熱，爐溫設定為900°C，加熱保溫3分鐘；3)在加熱保溫結束後出爐時，將熱成形零件坯料傳送到帶有獨立冷卻系統的熱成形模具中進行熱成形，傳送時間為5秒，預先設置熱成形模具冷卻系統工作參數，將熱成形模具表面溫度控制在200°C ；4)當熱成形結束，溫度為120°C時，打開熱成形模具，將熱成形零件傳送到低溫箱式加熱爐中進行二次加熱低溫回火處理，爐溫設定為500°C，熱處理60秒後，移出加熱爐自然冷卻，即可得到高強度和高塑性的熱成形汽車零件，所得到的熱成形汽車零件的組織結構如圖2所示。所得熱成形汽車零件經檢測，抗拉強度為1520MPa，延伸率AlO為19%。從圖I中可看出，在進行熱成形處理前零件坯料的原始組織全為鐵素體+珠光體。從圖2中可看出，採用本發明中採用的成形方法得到的熱成形汽車零件，其組織全為板條狀馬氏體，從而大大提高了零件的強度與塑性。
實施例5I)軋制出具有下述成分的熱成形零件坯料，C :0. 28wt%，Mn :1. 47wt%，Si O. 26wt%, Cr 0. 14wt%, Ni :0. 019wt%, Nb :0. 0011wt%, Mo :0. 0046wt%, B :0. 003wt%, Fe 餘量，熱成形零件坯料的原始組織結構如圖I所示；2)將熱成形零件坯料放入高溫箱式加熱爐中進行加熱，爐溫設定為880°C，加熱保溫3分鐘；3)在加熱保溫結束後出爐時，將熱成形零件坯料傳送到帶有獨立冷卻系統的熱成形模具中進行熱成形，傳送時間為5秒，預先設置 熱成形模具冷卻系統工作參數，將熱成形模具表面溫度控制在180°C ；4)當熱成形結束，溫度為120°C時，打開熱成形模具，將熱成形零件傳送到低溫箱式加熱爐中進行二次加熱低溫回火處理，爐溫設定為400°C，熱處理40秒後，移出加熱爐自然冷卻，即可得到高強度和高塑性的熱成形汽車零件，所得到的熱成形汽車零件的組織結構如圖2所示。所得熱成形汽車零件經檢測，抗拉強度為1510MPa，延伸率AlO為18. 5%。從圖I中可看出，在進行熱成形處理前零件坯料的原始組織全為鐵素體+珠光體。從圖2中可看出，採用本發明中採用的成形方法得到的熱成形汽車零件，其組織全為板條狀馬氏體，從而大大提高了零件的強度與塑性。
權利要求
1.一種提高汽車零件強度與塑性的熱成形方法，包括以下步驟 1)軋制出熱成形零件坯料，所述熱成形零件坯料的化學成分重量百分比為C:0.2 0. 3%, Mn :1. 4 I. 5%、Si :0. 2 0. 3%、Cr :0. I 0. 2%、Ni :0. OTO. 02%、Nb :0. OOTO. 0015、Mo :0. 004 0. 005%、B :0. 001 0. 005%、餘量為 Fe ； 2)將熱成形零件坯料進行第一次加熱，溫度為85(T90(TC，加熱保溫2飛分鐘； 3)在加熱保溫結束後出爐時，將熱成形零件坯料傳送到帶有獨立冷卻系統的熱成形模具中進行熱成形，熱成形模具表面溫度控制在15(T200°C ； 4)當熱成形結束，溫度降至115 125°C時，打開熱成形模具，將熱成形零件進行二次加熱低溫回火處理，溫度為20(T50(TC，熱處理3(T60秒後，移出加熱爐自然冷卻，即可得到高強度和高塑性的熱成形汽車零件。
2.根據權利要求I所述提高汽車零件強度與塑性的熱成形方法，其特徵在於所述步驟2)中，加熱保溫為3分鐘。
3.根據權利要求I所述提高汽車零件強度與塑性的熱成形方法，其特徵在於所述步驟3)中，將熱成形零件坯料傳送到熱成形模具的時間為3飛秒。
4.根據權利要求I所述提高汽車零件強度與塑性的熱成形方法，其特徵在於所述步 驟4)中，熱成形結束，溫度降至120°C時，打開熱成形模具。
全文摘要
本發明公開了一種提高汽車零件強度與塑性的熱成形方法，該方法包括以下步驟1)軋制出所需成分的熱成形零件坯料；2)將熱成形零件坯料進行第一次加熱；3)將熱成形零件坯料傳送到帶有獨立冷卻系統的熱成形模具中進行熱成形，熱成形模具表面溫度控制在150～200℃；4)當熱成形結束，溫度降至115~125℃時，打開熱成形模具，將熱成形零件進行二次加熱低溫回火處理，溫度為200～500℃，熱處理30～60秒後，移出加熱爐自然冷卻，即可得到高強度和高塑性的熱成形汽車零件。採用本發明可獲得的汽車零件的微觀組織為均勻細小的板條馬氏體組織，具有高強度和高塑性，延伸率也大大提高。
文檔編號B21D37/16GK102806259SQ20121029889
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月21日 優先權日2012年8月21日
發明者龍安, 李箭, 葛銳, 張宜生, 劉吉斌, 陳寅, 胡寬輝, 劉凱, 王超 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司, 華中科技大學