一種通過熱成形‑亞溫淬火‑配分工藝改善鋼板力學性能的方法與流程

2023-06-01 20:29:31

本發明涉及一種改善鋼板力學性能的方法，特別涉及一種通過熱成形-亞溫淬火-配分工藝改善鋼板力學性能的方法。

背景技術：

隨著能源危機日益地加重，環境不斷地惡化，節能減排已成為汽車企業面臨的重大難題。因此，汽車輕量化的理念和技術應用而生，而且得到了當前汽車企業的廣泛關注。

權威研究表明：若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%；汽車重量每減少100kg，每100公裡油耗可降低0.3~0.6l；汽車重量每降低1%，油耗可降低0.7%。此外，汽車重量每減掉100kg，二氧化碳排量放可減少約5g/km，據業內人士估計，全球汽車數量現在已達到了12億輛，其中95%為輕型轎車。試驗也表明：當鋼板厚度每減少0.05mm、0.10mm、0.15mm時，車身重量可分別減少6%、12%、18%。可以看出，實現汽車的大規模輕量化對於緩解全球能源危機，改善人類的生活環境有著非比尋常的意義，目前汽車的輕量化技術主要通過以下四種途徑實現：（1）採用輕質材料，如使用低密度的鋁鎂以及對應的鋁鎂合金、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維複合材料等；（2）使用高強度鋼板替代普通鋼板，降低鋼板的規格尺寸；（3）採用承載式車身，減薄車身板料厚度等；（4）優化結構設計，即對汽車車身、底盤、發動機等零部件採用有限元分析、局部加強設計等進行結構優化。

近年來，輕質材料的應用比例增加很快。據報導，塑料用量在美、德等發達國家的汽車上已經達到10%~15%；而鋁、鎂合金則主要以鑄件或鍛件的形式應用於汽車的發動機、變速器等零部件中，但由於鋁、鎂合金零部件的製造成本高、成形工藝複雜以及焊接性能差等原因，鋁、鎂合金在車身製造中並沒有得到大規模的應用，雖然汽車用鋼現在受到了眾多新材料的挑戰與衝擊，但考慮到目前的技術以及其他各方面因素，在可預見的未來，高強度鋼仍是汽車輕量化的主流材料。

針對上述汽車輕量化發展面臨的需求和挑戰，本發明通過將speer等提出的q&p（淬火-配分）工藝改進為iq&p（亞溫淬火-配分），並與熱衝壓成形工藝結合，同時引進了固溶處理的過程，形成了一種可以大幅度改善汽車用高強度鋼綜合性能的新工藝。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種生產成本低、生產效率高、產品性價比高且可以大幅提高熱衝壓汽車用鋼強度和塑韌性的方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：通過在逆轉奧氏體區等溫+q&p工藝改善熱衝壓鋼板的力學性能，它包括以下步驟：（1）固溶處理：先將鋼板以一定的加熱速率加熱到ac3以上（奧氏體化區）某一溫度並保溫一定時間，以使合金元素能均勻分布在奧氏體組織中；（2）第一次淬火：將鋼板轉移至衝模中進行熱衝壓成形及淬火處理，淬至ms（馬氏體相變開始溫度）和mf（馬氏體相變終了溫度）之間的溫度（qt1）保溫一定時間；（3）亞溫區保溫：將淬至qt1的鋼板重新加熱到ac1和ac3（鐵素體和奧氏體兩相區）之間略低於ac3溫度並保溫一段時間；（4）亞溫淬火：立即將鋼板快速淬火至ms和mf間的某一溫度（qt2）並保溫一段時間；（5）配分保溫：將鋼板加熱至ms以上，略高於ms溫度保溫，進行奧氏體穩定化元素的配分；（6）第三次淬火：將鋼板淬火至室溫。

所述步驟（2）中淬火到ms和mf之間的溫度由公式vm=1-exp[a(ms-qt1)]確定，式中vm為馬氏體體積分數；a為常數，取決於材料的成分，對於碳含量1.1%以下的碳鋼，a=﹣0.011；ms為馬氏體相變開始溫度；qt1為冷卻到達溫度。淬火前先確定理論上要得到的馬氏體含量，再利用上述公式計算出淬火溫度qt1。

本發明採用熱衝壓成形+iq&p（亞溫淬火-配分）工藝，極大地改善了熱衝壓鋼板力學性能，如果汽車車身大量地採用這種材料，可以在保證汽車原有行駛安全性、耐撞性、抗震性、舒適性及汽車本身造價不被提高的前提下，減輕汽車自身的重量，達到節省燃油，降低有害氣體排放量，改善環境的目的。

附圖說明

圖1是本發明的熱處理工藝流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明具體實施方式，如附圖1所示。

實施例1實際生產中採用的材料為c-si-mn系鋼板，其生產過程包含如下步驟：（1）固溶處理：先將鋼板以一定的加熱速率加熱到ac3以上150℃，並保溫5min。

（2）第一次淬火：然後將鋼板轉移至衝模中進行熱衝壓成形，然後進行淬火，並淬至qt1=ms－170℃，保溫15s。

（3）亞溫區保溫：再將淬至qt1的鋼板重新加熱到ac3－10℃，並保溫3min。

（4）亞溫淬火：接著立即將鋼板快速淬火qt2＝ms－180℃，並保溫15s。

（5）配分保溫：然後將鋼板加熱至ms＋10℃，並保溫90s。

（6）第三次淬火：最後將鋼板淬火至室溫。

實施例2實際生產中採用的材料為c-si-mn系鋼板，其生產過程包含如下步驟：（1）固溶處理：先將鋼板以一定的加熱速率加熱到ac3以上120℃，並保溫8min。

（2）第一次淬火：然後將鋼板轉移至衝模中進行熱衝壓成形，然後進行淬火，並淬至qt1＝ms－190℃，保溫15s。

（3）亞溫區保溫：再將淬至qt1的鋼板重新加熱到ac3－20℃，並保溫3min。

（4）亞溫淬火：接著立即將鋼板快速淬火qt2＝ms－200℃，並保溫15s。

（5）配分保溫：然後將鋼板加熱至ms＋20℃，並保溫60s。

（6）第三次淬火：最後將鋼板淬火至室溫。

實施例3實際生產中採用的材料為c-si-mn系鋼板，其生產過程包含如下步驟：（1）固溶處理：先將鋼板以一定的加熱速率加熱到ac3以上100℃，並保溫10min。

（2）第一次淬火：然後將鋼板轉移至衝模中進行熱衝壓成形，然後進行淬火，並淬至qt1＝ms－200℃，保溫15s。

（3）亞溫區保溫：再將淬至qt1的鋼板重新加熱到ac3－10℃，並保溫3min。

（4）亞溫淬火：接著立即將鋼板快速淬火qt2＝ms－210℃，並保溫15s。

（5）配分保溫：然後將鋼板加熱至ms＋20℃，並保溫45s。

（6）第三次淬火：最後將鋼板淬火至室溫。