專利名稱：一種雙相熱成形鋼的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高強度汽車用鋼技術領域，特別是涉及一種雙相熱成形鋼及其制備方法。
背景技術：
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能減排已成為當今世界共同關注的焦點。汽車輕量化是實現(xiàn)這一目標的主要措施，且鋼板表面技術目前研究的熱點。通常情況下，抗拉強度大于IOOOMPa的超高強度汽車用鋼由于其強度高，塑性變形范圍很窄，成形性不好，而且所需的沖壓力大。在室溫下沖壓變形時，易開裂，成形后零件的回彈嚴重，導致零件的尺寸和形狀穩(wěn)定性變差，復雜形狀的零件沖壓成形更加困難。因此傳統(tǒng)的冷沖壓方法難以解決超高強度鋼板在汽車車身制造中遇到的問題。為此，世界各國投入大量的精力來開展超高強度鋼板熱沖壓成形技術的研究。熱沖壓成形工藝技術是把板料(多為硼合金鋼)放入均熱爐，加熱到900°C以上后保溫一段時間，使其完全奧氏體化后， 迅速送入帶有冷卻系統(tǒng)的模具內進行沖壓變形，成形后需要保壓一段時間使零件形狀尺寸趨于穩(wěn)定，期間模具接觸鋼板表面使變形和冷卻同時發(fā)生，保壓定型期間組織發(fā)生相變，由奧氏體轉變成均勻的馬氏體組織，從而得到超高強度的鋼板，抗拉強度可提高到初始值的 2. 5倍以上。目前，國內外常用的熱成形高強鋼是22MnB5鋼，經熱成形后的組織由非常硬的馬氏體組成，屈服強度彡lOOOMPa，抗拉強度彡1500MPa，延伸率在5%左右，多用在汽車的A/B/ C柱、保險杠、車門防撞桿等對碰撞要求較高的部件上。該類鋼板要得到以上性能必須將鋼板加熱到奧氏體區(qū)進行完全奧氏體化過程，在隨后的冷卻過程中，由奧氏體轉變成非常硬的馬氏體組織才行。在奧氏體化過程中，由于溫度較高，表面氧化嚴重，損壞了鋼板的表面質量，為后續(xù)的表面處理工序增加了難度。因此，如何改善熱成形高強鋼板的表面質量成為熱成形技術中亟待解決的問題之一。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種雙相熱成形鋼的制備方法，熱成形時加熱溫度低，減輕表面氧化，且熱成形后組織為鐵素體+馬氏體雙相組織。根據上述目的，本發(fā)明所采取的整體技術路線是
(1)通過控制C元素含量，來保證足夠的強度；
(2)加入適量的Al元素，擴大奧氏體+鐵素體兩相區(qū)。(3)加入適量的Mn元素，穩(wěn)定奧氏體，提高淬透性，使在較低的冷速下得到一定比例的馬氏體組織。(4)通過控制P、S等雜質元素，確保鋼板純凈度，有利于提高延伸率。本發(fā)明鋼的主要成分質量百分含量為:C :0. Γθ. 5%、Si :0. 3-2. 5%、Μη :1. 0 3· 0%、 Al :1. 0-3. 0%、P :<0. 02%、S :<0. 01%、N :<0. 01%，余量為鐵及不可避免雜質。
本發(fā)明制造方法為首先根據化學成分進行冶煉鑄造，原料坯入加熱爐加熱，加熱溫度為120(Tl25(TC，保溫0. 5 1. 5小時，終軋溫度為80(T90(TC，卷取溫度為600^700°C ； 熱成形工藝為加熱溫度為75(T850°C，優(yōu)選加熱溫度為78(T850°C，保溫3-8min，以大于 400C /s的速度冷至室溫?？傻玫奖砻尜|量良好的熱成形鋼板，其組織為馬氏體+鐵素體的雙相組織。本發(fā)明合金成分設計的理由及各元素的配比依據如下
C:重要的固溶強化元素，對淬火馬氏體組織的強度起到決定性的作用。并且C還是奧氏體穩(wěn)定化元素，強烈降低Ms點，使成形后組織保存有一定量的殘余奧氏體，提高塑性。因此，為了保證強度和塑性，C含量控制在0. Γ0. 5%。Si 鐵素體的固溶強化元素，也是強有效的抑制碳化物析出元素，可以加速碳向奧氏體偏聚，穩(wěn)定奧氏體。Si含量低時，達不到以上要求；高時，會導致塑韌性下降。因此，Si 含量應控制在0. 3 2. 5%。Mn 穩(wěn)定奧氏體元素，能夠降低殘余奧氏體的Ms溫度。而且，Mn可提高淬透性，提高加工硬化性能，Mn含量過低時，組織中難于形成足夠量的馬氏體，強化效果減弱，過高會導致有害的帶狀組織的形成。因此，Mn含量控制在廣3%。Al 能夠強烈提高A3點，明顯擴大奧氏體+鐵素體兩相區(qū)，在熱成形過程中，保證在高溫加熱保溫過程中仍處于兩相區(qū)，成形后保留部分鐵素體組織，提高塑性。并且Al可以有效抑制碳化物析出，穩(wěn)定殘余奧氏體中的C含量，保證殘余奧氏體的穩(wěn)定性，有利于塑性的提高。因此，Al含量控制在廣3%。P:有害元素，在奧氏體晶界容易形成微觀偏析，使鋼的脆性顯著提高，破壞沖擊韌性。因此，P含量應控制在0. 02%以下。S 不可避免的雜質元素，容易與Mn結合形成MnS夾雜物，并在晶界偏析，對鋼的延伸、沖擊韌性及熱加工都十分不利。因此，S含量應控制在0. 01%以下。N:與Al等結合成氮化物，從而細化晶粒，但過高也會偏聚晶界而降低晶界強度。 因此，N含量控制在0. 01%以下。本發(fā)明的優(yōu)點在于與傳統(tǒng)的22ΜηΒ5鋼相比，本發(fā)明鋼在熱成形加熱溫度低，減少表面氧化，提高表面質量，且熱成形后鋼板的組織為馬氏體和鐵素體雙相組織，有利于提
高塑性。


圖1(a)熱軋工藝示意圖1(b)熱成形工藝模擬示意圖； 圖2本發(fā)明實施例的顯微組織。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例化學成分如表1所示，冶煉后鑄坯鍛造成尺寸為40mm(厚)X70mm (寬)X 80mm (長)坯料。坯料經過1200°C均熱1小時，經多道次熱軋成4. Omm厚鋼板，控制終軋溫度為880°C，水冷至680°C，放入保溫爐保溫Ih后隨爐冷卻，以模擬卷取過程，如圖 1 (a)所示。
權利要求
1.一種雙相熱成形鋼的制造方法，其特征在于該鋼的主要化學成分質量百分比為C: 0. Γο. 5%、Si :0. 3-2. 5%、Mn 1. 0 3· 0%、Al 1. 0-3. 0%、P <0. 02%、S <0. 01%、N <0. 01%，余量為鐵及不可避免雜質；制造方法為首先根據化學成分進行冶煉鑄造，原料坯入加熱爐加熱，加熱溫度為120(T125(TC，保溫0. 5 1. 5小時，終軋溫度為80(T90(TC，卷取溫度為 600^7000C ；熱成形工藝為加熱溫度為75(T850°C，保溫3-8min，以大于40°C /s的速度冷至室溫ο
2.如權利要求1所述雙相熱成形鋼的制造方法，其特征在于，熱成形工藝中的加熱溫度為78(T850°C，處于奧氏體和鐵素體兩相區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙相熱成形鋼的制備方法，屬于汽車用高強鋼技術領域。該鋼的成分質量百分含量為C0.1~0.5%、Si0.3-2.5%、Mn1.0~3.0%、Al1.0-3.0%、P<0.02%、S<0.01%、N<0.01%，余量為鐵及不可避免雜質。生產工藝為冶煉→熱軋，熱軋后進行熱成形工藝模擬?？刂频墓に噮禐闊彳埌迮骷訜嶂?200~1250℃，保溫0.5~1小時，終軋溫度800~900℃，卷取溫度600~700℃。熱成形工藝為加熱溫度為750~850℃，保溫5min，以大于40℃/s的速度冷至室溫。本發(fā)明采用Al微合金化處理，與傳統(tǒng)的熱成形錳硼鋼比較，優(yōu)點在于1)熱成形加熱溫度低，減輕表面氧化；2)熱成形后組織為鐵素體+馬氏體雙相組織。
文檔編號C21D8/02GK102286689SQ20111025934
公開日2011年12月21日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權日2011年9月2日
發(fā)明者程俊業(yè), 蘇嵐, 趙愛民, 陳銀莉, 靳海亮 申請人:北京科技大學