[发明专利]一种汽车用超高强热成形钢的制备方法

说明书

本发明公开了一种汽车用超高强热成形钢的制备方法，属于高强钢技术领域。将冲压成形与低温贝氏体等温相结合，综合利用微合金细化、控轧控冷细化、预变形和低温贝氏体等温等细化技术，获得由无碳化贝氏体、少量的块状残余奥氏体和体积分数小于10％的马氏体组成的超细组织，其抗拉强度为1500～2200MPa，延伸率为10～20％。超高强钢的制备工艺流程为：冶炼→连铸→热轧→裁剪→热冲压成形→低温贝氏体等温。热冲压成形时，首先将裁剪好的热轧板重新加热至Ac₃+50℃奥氏体化，保温0.5～1h，而后立即移至热冲压设备上进行冲压成形，利用热冲压模具的快冷淬火作用，将过冷奥氏体冷却至M_s点之下并等温0.5～1min，迅速放入200～300℃的盐浴炉或电阻炉中等温4～6h，进行等温贝氏体转变，后取出空冷至室温。

技术领域

本发明属于高强钢技术领域，涉及一种汽车用超高强热成形钢及制备方法。

背景技术

随着我国相关法律法规的完善以及人们对安全和环保意识的提高，汽车的节能减排和安全性能越来越受到重视，开发和应用高强钢和超高强钢，提高汽车安全性，降低汽车重量，实现汽车轻量化，降低油耗是现代汽车的发展趋势。超高强钢热冲压成形技术作为实现汽车轻量化的一种新形技术，以其重量轻、强度大、成形性能好且尺寸精度高的特点很好的满足了市场需求。热冲压成形工艺将热成形和淬火工艺结合在一起，在高温奥氏体区以较低的流变应力经过冲压成形获得无回弹的精确形状，从而得到超高强零件。热冲压成形件在未来钢质汽车(Future Steel Vehicle,FSV)计划中应用达11.1％，主要应用于前、后保险杠骨架以及A柱、B柱等重点部位，尤其在正面和侧面撞击时，可有效减少驾驶舱变形，保护驾乘人员的安全。

热冲压成形件通常采用低合金、含硼钢，如22MnB5、37MnB4。热成形后的显微组织为完全马氏体组织，屈服强度≥1000MPa，抗拉强度≥1500MPa，总伸长率≥5％，强度和耐磨性好，尺寸精度高，能够进行复杂零部件加工，从一定程度上弥补了超高强钢板冷成形的不足。市场上商业用热冲压成形钢的强度级别一般为1500～1600MPa，总延伸率大于5％，若能进一步提高热冲压成形钢的强度和韧性对于汽车轻量化的发展有着重要的意义。

贝氏体钢具有较高的强度和良好的韧性，2002年西班牙Caballero和英国Bhadeshia等将0.98C～1.59Si～1.94Mn～1.33Cr～0.30Mo～0.02Ni～0.11V钢在低温下长时间等温(125℃等温29天/190℃等温14天)，得到一种超高强低温贝氏体，强度达2500MPa，硬度超过600HV，韧性大于30～40MPa·m^1/2，其组织为超细结构的无碳化物贝氏体，片状贝氏体铁素体厚度仅20～40nm，板条间分布薄膜状残余奥氏体，这种组织的贝氏体称为纳米贝氏体，超细贝氏体或超级贝氏体钢。超级贝氏体钢具备优异的高强高塑的综合力学性能，是最具有发展前景的汽车用第三代先进高强钢之一。

超细贝氏体钢虽然拥有着优异的高强度与高韧塑性配合，但其加入了大量Cr、Mo、V等贵合金元素，大大提高了其冶炼成本，而且工艺流程的耗时冗长，其贝氏体转变需很长时间，少则几天，多则长达一月之久，制备时间过长，，对纳米贝氏体钢的扩展与发展非常不利，所以研究其加速工艺有利于大批量工业化生产的实现。因此国内外学者进行了大量研究，从细化原始奥氏体晶粒、预变形和马氏体预相变等方面研究超细贝氏体钢的相变加速技术。

研究表明通过Nb、V微合金化和控轧控冷可获得细小的原始奥氏体晶粒，晶粒细化使晶界密度提高，使得单位体积内奥氏体形核位置增多，加速转变速率。