[发明专利]一种超高强韧性Mn-B钢结构件连续在线制备方法

说明书

本发明属于钢材冲压成型技术领域，公开了一种超高强韧性Mn‑B钢结构件连续在线制备方法，利用电极辊连续传动进行Mn‑B钢带材循环加热‑淬火，使高温奥氏体以及淬火后马氏体晶粒超细化；电极辊连续传动过程中进行自阻加热方式的高速度加热；并且进行多次反复加热‑淬火实现元素的均匀化扩散；通过热冲压成形保压淬火过程中模具内的高冷却速度或冲压成形后的强制冷却方法，使超细晶奥氏体转变为超细晶马氏体或超细晶马氏体+少量贝氏体等组织，实现高强韧性结构件制备。本发明能够有效减少氧化，从而有利于低成本非涂层板的推广使用，并且多次的反复加热‑淬火还能够在较短的时间内实现元素的均匀化扩散，有助于构件的性能均一性。

技术领域

本发明属于钢材冲压成型技术领域，尤其涉及一种超高强韧性Mn-B钢结构件连续在线制备方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

汽车轻量化以及安全性的双重要求，促使高强以及超高强钢在白车身上的应用比例越来越大。其中热冲压成形由于成形力小，成形件精度高且成形构件强度高等特点，成为汽车零部件制造业推广越来越普遍的一种成形工艺方式。现在应用最普遍的热成形超高强钢的抗拉强度水平为1500MPa级别，部分产品的强度水平甚至可以达到1800MPa。据不完全统计，现在全球主流车型都在采用热冲压成形技术生产的超高强钢板作为汽车轻量化以及提升安全性的主要方法，其中欧美系车应用相对较多，如Audi A3车身使用热成形钢的比例为 21.7％，Volvo品牌下的个别车型在热成形钢的用量上甚至达到整个车身用材料的40％以上。

目前国内共有热冲压生产线100多条，但是热冲压工艺中坯料加热都采用辊底炉或者箱式炉加热的方式，且为保证加热奥氏体化后碳元素等的扩散均匀化，造成上述方式加热时间较长，坯料在炉时间一般均在3-5分钟，这直接带来坯料的氧化问题而影响后续成形件的表面质量。因此，这种炉型通常会带有保护气氛，且同时需采用带Al-Si涂层的坯料进行热冲压生产。由于该类Al-Si涂层板的供货受制于国外专利保护，目前只有一家国外的钢铁企业能够提供，因此导致热冲压原材料成本居高不下。这也是热冲压相比较于冷冲压成本较高的主要原因之一。传统辊底炉加热方式下的热冲压工艺流程长，成本高，且为避免坯料氧化通常需要采用高成本Al-Si涂层板，一旦采用铝硅涂层板后为保证涂层与铁基体的有效扩散时间以形成防氧化的金属间化合物，就造成加热过程周期长，效率低，部分温度区间加热速度无法提高等问题。在传统热冲压成形工艺下，现阶段应用最普遍的钢种22MnB5所能实现的最高强度约为1500MPa,且延伸率低(<7％)，冲击韧性较差(约为65J/cm2)。在现有工艺下，要实现热成形构件强韧性综合性能的进一步提升，以进一步挖掘构件轻量化的潜力，只能通过改变热成形钢品种(在22MnB5钢成分基础上添加Nb等微合金元素,或者提高碳含量等方式)以达到所需目的。而这无疑又提高的原材料成本且提高了材料的碳当量，不利于后续焊接性能。

此外，现有的Mn-B系热成形钢结构件虽然具有超高强度，但是普遍存在韧性尤其是低温韧性较差的不利特点，并且强度越高该方面的缺陷越发突出，从而使得相应结构件在使用过程中始终存在脆性断裂的隐患，在很大程度上限制了其进一步的推广应用。

综上所述，现有技术存在的问题是：

传统辊底炉加热方式下的热冲压工艺流程长，成本高，且为避免坯料氧化通常需要采用高成本Al-Si涂层板，一旦采用铝硅涂层板后为保证涂层与铁基体的有效扩散时间以形成防氧化的金属间化合物，就造成加热过程周期长，效率低，部分温度区间加热速度无法提高等问题；

在传统热冲压成形工艺下，现阶段应用最普遍的钢种22MnB5所能实现的最高强度约为1500MPa,且延伸率低(<7％)，冲击韧性较差(约为65J/cm²)。在现有工艺下，要实现热成形构件强韧性综合性能的进一步提升，以进一步挖掘构件轻量化的潜力，只能通过改变热成形钢品种(在22MnB5钢成分基础上添加Nb 等微合金元素,或者提高碳含量等方式)以达到所需目的。而这无疑又提高的原材料成本且提高了材料的碳当量，不利于后续焊接性能。