[发明专利]激光拼焊后用于整体热冲压成形的强塑钢板及生产方法

说明书

本发明公开激光拼焊后用于整体热冲压成形的强塑钢板及生产方法，所述钢板化学成分组成及重量百分含量为：C：0.060～0.12%，Si≤1.2%，Als≥0.02%，其中0.030%≤Si+Als≤1.35%，Nb≤0.020%，Mn：1.6～2.2%，Mo≤0.25%，Cr≤0.65%，其中1.70%≤Mn+Mo+Cr≤3.1%，P≤0.020%，S≤0.005%，N≤0.0030%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述生产方法包括热轧、酸洗冷轧和连续退火工序。本发明通过添加Mn、Cr、Mo等元素实现了激光拼焊原料板在热冲压成形后组织均匀且具有优异的性能，抗拉强度≥550MPa，强塑积≥15.3GPa·%，具有良好的强度和塑性组合。

技术领域

本发明属于钢铁产品生产技术领域，具体涉及激光拼焊后用于整体热冲压成形的强塑钢板及生产方法。

背景技术

为了降低车身自重减少能源消耗和尾气排放，在汽车的结构设计中，轻量化是实现汽车节能减排的重要手段，目前轻质合金以及塑料等材料逐步得到应用，但是，高强钢及超高强钢仍然是实现汽车轻量化的重要途径。但是，随着材料强度的提高，钢板在室温下的冷成形非常困难也存在很多缺点，如零件尺寸精度难控制以及冲压模具磨损严重等。而热冲压成形技术的诞生，可以很好地解决了上述技术难题。

热冲压成形是将具有高淬透性的钢板坯料加热到奥氏体化保温一定的时间，随后通过输送装置将板料送入带有冷却系统的模具内冲压成形并保压淬火，最终获得高强度的冲压零件，目前可以生产的成品零件强度高达2000MPa，但该类级别的钢种基本上处于试验和性能评估阶段，而大规模使用的则是1500MPa级别的，即22MnB5，成品零件的基体组织为马氏体，但随着材料强度的提高，其塑性会相应降低。在汽车构件中，通常是一种复杂的载荷条件，有些零部件，如B柱加强件，在服役过程中，就需要热成形零件不仅要具有高的强度以较大程度地抵御碰撞冲击变形，同时也需要良好的韧性以吸收碰撞能量，减低碰撞冲击对驾乘人员的伤害。目前行业同类钢板热成形后的抗拉强度一般在1000MPa以下，强塑积在12GPa.%以下，难以满足下游用户的需求。因此，在热冲压成形领域，需要具有超高强度且局部高塑性的热成形零件以同时满足汽车轻量化和碰撞安全性两方面的需求。

激光拼焊技术，即将不同力学属性或不同厚度的高强钢拼焊到一起，然后进行热冲压成形，搭配使用高塑性热成形钢实现零件的高强度和高塑性，由于该技术过渡区的范围容易控制，进而能保证整体性能，目前汽车行业绝大部分采用激光拼焊技术。

关于用于拼焊用途的热冲压成形用钢开发，行业内目前存在的技术困难为：1）如何保证热冲压后的板材或零件具有更高的强塑积，进而实现在车身碰撞过程中抵抗变形，并在变形中充分吸收碰撞能量，即用钢的设计优化和强塑性能的提升；2）从改善车身安全性角度出发，针对不同结构的安全性设计要求，要求热成形后的材料强度范围更宽以供选择，从而可以抵抗不同碰撞时的材料的有效变形。

专利CN108707825A一种550MPa级热冲压成形用高塑性钢板的生产方法中给出了一种低C低Mn含Nb的成分设计体系，生产出强度在550MPa级别左右的热冲压成形用途钢板，但该成分由于淬透性元素不足，因此对加工过程中的加热工艺和冷却速率要求高，否则难以满足相应的组织和性能要求，且只能由于生产强度级别相对较低的热冲压用钢。

美国专利US2010/0221572 （Steel, for hot forming or quenching in atool, having improved ductility）中给出了一种低C含Ti的热冲压成形钢生产方法，热冲压后性能在500MPa以上，但由于基体组织中铁素体为等轴状，因此也很难以获得高的抗拉强度。

美国专利US2018/0202017（Steel Material For Hot Stamp Forming, HotStamp Forming Process And Hot Stamp Formed Member）中给出了含Ti的成分设计，而Ti在高温凝固过程中易生成TiN，不利于韧性，同时无法满足淬火后抗拉强度在1000MPa以下的应用场合。