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1、10申请公布号CN104195455A43申请公布日20141210CN104195455A21申请号201410410190422申请日20140819C22C38/54200601C21D8/00200601C21D6/0020060171申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号72发明人张士宏宋鸿武程明林涛74专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所特殊普通合伙21234代理人张志伟54发明名称一种基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢及其加工方法57摘要本发明涉及冶金材料领域,同属于汽车用先进高强钢领域,具体为一种基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢及其加工方法。。
2、按质量分数计,其化学成分为0205C,02515MN,0206CR,0210MO,0108NI,0212SI,0205AL,00020004B,002003TI,0515CU,S30/S的冷速条件下获得淬火马氏体组织,抗拉强度在1500MPA,塑性仅为6左右,强塑积在9000MPA左右。现有技术中,还缺乏高强塑积20000MPA以上的热冲压用钢。0003QPQUENCHINGPARTITIONING钢是一种具有高强度与一定塑性的低碳马氏体钢,具有较高的强塑积30000MPA。QP工艺最先由JSPEER等在2003年的ACTAMATERIALIA材料学报上发表的“CARBONPARTITIONI。
3、NGINTOAUSTENITEAFTERMARTENSITETRANSFORMATION”碳在马氏体相变后向奥氏体中的配分一文中提出,在研究FEMNSI基TRIPTRANSFORMATIONINDUCEDPLASTICITY钢时,发现过淬火后,在介于马氏体转变开始温度MS与马氏体转变结束温度MF等温一定时间,可使马氏体基体中的碳扩散至残余奥氏体中,使未转变的奥氏体因富碳而稳定,最终获得马氏体与残余奥氏体组成的复相组织。与TRIP钢与回火马氏体钢相比较,QP钢强度较高,塑性较好,综合性能更为优异。0004虽然目前已经开发了一系列适合QP工艺的钢种,但是很难与工业上的热冲压生产过程兼容,主要原因是。
4、由于其碳配分过程需要一个独立的等温过程,需要增加更多设备。而且,由于要求转移至配分设备的时间较短,通常在几秒之内,这增加了工艺的实现难度,因而现有QP钢的应用大大受到了限制。发明内容0005针对QP钢种存在的不足,本发明提供一种基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化HSBT钢及其加工方法,解决QP钢的碳配分需要单独等温处理设备,同时转移至配分设备使工艺实现难度增加等问题。0006本发明的技术方案是0007一种基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢,按质量分数计,其化学成分为0205C,02515MN,0206CR,0210MO,0108NI,0212SI,0205AL,00020004B,002003TI,。
5、0515CU,S001,P001,FE余量。0008所述的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢,马氏体转变开始温度MS400,马氏体转变终了温度MF200,实现热冲压烘烤韧化钢在室温下具有马氏体与残余奥氏体的组织。说明书CN104195455A2/5页40009所述的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢,优选地,马氏体转变开始温度MS为200300,马氏体转变终了温度MF为50150。0010所述的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢的加工方法,将板料加热奥氏体化,而后立即转移至热冲压设备上进行冲压成形、保压淬火后出模冷却至室温,工件组织为马氏体不稳定的残余奥氏体;而后取出工件,放置在车身烤漆温度范围内的。
6、热处理炉中烘烤,使之发生碳配分,使得残余奥氏体稳定,最终获得稳定的马氏体与残余奥氏体的复相组织,使工件综合性能与传统QP钢性能一致。0011所述的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢的加工方法,在车身烘烤温度使碳在残余奥氏体中进行配分,热冲压烘烤韧化马氏体钢具有较低的MS和MF点,以使烘烤处理的温度处在碳配分温度范围。0012所述的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢的加工方法,加热奥氏体化过程指的是在电阻炉或燃料炉中对板料进行加热。0013所述的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢的加工方法,热冲压过程在压力机上进行,与热冲压生产过程一致,通过热冲压使得板料成形、模内淬火后出模冷却至室温。0014所述的。
7、基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢的加工方法,放置在车身烤漆温度范围内的热处理炉中烘烤,烘烤处理利用工业上的车身烤漆过程,温度在100300,时间在1090MIN。0015所述的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢的加工方法,热处理炉为盐浴炉、马弗炉、电阻炉或者车身烤漆间。0016所述的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢的加工方法,优选地,奥氏体化温度为900980,奥氏体化时间1040MIN;模内保压淬火时间为1060S,模内保压淬火过程的平均冷速为3050/S;烘烤处理温度在150250,时间在3060MIN。0017本发明的设计思想是0018本发明热冲压烘烤韧化钢对应于热冲压烘烤韧化HOTSTA。
8、MPINGBAKETOUGHENING,HSBT工艺,即是说,在热冲压零件安装到车身上以后,连同车身一起进入烤漆间或热处理炉,在车身烤漆温度范围内利用烤漆过程完成碳配分CARBONPARTITIONING处理,最终组织为马氏体与残余奥氏体的复相组织,工件的综合性能优异,其碳配分处理利用了车身的烘烤处理,且此钢种的配分转移的时间宽松,可以在不改变现行热冲压生产工艺,不增加相应设备的基础上实现QP工艺。0019本发明的优点及有益效果是00201、本发明提供的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化HSBT马氏体钢具有QP钢的优点,同时解决了QP钢需要单独等温处理设备的缺点,可利用车身烘烤设备,且热冲压工件在。
9、室温保持有马氏体与奥氏体组织,转移至热处理设备的时间宽松。00212、与目前热冲压钢如硼钢22MNB5的生产设备相适应,且工件的强塑积是硼钢22MNB5的两倍以上,这对进一步提升汽车工业的发展与技术进步具有推动作用。00223、力学性能测试结果表明,本发明热冲压烘烤韧化钢抗拉强度在20002400MPA,延伸率在913,强塑积为2000026000MPA,热冲压烘烤韧化钢的残余奥氏体体积分数在610,热冲压烘烤韧化钢良好的塑性源于其一定含量较稳定的残余奥氏体相的贡献。说明书CN104195455A3/5页50023总之,与现有QP钢相比,本发明提供的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化钢在保持QP钢。
10、优点的基础上,克服了QP钢需要独立等温配分设备、转移速度要求快的缺点,利用车身的烘烤处理工序实现碳配分,且此钢种的配分转移时间宽松,可以兼容现行热冲压生产工艺,不需增加有关设备,大大扩展QP钢的应用范围。附图说明0024图1为本发明实施例13的HSBT钢的XRD图。具体实施方式0025在本发明的具体实施方式中,本发明的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化马氏体钢的化学成分质量分数为0205C,02515MN,0206CR,0210MO,0108NI,0212SI,0205AL,00020004B,002003TI,0515CU,S001,P001。0026本发明的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化马氏体。
11、钢的成分依据为0027C主要起到固溶强化以及配分稳定奥氏体作用,直接影响马氏体的强度和残余奥氏体的含量;0028MN固溶强化,稳定奥氏体,脱氧、脱硫,降低MS点温度,提高钢的淬透性;0029CR能增加钢的淬透性,固溶强化;0030MO固溶强化,稳定奥氏体,防止回火脆性,细化马氏体组织;0031SI作为非碳化物形成元素,抑制碳化物的形成,稳定奥氏体;0032NI固溶强化,稳定奥氏体,防止热脆性;0033AL同SI一样,具有细化晶粒,抑制碳化物析出;0034B在奥氏体晶界上发生偏聚,提高淬透性;0035TI氮化物与碳化物形成元素,将N元素固定,避免BN形成,防止B元素损害;0036CU起到析出强化。
12、作用,用于提高马氏体基体的强度;0037S杂质元素,形成MNS降低材料的塑性,含量控制在001以下;0038P易引起钢的冷脆性,含量控制在001以下。0039本发明的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化马氏体HSBT钢的马氏体转变开始温度MS400,马氏体转变终了温度在MF200。这可实现热冲压工件在室温下具有马氏体与残余奥氏体的组织,还使工件可在室温保持较长时间,再进行烘烤处理。0040本发明的基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化马氏体HSBT钢的加工方法为将板料加热奥氏体化,而后立即转移至热冲压设备上进行冲压成形、保压淬火后出模冷却至室温,工件组织为马氏体不稳定的残余奥氏体;而后取出工件,放置在温度接。
13、近车身烤漆温度的热处理炉中烘烤,使之发生碳配分,使得残余奥氏体稳定,最终获得稳定的马氏体与残余奥氏体的复相组织,工件综合性能优异,与传统QP钢性能一致。0041为了实现在较低的温度范围内如在车身烘烤温度,可使碳在残余奥氏体中进行配分,本发明的热冲压烘烤韧化马氏体HSBT钢具有较低的MS和MF点,以使烘烤处理的温度处在碳配分温度范围。0042本发明中,所述加热奥氏体化过程指的是在电阻炉或燃料炉中对板料进行加热。说明书CN104195455A4/5页6所述热冲压过程在压力机上进行,与热冲压生产过程一致,通过热冲压使得板料成形、模内淬火后出模冷却至室温。所述放置在温度接近车身烤漆温度的热处理炉中烘烤。
14、,烘烤处理利用了工业上的车身烤漆过程,温度在100300。所述热处理炉可为盐浴炉、马弗炉、电阻炉或者车身烤漆间。0043下面,通过实施例和附图对本发明进一步详细说明。0044本发明实施例的热冲压烘烤韧化HSBT马氏体钢试样的制备过程为按照化学成分,采用100KG真空熔炼炉冶炼,获得40KG的铸锭,自由锻至成60MM厚的轧坯,经过1200保温2小时后热轧至为3MM厚的钢板。在钢板上截取100MM200MM的试样进行热冲压烘烤韧化处理,最终工件上截取标距为25MM的拉伸试样和10MM10MM的XRD试样。0045本发明实施例中拉伸试验在SANS5150万能试验机上进行,X射线衍射试验在日本理学RI。
15、GAKUD/MAX2500PC衍射仪上进行,所用靶材为CU靶,工作电流为300MA,工作电压为50KV,扫描的角度范围为40100,速度为3MIN扫描1,步长为002。0046实施例10047本实施例中,HSBT钢试样的化学成分质量分数为04C,032MN,035CR,05MO,01NI,08SI,02AL,0003B,0025TI,05CU,0005S,0008P,FE余量。将板料加热到950进行奥氏体化30MIN,而后在10S时间内转移至压力机进行热冲压成形,模内保压、淬火时间为60S,保压淬火后出模冷却至室温。然后取出的工件放置在热处理炉中,温度在150,保温时间为60MIN。热冲压保压。
16、淬火过程的平均冷速为36/S。经相变膨胀仪测量,此钢的MS点为237,MF点为80。0048力学性能测试结果表明,该HSBT钢经上述工艺处理后,抗拉强度在2205MPA,延伸率在93,强塑积为20506MPA达到QP钢的力学性能指标。0049如图1所示,XRD结果表明,上述处理后的试样中残余奥氏体体积分数在6,表明该HSBT钢的良好的塑性源于其一定含量较稳定的残余奥氏体相的贡献。0050实施例20051本实施例中,HSBT钢试样的化学成分质量分数为035C,12MN,056CR,04MO,07NI,07SI,04AL,00028B,0021TI,15CU,0006S,0003P,FE余量。将板。
17、料加热到950进行奥氏体化30MIN,而后在10S时间内转移至压力机进行热冲压成形,保压、淬火时间为60S,保压淬火后出模冷却至室温。然后取出的工件放置在热处理炉中,温度在200,保温时间为30MIN。热冲压保压淬火过程的平均冷速为36/S。经相变膨胀仪测量,此钢的MS点为230,MF点为50。0052力学性能测试结果表明,该HSBT钢经上述工艺处理后,抗拉强度在2158MPA,延伸率在104,强塑积为22443MPA达到QP钢的力学性能指标。0053如图1所示,XRD结果表明,上述处理后的试样中残余奥氏体体积分数在68,表明该HSBT钢的良好的塑性源于其一定含量较稳定的残余奥氏体相的贡献。0。
18、054实施例30055本实施例中,HSBT钢试样的化学成分质量分数为03C,06MN,05CR,10MO,039NI,10SI,04AL,00036B,003TI,10CU,0004S,0005P,FE余量。将板料加热到950进行奥氏体化30MIN,而后在10S时间内转移至压力机进行热冲压成形,保压、淬火时间为60S,保压淬火后出模冷却至室温。然后取出的工件说明书CN104195455A5/5页7放置在热处理炉中,温度在250,保温时间为40MIN。热冲压保压淬火过程的平均冷速为36/S。经相变膨胀仪测量,此钢的MS点为232,MF点为58。0056力学性能测试结果表明,该HSBT钢经上述工艺处理后,抗拉强度在2079MPA,延伸率在98,强塑积为20374MPA达到QP钢的力学性能指标。0057如图1所示,XRD结果表明,上述处理后的试样中残余奥氏体体积分数在62,表明该HSBT钢的良好的塑性源于其一定含量较稳定的残余奥氏体相的贡献。0058上述具体实施例为阐述本发明一种基于碳配分原理的热冲压烘烤韧化体HSBT钢的工艺原理,其他在本发明基础上的修改与完善案例均属于本发明的具体体现,应包含于本发明的权利要求书中所要求的权利范围之内。说明书CN104195455A1/1页8图1说明书附图CN104195455A。