高強度鋼板熱成形技術

實際熱成形工藝首先把常溫下強度為500~600 MPa的高強度硼合金鋼板加熱到880~950℃,使之均勻奧氏體化,然后送入內部帶有冷卻系統的模具內沖壓成形,之后保壓快速冷卻淬火,使奧氏體轉變成馬氏體,成形件因而得到強化硬化,強度大幅度提高。比如經過模具內的冷卻淬火,沖壓件強度可以達到1500 MPa,強度提高了250%以上,因此該項技術又被稱為“沖壓硬化”技術。實際生產中,熱沖壓工藝又分為兩種,即直接工藝和間接工藝。下料后,直接把鋼板加熱然后沖壓成形,主要用于形狀比較簡單變形程度不大的工件。對于一些形狀復雜的或者拉深深度較大的工件,則需要采用間接工藝,先把下好料的鋼板預變形,然后再加熱實施熱沖壓。對高強度鋼板的熱成形技術,我們需要重點關注的是用鋼選擇、熱成形用鋼的表面鍍層、模具設計和熱成形零件的檢測問題。

  熱成形用鋼的選擇是保證熱成形零件性能的重要一環。高強度鋼板的熱成形性主要分包括以下形式:深沖成形性、脹形成形性以及延伸凸緣成形性等。一般認為:深沖成形性取決于鋼板塑性應變化的Lankford值;脹形成形性取決于鋼板的延性;而延伸凸緣成形性取決于鋼板的局部變形能和顯微組織均勻性。B在支配延伸凸緣成形性和彎曲成形性的顯微組織均勻化方面起到了重要作用,故一直采用F+B和B單一組織;而且為了實現高強度化目標,也采用了低碳M。馬氏體鋼中的22MnB5鋼的原理與此相符,是典型的熱沖壓材料鋼,它利用鈦和硼微合金化的方法,通過熱成形后急冷獲得高的成形度和極高的強度。目前,熱成形MnB鋼板在歐美和日本主要汽車制造企業已經開始使用,如新型Golf V6車有5個零部件用MnB鋼制成,最新的第六代PASSAT車型有9個這樣的部件。圖5是寶鋼開發的熱沖壓成形用含硼鋼的CCT(連續冷卻相變)曲線,經過 950℃左右單相奧氏體區的加熱保溫后,當冷卻速度大于15℃/s后,鋼板的組織轉變為全馬氏體組織,其硬度為HV450~500,強度達到1300—1500MPa。

  熱成形零件具有的壓潰性能(碰撞后的低的侵入)決定了其很適合用于安全件。熱成形零件的加工通常需要經過激光切割、沖裁孔、點焊、冷成形、裝配以及油漆等工序,因此對熱成形零件需要檢測的內容很多。首先是要對熱成形零件進行力學性能檢測、形狀檢測、厚度分布檢測和引入的內應力檢測,還要根據不同零件的不同要求,采用不同的方法進行實物性能檢測。對于一個合格的熱成形零件,應當滿足高強度、輕量化和安全性的要求,同時還應具備好的強度與韌性結合性、尺寸穩定性、可加工性(幾何尺寸穩定性)、可焊性以及疲勞抗力等。

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