CN101280352B - 热成型马氏体钢零件制备方法 - Google Patents
热成型马氏体钢零件制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101280352B CN101280352B CN2008101121031A CN200810112103A CN101280352B CN 101280352 B CN101280352 B CN 101280352B CN 2008101121031 A CN2008101121031 A CN 2008101121031A CN 200810112103 A CN200810112103 A CN 200810112103A CN 101280352 B CN101280352 B CN 101280352B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel plate
- steel
- temperature
- stamping
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
一种热成型马氏体钢零件制备方法，属于获得以马氏体为基体组织的合金钢板的热冲压成型零件的控制冷却工艺领域。工艺为：将钢板加热到Ac3温度以上20-250℃，从而保证钢获得奥氏体组织，随后移送到冲压模具上进行冲压成型；此时，控制冲压模具的温度在100-400℃的区域，冲压成型后保持5-60秒后，从冲压模具中取出成型零件。优点在于，获得优良的塑性和安全性，并大幅度提高钢的抗氢脆敏感性。
Description
技术领域
本发明属于获得以马氏体为基体组织的合金钢板的热冲压成型零件的控制冷却工艺领域，特别是提供了一种热成型马氏体钢零件制备方法，适合于薄厚度钢板热冲压型并获得抗拉强度为1.3GPa-2.2GPa马氏体组织的零件。
背景技术
随着汽车轻量化和安全性要求的提高，要求汽车结构件用钢具有超高强度。传统的铁素体钢、珠光体钢以及贝氏体钢的强度水平都低于1.2GPa，因此只有选择超高强度的马氏体钢才能满足要求。通常情况下，马氏体钢是通过加工成型后再进行淬火回火热处理获得，对于薄厚度零件，淬火变形非常严重。而如果采用先热处理再冷冲压成型的话，则存在变形难度大、变形后零件回弹大等问题。
最近，国外开发了一种将热冲压成型和热处理结合起来的新工艺，即热成型工艺(Hot Stamping)(Taylan Altan.Stamping Journal，2007，(1)：14-15)。采用该工艺能够生产汽车用超高强度马氏体钢薄厚度零件。该工艺是将钢板加热到850-1000℃，随后移送到冲压模具上，模具采用水冷，模具的温度为室温或甚至更低。使钢板在冲压变形过程中以50-150℃/s的速度快速冷却到100℃以下，获得淬火马氏体组织。该工艺使钢板获得单一的马氏体组织，其塑性值较低。国际通用的抗拉强度为1.3-1.5GPa级的22MnB5钢的延伸率指标仅为大于8％，实物水平通常在10％左右。另外，钢板冷却速度较高，还易导致马氏体内应力较大和局部冷却过快易出现冲压不合格的问题，大大增加了生产难度，并对生产设备要求极高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热成型马氏体钢零件制备方法。即将钢板加热到850-1000℃，随后移送到模具上进行冲压成型。同时，不同于传统工艺采用冷模具的方法，本发明通过控制模具的温度，从而使钢板的冷却速度得到有效控制，解决了由于钢板冷却速度较快，造成的由于钢板降温快使钢板的塑性快速下降，易冲压破损的问题，以及冷却过快和终止冷却温度低导致的零件淬火内应力大及钢板延伸率低的问题。
本发明的具体工艺如下：根据钢板和成型工艺的不同，将钢板加热到Ac3温度以上20-250℃(即850-1000℃)，从而保证钢获得高温奥氏体组织，随后移送到冲压模具上进行冲压成型，移送到温度在100-400℃区域的冲压模具上进行冲压成型，冲压成型后保持5-60秒后，从冲压模具中取出成型零件。此时，控制冲压模具的温度在100-400℃的区域，通过控制模具的温度实现有效控制钢板冷却过程中温度变化的情况，从而实现三个目标：一、可获得钢板在900-400℃区域内，冷却速度略低于钢板在水冷模具的冷却速度，既可以防止模具冲压钢板过程中，钢板局部与模具接触部分温度降低过快，致使钢板塑性下降，从而导致变形回弹或局部减薄甚至断裂，又可以保证钢板淬透性的要求；二、大大减缓了钢板的在Ms点附近的冷却速度，获得多相组织和马氏体相变过程中碳的重新分配，提高钢的塑性，获得更高的安全性；三、钢板终止冷却温度的提高和钢板冷却速度的降低，大大降低了钢中马氏体相变内应力，从而提高零件使用安全性。
本发明所述的钢板成分为：C：0.12-0.60、Mn：0.05-2.0、Si：0.05-2.30，P≤0.015，S≤0.005，[O]≤0.0030，[N]0.002-0.015，在此基础上可添加B：0.0005-0.005、Cr：0.10-1.50、Mo：0.15-0.80、Al 0.015-0.060，Ti：0.02-0.10、Ni：0.20-4.0、Nb：0.02-0.10、V：0.02-0.25等；Ca或Re：0.001-0.002，余为Fe及不可避免的不纯物。
经模拟试验，测得不同钢板在不同温度的模具上的冷却变化规律，见附图1。由图可知，本发明的控温模具设计使钢板在较高温度区间仍有较快的冷速，可以保证钢的淬透性要求，并其控制温度的上方存在钢板温度缓慢冷却区域。本发明通过控制模具的温度，从而控制了冷却速度和缓慢冷却区域的位置。根据冷却速度和缓冷起始温度的不同，钢中可能析出不同体积百分比的铁素体、下贝氏体组织，切分原奥氏体晶粒，细化钢的组织控制单元，降低钢的屈强比和提高塑性。另外，由于缓慢冷却，在较高温度时先形成的下贝氏体和马氏体中的碳原子，将向此时未转变的奥氏体中扩散，形成低碳贝氏体和低碳马氏体；同时，在此温度下未转化的奥氏体中碳含量大幅度增加，随后由这些碳含量较高的奥氏体转变形成马氏体中含有更高的碳含量，以形成高的硬度的组织结构；并且由于碳的向未转变奥氏体中的扩散，使其马氏体转变终止温度(Mf点)降低，可能造成在室温及更低温度时，仍存在一定数量的残余奥氏体。总之，通过在马氏体相变过程中控制缓慢冷却，利用碳的重分配，最终获得一定比例的无碳下贝氏体、低碳马氏体、中高碳马氏体和残余奥氏体，以细化钢的组织控制单元，获得优良的塑性和安全性，并大幅度提高钢的抗氢脆敏感性。
附图说明
图1为本发明测得不同钢板在不同温度的模具上的冷却变化规律。
具体实施方式
实施例1-2#，以及对比钢为采转炉+精炼+连铸+热连轧工艺生产；3#为电炉+炼精+模铸+中板轧制+冷轧生产；4#为真空感应炉+电渣重熔+锻造+中板轧制+冷轧生产，具体成分见表1。钢的热处理工艺和模具温度见表2。钢的力学性能见表3。
表1钢的化学成分
| 炉号 | C | Si | Mn | Ni | Cr | P | S | [N] | [O] | B | Ti |
| 1 | 0.20 | 0.85 | 1.15 | - | - | 0.008 | 0.005 | 0.004 | 0.0015 | 0.0031 | 0.15 |
| 2 | 0.28 | 1.85 | 1.05 | - | 1.03 | 0.012 | 0.003 | 0.003 | 0.0018 | - | - |
| 3 | 0.40 | 1.20 | 0.25 | 1.02 | 0.95 | 0.008 | 0.005 | 0.007 | 0.0012 | - | - |
| 4 | 0.50 | 1.72 | 0.12 | 2.01 | 1.03 | 0.004 | 0.002 | 0.006 | 0.008 | - | - |
| 炉号 | C | Si | Mn | Ni | Cr | P | S | [N] | [O] | B | Ti |
| 对比钢 | 0.24 | 0.24 | 1.22 | - | - | 0.008 | 0.002 | 0.005 | 0.002 | 0.0027 | 0.15 |
表2钢的热理工艺及模具温度及力学性能
Claims (1)
1.一种热成型马氏体钢零件制备方法，其特征在于，工艺为：将钢板加热到Ac3温度以上20-250℃，从而保证钢获得奥氏体组织，随后移送到冲压模具上进行冲压成型；此时，控制冲压模具的温度在100-400℃的区域，冲压成型后保持5-60秒后，从冲压模具中取出成型零件；
所述的钢板成分为：C：0.12-0.60、Mn：0.05-2.0、Si：0.05-2.30，P≤0.015，S≤0.005，[O]≤0.0030，[N]0.002-0.015，在此基础上添加B：0.0005-0.005、Cr：0.10-1.50、Mo：0.15-0.80、Al 0.015-0.060，Ti：0.02-0.10、Ni：0.20-4.0、Nb：0.02-0.10、V：0.02-0.25；Ca或Re：0.001-0.002，余为Fe及不可避免的不纯物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101121031A CN101280352B (zh) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | 热成型马氏体钢零件制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101121031A CN101280352B (zh) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | 热成型马氏体钢零件制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101280352A CN101280352A (zh) | 2008-10-08 |
| CN101280352B true CN101280352B (zh) | 2010-06-09 |
Family
ID=40013025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008101121031A Expired - Fee Related CN101280352B (zh) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | 热成型马氏体钢零件制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101280352B (zh) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101805821B (zh) * | 2010-04-17 | 2012-03-21 | 上海交通大学 | 钢材冲压成形一体化处理方法 |
| CN102127675B (zh) * | 2011-02-21 | 2012-11-14 | 钢铁研究总院 | 高效率低能耗高质量的钢板温成形零件的生产方法 |
| MX356131B (es) * | 2011-05-13 | 2018-05-16 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Artículo moldeado por estampado en caliente, método para producir artículo moldeado por estampado en caliente, miembro absorbedor de energía, y método para producir miembro absorbedor de energía. |
| DE102011053698C5 (de) | 2011-09-16 | 2017-11-16 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Struktur- und Chassisbauteilen durch Warmformen und Erwärmungsstation |
| JP2013075329A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Kobe Steel Ltd | プレス成形品の製造方法およびプレス成形設備 |
| JP6001883B2 (ja) * | 2012-03-09 | 2016-10-05 | 株式会社神戸製鋼所 | プレス成形品の製造方法およびプレス成形品 |
| DE102012104734A1 (de) | 2012-05-31 | 2013-12-05 | Outokumpu Nirosta Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von umgeformten Blechteilen bei Tieftemperatur |
| CN102806259B (zh) * | 2012-08-21 | 2015-08-12 | 武汉钢铁(集团)公司 | 提高汽车零件强度与塑性的热成形方法 |
| CN103042070A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种高强钢管材热成形时控制强度分布的方法 |
| CN103045834B (zh) * | 2013-01-11 | 2014-12-03 | 武汉理工大学 | 一种改善高强度钢板热冲压件综合性能的方法 |
| CN103614640B (zh) * | 2013-12-12 | 2016-10-05 | 马鸣图 | 一种抗高温氧化的非镀层热冲压成形用钢 |
| CA2976637C (en) * | 2015-04-10 | 2022-12-13 | Rb&W Manufacturing Llc | Method for installing a self-clinching fastener |
| WO2017006144A1 (en) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | Arcelormittal | Steel for press hardening and press hardened part manufactured from such steel |
| CN105369126B (zh) * | 2015-12-11 | 2018-05-01 | 钢铁研究总院 | 一种合金钢及其精轧螺纹钢筋的生产方法以及精轧螺纹钢筋 |
| CN105665576B (zh) * | 2016-01-25 | 2018-02-02 | 重庆哈工易成形钢铁科技有限公司 | 一种钢材成形方法及其成形构件 |
| CN107503607B (zh) * | 2017-08-18 | 2020-08-21 | 立兴杨氏实业（深圳）有限公司 | 一种平开窗固定铰链 |
| CN108330404B (zh) * | 2018-03-05 | 2019-09-03 | 上海大学 | 一种海洋用高强钢及其制备方法 |
| CN108456822B (zh) * | 2018-03-05 | 2019-09-10 | 上海大学 | 一种海洋用高强钢及其制备方法 |
| MX2020010257A (es) * | 2018-03-29 | 2020-10-22 | Nippon Steel Corp | Lamina de acero para uso en estampado en caliente. |
| US11209040B2 (en) | 2019-07-15 | 2021-12-28 | Rb&W Manufacturing Llc | Self-clinching fastener |
| CN112975298B (zh) * | 2021-03-22 | 2022-10-21 | 保定天威保变电气股份有限公司 | 一种减少现场组装变压器不对称结构拉板弯曲变形的方法 |
| US11913488B2 (en) | 2021-05-27 | 2024-02-27 | Rb&W Manufacturing Llc | Self-clinching and self-piercing construction element with multi-purpose pilot |
| CN113528761A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-10-22 | 首钢集团有限公司 | 一种热成形件及其制备方法 |
| CN113528974B (zh) * | 2021-06-18 | 2022-06-21 | 首钢集团有限公司 | 一种防护用钢及其制备方法 |
| CN115149182B (zh) * | 2022-06-13 | 2024-08-06 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种动力电池下箱体及其设计方法 |
| CN116162766B (zh) * | 2023-02-21 | 2024-09-17 | 武汉理工大学 | 一种装甲钢构件的热成形方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1840724A (zh) * | 2005-03-30 | 2006-10-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 屈服强度960MPa以上超高强度钢板及其制造方法 |
-
2008
- 2008-05-21 CN CN2008101121031A patent/CN101280352B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1840724A (zh) * | 2005-03-30 | 2006-10-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 屈服强度960MPa以上超高强度钢板及其制造方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JP特开2002-346602A 2002.12.03 |
| Taylan Altan.Hot-stamping boron-alloyed steels for automotive parts.Stamping Journal.2007, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101280352A (zh) | 2008-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101280352B (zh) | 热成型马氏体钢零件制备方法 | |
| CN102031456B (zh) | 冲压淬火用钢板及其热成型方法 | |
| CN100494457C (zh) | 超厚非调质塑料模具钢及其制造方法 | |
| CN103556048B (zh) | 一种低屈强比、高强度汽车用双相钢板的生产方法 | |
| CN110306123A (zh) | 一种抗拉强度≥1800MPa级的高韧性热成形钢及其生产方法 | |
| CN102031455A (zh) | 冲压淬火用钢板及其制造方法 | |
| CN102534423B (zh) | 高强度钢板及其制造方法 | |
| CN107974636A (zh) | 一种高硬度高淬透性预硬化塑料模具钢及其制备方法 | |
| CN102127675B (zh) | 高效率低能耗高质量的钢板温成形零件的生产方法 | |
| CN103882314B (zh) | 一种42CrMo钢冷轧板及其生产方法 | |
| CN104593675A (zh) | 一种同时具有twip与trip效应金属材料制备方法 | |
| CN105088089B (zh) | 汽车用冷轧换挡拨叉钢构件及生产方法 | |
| CN101613835A (zh) | 一种合金热轧钢板及用其制造高压气瓶的方法 | |
| CN110453146A (zh) | 一种无屈服平台的Cr合金化钢及其制备方法 | |
| CN101717886A (zh) | 抗拉强度650MPa级热轧双相钢板及其制造方法 | |
| CN102719732A (zh) | 热轧高强度双相钢板及其制造方法 | |
| CN107012398B (zh) | 一种铌微合金化trip钢及其制备方法 | |
| CN101289700A (zh) | 高强度马氏体基体热、温冲压零件制备方法 | |
| CN101293255A (zh) | 经济型热成型马氏体钢板生产方法 | |
| CN102191438A (zh) | 一种高压无缝气瓶用钢板及其制造方法 | |
| CN103255340A (zh) | 一种汽车用高强韧性热成形钢板及其制备方法 | |
| CN106906421A (zh) | 一种低温热冲压汽车零部件、其热冲压工艺及其制造方法 | |
| CN103805851A (zh) | 一种超高强度低成本热轧q&p钢及其生产方法 | |
| CN102691018A (zh) | 一种低压缩比超高强度海洋工程用钢板及其生产方法 | |
| CN110129670A (zh) | 一种1300MPa级高强高塑性热冲压用钢及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Advanced Steel Technology Co., Ltd. Assignor: Central Iron & Steel Research Institute Contract record no.: 2011990000830 Denomination of invention: High-safe high-precision producing method of thermoforming martensitic steel parts Granted publication date: 20100609 License type: Exclusive License Open date: 20081008 Record date: 20110829 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100609 Termination date: 20170521 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |