一種高效率低能耗高質量的鋼板溫成形零件及其生產方法，屬于零件成型技術領域。用于生產零件的鋼板的成分為：C：0.02-0.45wt％、Mn：3.50-9.0wt％、P≤0.020wt％，S≤0.020wt％，余為Fe及不可避免的不純物；在此基礎上另加以下一種或多種元素：Ni：0.1-3.0wt％、Cr：0.2-3.0wt％、Mo：0.1-0.8wt％、Si：0.3-2.3wt％、Cu：0.5-2.0wt％、B：0.0005-0.0050wt％、Nb：0.02-0.30wt％、[N]：0.002-0.250wt％、Ti：0.05-0.25wt％、V：0.02-0.25wt％、Al：0.015-3.0wt％、RE：0.002-0.005wt％、Ca：0.005-0.03wt％。工藝流程為：鋼板加熱+鋼板移送+鋼板預冷+零件成形+零件冷卻+零件控溫處理。優點在于，實現低成本、高效率；提高工件的成形率和工件的最終力學性能。
High efficiency, low energy consumption and high quality steel plate warm forming parts and production method thereof
The utility model relates to a steel plate temperature forming part with high efficiency, low energy consumption and high quality, and a production method thereof, belonging to the technical field of parts forming. For the production of parts of steel components: C:0.02-0.45wt%, Mn:3.50-9.0wt%, P = 0.020wt%, S = 0.020wt%, for more than Fe and inevitable impurities; on the basis of plus one or more of the following elements: Ni:0.1-3.0wt%, Cr:0.2-3.0wt%, Mo:0.1-0.8wt%, Cu:0.5-2.0wt%, B:0.0005-0.0050wt%, Si:0.3-2.3wt%, Nb:0.02-0.30wt%, [N]:0.002-0.250wt%, Ti:0.05-0.25wt%, V:0.02-0.25wt%, Al:0.015-3.0wt%, RE:0.002-0.005wt%, Ca:0.005-0.03wt%. The technological process is: steel plate heating + plate transfer + steel plate precooling + parts forming + parts cooling + parts temperature control. The utility model has the advantages of low cost and high efficiency, improving the forming rate of the workpiece and the final mechanical performance of the workpiece.
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于零件成型
，特別是提供了一種高效率低能耗高質量的鋼 板溫成形零件及其生產方法，適合于厚度規格為0. 6mm-20mm厚度鋼板，獲得抗拉強度 800-2200MPa的以馬氏體組織為基體的零件。
技術介紹
伴隨汽車輕量化，節能減排及提高安全性的要求，高強度乃至超高強度鋼比以往 任何時候更加引起了材料生產和汽車應用技術人員的重視。目前對鋼鐵材料而言，其成 形工藝按其成形溫度可以劃分為冷成形(室溫)，中溫成形(如400-700°C )及高溫成形 (900°C以上)等三類。由于零件回彈、模具損耗、零件質量等難以克服的問題，冷成形一般 應用于強度小于IOOOMPa的鋼板。目前，只有高溫成形才能實現鋼的相變強化，使零件的抗 拉強度達到IOOOMPa級以上。傳統中溫成形主要目的是降低鋼材強度和提高塑性，以利于 沖壓，在此過程中不能實現強化，而且容易弱化鋼的性能。高溫成形技術之一的熱成形技術(Hotstamping/Hot pressing/Hot hardening) 目前已被廣泛應用在高強及超高強度鋼(Rm > IGPa)的成形技術中，它的特點之一是將鋼 材在高溫進行奧氏體化(950°C左右)，然后在高溫(900°C以上)對鋼板在模具中進行成 形，最后在通過帶有冷卻裝置的模具實現零件的快速冷卻(通常要求零件的冷卻速度在 IOO0C /S以上)，通過冷卻相變得到高強度的馬氏體組織。該技術的優點是把鋼材在高溫的 優良成形能力和相變強化能力結合在一起，從而保證了最終成形件的超高強度要求。但是， 現有的熱成形工藝也有明顯缺點，主要表現在1、加熱溫度高對設備要求高，主體設備投資 大；2、成形保壓時間長(20秒左右)，生產效率低；3、構件在加熱過程和移送過程中，鋼板表 面高溫氧化嚴重，后序需要噴沙設備清除表面氧化鐵皮；4、高溫成形也容易造成局部減薄 或形變的不均勻，無法成形具有拉延要求的復雜零件；5、冷卻模具設計難度大，成本高(較 冷成形模具高數倍)；6、加熱溫度高，能源消耗大。7、成形零件的硬度高，邊緣和孔的切割 只能依靠激光切割，成本高，生產效率低。造成熱成形鋼生產的上述缺點主要歸結于傳統熱 成形用鋼的本質特征，主要基于以下幾個方面原因1、傳統用以22MnB5為代表的合金結構 鋼的奧氏體化溫度高(Ara點約為860°C) ；2、傳統用22MnB5鋼的淬透性較低，需要較高的奧 氏體過熱度和達到100°C /s的冷卻速率；3、基于過冷奧氏體穩定時間短，只能在高溫形變， 高溫是雖然延伸率很高，但加工硬化率較低，很難進行具有拉延要求的成形。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種高效率低能耗高質量的鋼板溫成形零件及其生產方 法，通過降低奧氏體化溫度和提高淬透性的合金設計，結合鋼材在不同溫度時的力學性能 特征和組織演變規律，實現熱成形工藝過程中降低生產成本、提高生產效率。可以減少鋼板 高溫加熱引起的表面氧化和翹曲，提高工件的成形率和工件的最終力學性能。同時，還可以 降低設備投資、減少能源消耗、減輕環境污染和降低生產成本。有效地解決了熱成形過程中常見的問題，并形成了具有特色的溫成形技術。本專利技術用來成型零件鋼板的成分為C :0. 02-0. 45wt %、Mn :3. 50-9. Owt %、 P彡0. 020wt%, S彡0. 020wt%，余為！^及不可避免的不純物。在此基礎上可以另加以下 一種或多種元素Ni :0. 1-3. Owt %、Cr :0. 2-3. Owt %、Mo :0. 1-0. 8wt %、Si :0. 3-2. 3wt %、 Cu :0. 5-2. 0wt%, B :0. 0005-0. 0050wt%, Nb :0. 02-0. 30wt%, :0. 002-0. 250wt%, Ti 0. 05-0. 25wt%,V :0. 02-0. 25wt%,Al :0. 015-3. Owt%、RE(稀土 ) :0. 002-0. 005wt%,Ca 0. 005-0. 03wt%o本專利技術基于這種鋼板的材料特性1、通過擴大奧氏體區元素的加入使鋼的Ae3溫度大幅度下降，可降低150_250°C， 見附圖1-3 ；2、當Mn含量達到3. 50wt%以上時，淬透性神奇地大幅度提高，見附圖4。通過上 述材料特性的應用將有效簡化熱成形設備，提高生產效率和解決表面氧化和零件的耐腐蝕 問題。采用上述特性將有效解決傳統熱成形工藝問題，并形成新型成形工藝技術(1)由于加熱溫度降低，簡化了加熱裝備(如輻射管用材料、傳送輥用材料(原用 陶瓷輥)、氣氛保護裝置；由于鋼板淬透性大幅度提高，減化對沖壓機的要求，可采用機械 式或普通液壓機生產；(2)減少零件移運控制要求及減少移運過程中的表面氧化程度； (3)大幅度提高沖壓成形生產效率(較傳統熱成形工藝可提高3-10倍)；(4)提高鋼板的成形能力，可實現較復雜零件的成形；(5)通過爐內氣氛控制或鋼板表面涂層，實現表面形成致密!^e3O4氧化層，提高零 件耐腐蝕能力；(6)獲得馬氏體組織的零件，抗拉強度為1200_2200MPa。為了達到上述目的，本專利技術采用如下解決方案本專利技術的制造工藝主要流程為鋼板加熱+鋼板移送+(鋼板預冷)+零件成形+ 零件冷卻+(零件控溫處理)具體制造工藝操作如下1、鋼板加熱鋼板加熱到Ac3至Ac3以上100°C的溫度(通常采用730-780°C )， 保溫時間按鋼板厚度計算，為1. 0-5min/mm ；同樣，可以將鋼板加熱到Ac3以下50°C至Ac3， 實現鋼的亞奧氏體溫度加熱，這樣雖然降低鋼的強度，但提高了鋼的塑性。鋼板的加熱通常 采用輥底式加熱爐進行，同樣也適用于感應或電阻加熱等方法。在上述工藝基礎上，為了獲 得良好的表面質量，還可以通過鋼板表面涂層和爐內氣氛和溫度控制，在鋼板表面形成致 密!^e3O4氧化層，以達到零件的防腐蝕的目的(即黑皮零件)，無需對零件再進行噴砂處理。2、鋼板移送通常采用輥道滾出，鋼板定位，然后機械手移送至沖壓成形模具上， 保證移送至模具時鋼板的溫度不低于Ms (馬氏體開始轉變點)點以上30°C。當然，此過程 也完全可以采用手工移送等方式完成，對于大型零件可以采用輥道滾動方式移送。3、鋼板預冷(可選擇采用)為了進一步提高零件的成形能力，基于鋼在不同溫 度時的加工硬化率變化特征，可通過鋼板的預冷實現鋼板獲得設定的溫度，控制溫度在 (350-600°C )。可將鋼板直接送入板狀模具進行平板壓實或在輥道上的滯留等手段，作為 本行業人員完全可以通過采用控制板狀模具的溫度、冷卻條件和時間等手段單獨采用或組合，實現鋼板獲得均勻一致的設定溫度。隨后，將鋼板移送至沖壓模具上進行沖壓成形為零 件。4、鋼板成形鋼板在沖壓模具上可實現鋼板的沖壓成型。本專利技術不要求成形后仍 實施保持壓力狀態以實現熱成形零件快速冷卻，也不要求成形模具帶有冷卻系統以實現熱 成形零件獲得大于較高的臨界冷卻速度。本專利技術基于高效生產要求，可采用機械式沖壓機， 零件沖壓成形后，可移送出模具，無需在模具中冷卻。本專利技術也可以采用液壓機，不要求液 壓機快速壓下速度，零件沖壓成形后，可以采用帶有或不帶有冷卻系統的模具保壓冷卻至 室溫，或不保壓，隨后成形零件移送出模具本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種高效率低能耗高質量的鋼板溫成形零件，其特征在于，用于生產零件的鋼板的成分為：Ｃ：０．０２－０．４５ｗｔ％、Ｍｎ：３．５０－９．０ｗｔ％、Ｐ≤０．０２０ｗｔ％，Ｓ≤０．０２０ｗｔ％，余為Ｆｅ及不可避免的不純物；在此基礎上另加以下一種或多種元素：Ｎｉ：０．１－３．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．２－３．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．１－０．８ｗｔ％、Ｓｉ：０．３－２．３ｗｔ％、Ｃｕ：０．５－２．０ｗｔ％、Ｂ：０．０００５－０．００５０ｗｔ％、Ｎｂ：０．０２－０．３０ｗｔ％、［Ｎ］：０．００２－０．２５０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０５－０．２５ｗｔ％、Ｖ：０．０２－０．２５ｗｔ％、Ａｌ：０．０１５－３．０ｗｔ％、ＲＥ：０．００２－０．００５ｗｔ％、Ｃａ：０．００５－０．０３ｗｔ％。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：董瀚，干勇，翁宇慶，時捷，曹文全，李曉源，王存宇，徐樂，王毛球，惠衛軍，
申請(專利權)人：鋼鐵研究總院，
類型：發明
國別省市：11
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