用于汽車熱沖壓成形的新鋼材

實(shí)現(xiàn)汽車輕量化，能夠改善汽車燃油消耗和降低溫室氣體排放。采用超高強(qiáng)度合金鋼可以減少汽車材料的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)汽車輕量化。但是，超高強(qiáng)度鋼在沖壓成形過程中的成形性能極差，常溫下所需成形設(shè)備的噸位大，零部件的回彈量大，容易對(duì)模具造成損傷，降低模具的使用壽命。為解決該問題，開發(fā)出了熱沖壓成形技術(shù)。傳統(tǒng)沖壓成形通常采用高強(qiáng)度22MnB5硼鋼，而若采用熱沖壓成形則可能造成22MnB5硼鋼內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使22MnB5硼鋼對(duì)碰撞能量的吸收性能發(fā)生變化，即伸長率發(fā)生變化。因而，考慮熱沖壓成形采用其它新鋼材。

根據(jù)不同超高強(qiáng)度合金鋼的臨界相變溫度、臨界冷卻速率和強(qiáng)化機(jī)制以及相應(yīng)的成本、制造能力、冷成形特性、熱成形特性、焊接特性和涂裝特性，選擇10MnCr5、13MnCr5、15MnCr5這3種鉻鋼作為候選熱沖壓鋼材，并通過試驗(yàn)對(duì)這3種鋼材碰撞能量吸收能力進(jìn)行分析。采用塔塔鋼鐵歐洲公司生產(chǎn)的10MnCr5、13MnCr5和15MnCr5鉻鋼，其中10MnCr5鉻鋼和13MnCr5鉻鋼的厚度為1.5mm，15MnCr5鉻鋼的厚度為2.0mm。為了便于對(duì)比，采用厚度1.5mm的22MnB5硼鋼制成試樣，試樣尺寸為400mm× 100mm，通過連續(xù)退火電阻加熱模擬器對(duì)試樣進(jìn)行循環(huán)熱處理以模擬熱沖壓過程。循環(huán)熱處理符合英國皇家認(rèn)可委員會(huì)（UKAS）、ISO9001和TS16949的規(guī)定。采用德國茲維克（Zwick）生產(chǎn)的Zwick 1474 100kN機(jī)電拉伸測(cè)試儀對(duì)試樣進(jìn)行拉伸測(cè)試，以表征鋼材的碰撞能量吸收能力，并對(duì)拉伸斷裂面進(jìn)行金相分析和硬度測(cè)量。測(cè)試結(jié)果顯示：3種鉻鋼的伸長率約為22MnB5硼鋼的兩倍；熱沖壓成形會(huì)使鋼材內(nèi)部的鐵素體-馬氏體雙相微觀結(jié)構(gòu)增加，從而降低材料的硬度。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2016年第33期

作者：T.Taylor

編譯：張振偉