熱沖壓成形技術潛在風險不容忽視

中信微合金化技術中心高級經(jīng)理、博士　路洪洲

熱沖壓成形技術潛在風險不容忽視

中信微合金化技術中心高級經(jīng)理、博士路洪洲

未來5年，熱沖壓成形技術在車身上的應用將呈快速增長趨勢，預計2020年前，熱沖壓成形線將達到70條，這將進一步帶動零部件工業(yè)、高速壓力機和加熱爐制造、熱成形鋼生產(chǎn)制造等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但如韌性不足及潛在氫致延遲斷裂等問題不容忽視。

在過去的5年間，隨著設計技術和制造技術等的進步，中國汽車工業(yè)開始批量應用熱沖壓成形構件，迄今為止，國內(nèi)已有約40條熱沖壓成形產(chǎn)線，產(chǎn)能超過5000萬件。多數(shù)新開發(fā)車型及在開發(fā)車型均使用熱沖壓成形技術，新的熱成形鋼種、更先進的高速壓力機、更便捷的加熱爐，以及如分段強化熱沖壓成形技術等更多的熱成形工藝被相繼開發(fā)和應用，這為熱成形產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展奠定了基礎。未來5年，熱沖壓成形技術在車身上的應用將呈快速增長趨勢，預計2020年前，熱沖壓成形線將達到70條，這將進一步帶動零部件工業(yè)、高速壓力機和加熱爐制造、熱成形鋼生產(chǎn)制造等產(chǎn)業(yè)，以及汽車制造業(yè)的發(fā)展。

然而，一些潛在風險往往被忽視。這種超過1500MPa的全馬氏體熱沖壓成形零部件存在著韌性不足（彎曲吸能性能不足）及潛在的氫致延遲斷裂問題，這意味著汽車在設計時，將熱沖壓成形零部件作為一個高結構強度和高剛度的構件，以期達到保護乘員安全和減少碰撞損傷的目的。若一旦所使用的熱沖壓成形件存在彎曲吸能性能不足，以及氫致延遲斷裂問題，在汽車發(fā)生碰撞時，僅幾百兆帕的沖擊載荷就可以造成原設計為1500MPa的熱沖壓成形零部件斷裂，致使障礙物或者其他碰撞車輛等侵入乘員艙，造成傷害。如果事故認定為熱沖壓成形件脆斷所致，其索賠和召回將給整車企業(yè)和熱沖壓成形企業(yè)造成不可估量的重大損失。另外，熱沖壓成形汽車構件的彎曲性能不足，也會致使高速碰撞時構件提前斷裂，特別是在高寒地區(qū)發(fā)生碰撞，如零下30℃或者更低的溫度，更容易發(fā)生碰撞斷裂而致使乘員艙過早被外物侵入，造成駕乘人員的傷害。

事實上，現(xiàn)實中已經(jīng)存在上述問題的案例，致使汽車企業(yè)和零部件企業(yè)急迫找到解決方案。以奔馳汽車和寶馬汽車為例，為解決上述問題，奔馳和寶馬提出一種方法，即在熱成形鋼采購認證時，要求熱成形鋼的彎曲角度

必須超過60°和65°（在熱沖壓成形零件上取樣進行彎曲測試），才能夠被采購和使用。

上述提及的這些問題必須得到行業(yè)同仁的高度重視。這個問題的解決方案可以考慮如下：首先，整車企業(yè)應參考奔馳、寶馬或者通用汽車等整車企業(yè)的評價指標，重新制定熱沖壓成形件和熱成形鋼的評價標準；其次，熱沖壓成形線的加熱爐必須有露點檢測預警和控制裝置，確保爐體及燃氣管的封閉性，控制進料口或出料口節(jié)奏和密閉性；最后，在熱成形鋼材冶煉和酸洗時需嚴格控制氫的進入及合金元素偏析的產(chǎn)生，并采用微合金化的方法細化鋼材顯微組織且增加納米級的氫陷阱。