用于汽車熱沖壓成形的新鋼材

用于汽車熱沖壓成形的新鋼材

實現汽車輕量化，能夠改善汽車燃油消耗和降低溫室氣體排放。采用超高強度合金鋼可以減少汽車材料的應用，能夠實現汽車輕量化。但是，超高強度鋼在沖壓成形過程中的成形性能極差，常溫下所需成形設備的噸位大，零部件的回彈量大，容易對模具造成損傷，降低模具的使用壽命。為解決該問題，開發出了熱沖壓成形技術。傳統沖壓成形通常采用高強度22MnB5硼鋼，而若采用熱沖壓成形則可能造成22MnB5硼鋼內部微觀結構發生改變，使22MnB5硼鋼對碰撞能量的吸收性能發生變化，即伸長率發生變化。因而，考慮熱沖壓成形采用其它新鋼材。

根據不同超高強度合金鋼的臨界相變溫度、臨界冷卻速率和強化機制以及相應的成本、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，并通過試驗對這3種鋼材碰撞能量吸收能力進行分析。采用塔塔鋼鐵歐洲公司生產的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，通過連續退火電阻加熱模擬器對試樣進行循環熱處理以模擬熱沖壓過程。循環熱處理符合英國皇家認可委員會（UKAS）、ISO9001和TS16949的規定。采用德國茲維克（Zwick）生產的Zwick 1474 100kN機電拉伸測試儀對試樣進行拉伸測試，以表征鋼材的碰撞能量吸收能力，并對拉伸斷裂面進行金相分析和硬度測量。測試結果顯示：3種鉻鋼的伸長率約為22MnB5硼鋼的兩倍；熱沖壓成形會使鋼材內部的鐵素體-馬氏體雙相微觀結構增加，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