汽車“熱成形鋼板沖壓件”材料手冊(cè)

汽車“熱成形鋼板沖壓件”材料手冊(cè)用采用熱成形鋼板沖壓件的零件通常是車身碰撞傳力路徑的安全一定要求，比如車門防撞梁、下圖1為沃爾沃V系列車型的白車身用材示意，紅色代表熱沖年產(chǎn)能已達(dá)600萬(wàn)噸，與之相比，發(fā)展多年的第三代冷沖壓高證乘員艙的完整性和防撞性能，一般對(duì)熱沖壓材料(通常1.高的材料強(qiáng)度；的組織性能；4.合適的成本；5.鍍層材料還需求較好的耐蝕性(分為鍍AS、鍍鋅和裸板)；6.良好的熱處理工藝性能(奧氏體化溫度、臨界冷卻速度)；高強(qiáng)度的硼鋼(22MnB5、28MnB5、34MnB5)外，也需要中等強(qiáng)高強(qiáng)鋼6Mn6等，此類材料的需求為高彎曲韌性、良好的可焊性、?從基材來(lái)講：①硬區(qū)：目前熱沖壓鋼板主要應(yīng)用的是1500MPa的22MnB5和1800MPa的34MnB5硼鋼，用作硬區(qū)部位，即需要超高強(qiáng)度來(lái)減小或防止變形的部位；②軟區(qū)：基于激光拼焊(TWB，TailoredWeldedBlanks)技1200MPa級(jí)的12Mn*等材料用于激光拼焊件的低強(qiáng)度部位，俗稱如下圖3沃爾沃XC90車型的縱梁和B柱的端部(黃色區(qū)域)。?從表面涂層來(lái)講：①常規(guī)鍍層材料：安賽樂(lè)米塔爾在華專利CN108588612B，對(duì)常規(guī)涂層(鍍層重量70g/m2，熱沖壓后總厚度30-50um)的工藝窗口、涂層結(jié)構(gòu)與厚度做了嚴(yán)格限定，致使該材料處于安米及其授權(quán)公司(現(xiàn)代制鐵、寶鋼為例，主要通過(guò)錯(cuò)開(kāi)加熱窗口來(lái)規(guī)避專利，但由于AM在不同②薄鍍層材料：2019年蘇州育材堂公司(東北大學(xué)易紅亮教授團(tuán)隊(duì))發(fā)明了降低涂層厚度(熱沖壓后涂層總厚度10-25um)的薄鍍層新材料，可調(diào)整工藝窗口(提高溫度、縮短時(shí)間)錯(cuò)開(kāi)AM的加熱窗口，熱處的材料基材為22MnB5和6Mn6。③裸板材料：一?高強(qiáng)度(硬區(qū))：1500MPa——1800MPa——2000MPa—?一般零件：熱沖壓零件的典型生產(chǎn)工藝如下圖4(鋁硅板)，主要核心工序包括：加熱(奧氏體化)——淬火成型——激光切割。裸板的生產(chǎn)?特殊工藝零件：泛量產(chǎn)應(yīng)用TWB(激光拼焊)、TRB(變厚度軋制板)、Softzone(強(qiáng)度軟區(qū)，分模內(nèi)與爐內(nèi)2種)、Patch(補(bǔ)丁板)四種創(chuàng)新工藝，如下圖5為沃爾沃XC90同時(shí)使用到的4種工藝示意圖，其中B柱使①TWB(激光拼焊)：a供貨供應(yīng)商包括GONVAMA、寶鋼TB、②TRB(變厚度軋制板)：③SoftZone(分區(qū)強(qiáng)化)：特殊工藝(模內(nèi)分區(qū)加熱、爐內(nèi)分區(qū)加熱)實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域、不同強(qiáng)度本田雅閣車型(北美版)使用的分區(qū)強(qiáng)化示意圖。該技術(shù)無(wú)專利限制，可自主開(kāi)發(fā)應(yīng)用，但是由于需要增加加熱控制裝置(固定投資，熱沖元/kg)且需鋪設(shè)加熱絲，因此模具成本上升20%左右。如果不能規(guī)④Patch(補(bǔ)丁板)：法截面進(jìn)行測(cè)試。由于TRB過(guò)渡帶熱沖壓后不是特別清晰，建議焊縫測(cè)試長(zhǎng)度大于50mm(具體根據(jù)相鄰板厚差異定)，點(diǎn)間距1mm。測(cè)試方法按照GB/T228.1-2010，對(duì)熱處理前和熱處理后、裸一般還要求進(jìn)行烘烤后力學(xué)性能測(cè)試，參考烘烤制度：180度VDA238-100進(jìn)行極限尖冷彎(VDA彎曲角)測(cè)試，測(cè)試角度按照T試方法由材料部門進(jìn)行定義。圖13為某車門防撞梁三點(diǎn)壓彎測(cè)試。模式與再發(fā)防止下的鍍層缺陷，即有未完全合金化層(圖15)。改善方法：提高加熱溫一般零件生產(chǎn)的時(shí)候，如果缺乏經(jīng)驗(yàn)(尤其是軟模廠)，會(huì)出現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)如下的鍍層缺陷，即鍍層中Fe擴(kuò)散至近表面層，鍍層厚度超標(biāo)(圖16)。改善方法：降低加熱溫度，或4、氫脆(延遲開(kāi)裂)熱處理、焊接)中進(jìn)入鋼材內(nèi)部的微量氫在內(nèi)部殘余的或外加的應(yīng)力境是高強(qiáng)鋼氫脆的三要素。下圖17為某車型使用2000MPa鋁硅涂導(dǎo)致晶粒粗大、韌性下降(如圖18，晶粒尺寸達(dá)40um，正常為5-10um)，②軟模廠生產(chǎn)中加熱爐無(wú)露點(diǎn)控制造成氫富集，③模具七、設(shè)計(jì)/制造要點(diǎn)分析設(shè)計(jì)過(guò)程主要考慮的方面有： (1)拼焊件：焊縫的位置選擇，不建議在直接受力的位置或者 TRB設(shè)計(jì)指南； 以免影響加熱(過(guò)熱或加熱不足)和淬火保壓過(guò)程； (5)常規(guī)零件：主要考慮材料排樣的利用率、預(yù)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)(減少后期激光鐳射損