用于獲得梯度化性能的處理工藝及其構件的制作方法

用于獲得梯度化性能的處理工藝及其構件的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于獲得梯度化性能的處理工藝，其包括以下步驟：A、準備坯材，將坯材劃分為待形成硬區的區域和待形成軟區的區域；B、將待形成硬區的區域加熱到720℃以上，使其微觀組織轉變為奧氏體；C、對坯材整體進行沖壓成形，并在沖壓成形之后以任意冷卻方式進行冷卻；D、對沖壓成形后得到的構件的硬區進行碳配分處理，使碳從馬氏體向奧氏體中擴散；在步驟B中同時保持待形成軟區的區域的溫度低于720℃或在步驟D之后增加步驟E、對形成軟區的區域的加熱至600~720℃保溫0.5?60分鐘。本發明還涉及通過上述處理工藝制成的成形構件。本發明的處理工藝，模具簡單，工藝可靠性好，并且能夠實現軟區抗拉強度900～1500MPa、延伸率大于15%，遠優于現有技術的水平。
【專利說明】
用于獲得梯度化性能的處理工藝及其構件
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于獲得梯度化性能的處理工藝。具體而言，本發明涉及一種在同一零件上實現梯度化性能的工藝，其硬區的沖壓成形工藝、熱處理方法及機械性能與其軟區的沖壓成形工藝及熱處理方法有所不同。本發明還涉及經由該處理工藝制成的構件，其同時具有機械性能不同的硬區和軟區。
【背景技術】
[0002]節能減排是汽車領域迫切需要解決的問題，而汽車輕量化是實現節能減排的有效手段和途徑之一。通過合理的設計和先進的成形方法可以實現汽車的輕量化。高強度鋼的使用可以在實現汽車輕量化的同時保證汽車的安全性。但是高強度鋼存在較低的延伸凸緣性和低的擴孔率，所以存在沖壓時容易開裂以及沖壓成形后零件回彈增加等問題。
[0003]為了解決高強度鋼的成形問題，一種被稱為熱沖壓成形或熱成形、用來制造具有100MPa或更高的強度的車輛部件的成形方法已經被商業化。但是熱成形后的零件雖然強度很高，但是延伸率很低。實際的汽車碰撞過程中，不僅要求安全件有較高的強度來有效抵擋碰撞物體侵入，而且往往對零件整體或者局部有延性和韌性的要求，以保證高的碰撞吸能性。傳統的熱成形用鋼22MnB5很難在一次熱成形的工藝下同時兼具高強度和高延性，所以為了解決這個問題，工業界開發了拼接性能技術(Tailored properties)，使單個零件由高強度和高延伸率兩個不同性能的區域組合在一起，例如一個B柱，在上端具有高強度和良好的防止侵入性能，而下端具有較低強度和較好的延伸率，從而達到能量吸收的目的。拼接性能技術通常又分為拼焊板(Tailor welded Blank)技術和通過工藝實現分段/梯度強化技術兩種。
[0004]拼焊板的一般做法就是在某些部位采用激光焊接的方法，將兩塊不同成分和不同厚度的鋼板焊接在一起，經處理后獲得不同的性能。異種材料和不同厚度的焊接比較困難，并且增加了生產工序并存在潛在的焊縫弱化或破壞風險。
[0005]通過工藝實現分段/梯度強化技術一般是控制零件在熱沖壓過程中的冷卻速度，得到不同的組織而獲得不同的性能。主要有控制模具的導熱，包括主動冷卻(CN 102212742△)，被動冷卻(0附0483102(^、0附035215814丄附034096134)。0附022127424通過設計柔性可控大帶冷卻管道的熱沖壓成形模具，零件的不同區域設計不同水流速度實現不同的冷卻速度。CN104831020A通過模具中的水道設計，隨著冷卻水在模具中留過的距離而導致溫度不同，在模具中形成不均勻的溫度場而實現沖壓過程中的梯度控制。CN103521581A和CN103409613A均是通過在模具中的熱障涂料改變零件的冷速而實現性能梯度化。
[0006]W02006/038868 Al描述了一種梯度化方法，其通過控制模具和待沖壓件之間的凹槽形成空氣間隙，來冷卻速度。US2013/0048160A1通過在鋼板奧氏體化和熱沖壓成形之間對需要軟化的零件區域進行預冷而得到軟相組織，隨后經熱沖壓后實現零件的梯度化。
[0007]CN101861265A描述了一種用于車輛的B柱及其制造方法。其目的是設計一種具有梯度性能的B柱，在靠近B柱下端固定部存在至少30mm的軟區，其制造方法是控制軟區的冷卻速度。
[0008]CN103878237A公開了一種高強鋼熱沖壓成形零件加工的方法，其對熱成形后的均一構件進行局部的退火，實現零件的梯度化。該方法需要設計特殊的感應加熱線圈，退火溫度較高，為600?1000°C，其優選溫度為800°C，并且退火后空冷至100?500°C進行加工。
[0009]綜上所述的各種對比專利中的方法，主要特點是在鋼板奧氏體化和熱成形后，通過控制軟區在冷卻過程中的相變獲得其組織性能，通過控制不同部位的冷卻速率而獲得不同的強度，或通過模具冷卻的設計或凹槽或預冷處理得到軟區。顯著的缺點是需要改變原有的模具設計，工藝穩定性差，模具壽命短，且在22MnB5的材料基礎上的軟區很難突破15%的延伸率。

【發明內容】

[0010]本發明涉及一種在同一零件上實現梯度化性能的工藝，其硬區的沖壓成形工藝、熱處理方法及機械性能與其軟區的沖壓成形工藝及熱處理方法有所不同。本發明還涉及同時具有硬區和軟區的構件，其硬區因高強度可保證小的碰撞變形，其軟區因高的延伸率可保證碰撞吸能。
[0011]根據本發明的一個優選實施例，提供了一種用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，包括以下步驟:A、準備坯材，將坯材劃分為待形成硬區的區域和待形成軟區的區域;B、將待形成硬區的區域加熱到720°C以上，使其微觀組織轉變為奧氏體，同時保持待形成軟區的區域的溫度低于720°C;C、對坯材整體進行沖壓成形，并在沖壓成形之后以任意冷卻方式進行冷卻;D、對沖壓成形后得到的構件的硬區進行碳配分處理，使碳從馬氏體向奧氏體中擴散。
[0012]根據本發明的另一優選實施例，提供了一種用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，包括以下步驟:A、準備坯材，將坯材劃分為待形成硬區的區域和待形成軟區的區域;B、將待形成硬區的區域加熱到720°C以上，使其微觀組織轉變為奧氏體，同時保持待形成軟區的區域的溫度低于720°C;C、對坯材整體進行沖壓成形，并在沖壓成形之后以任意冷卻方式進行冷卻;D、對沖壓成形后得到的構件的硬區進行碳配分處理，使碳從馬氏體向奧氏體中擴散。
[0013]根據本發明的再一優選實施例，提供了一種具有梯度化性能的構件，其特征在于，所述構件通過上述優選實施例的處理工藝制成。
[0014]在本發明的一個方案中，硬區和軟區的加熱工藝不同(軟區非全奧氏體加熱)，沖壓成形工藝軟區與硬區一致，因此不需要模具修改，工藝可靠性好。本發明的另一種方案則是先通過沖壓成形工藝形成成形構件，然后對軟區單獨進行熱處理，對沖壓模具和工藝沒有任何影響。值得強調的是，本發明的兩種方案所獲得的軟區延伸率可確保大于15%，優選為25?35%，遠優于現有技術的水平。
[0015]需要說明的是，在本說明書中，性能梯度化零件包括但不限于汽車的B柱、A柱、前縱梁等。“硬區”是指零件上強度高的淬硬區域，“軟區”是指零件上強度低而延伸率高的區域。以汽車B柱為例，硬區是上端需要防止碰撞侵入的區域，軟區是下端需要吸收碰撞能量的區域。
[0016]軟區的微觀組織以面積計包括:30%至60%的殘余奧氏體、40%至70%的體心立方晶體結構的馬氏體或鐵素體、低于3%的碳化物。軟區的力學性能為:抗拉強度900?1500MPa，延伸率大于15%。
[0017]硬區的微觀組織以面積計包括:3%至23%的殘余奧氏體、低于2%的碳化物、其余為馬氏體。硬區的力學性能為:屈服強度大于1200MPa，抗拉強度大于1600MPa，延伸率大于10%。
【附圖說明】
[0018]下面將參考附圖來描述本發明的優選實施例，附圖中:
圖1是根據本發明第一實施例的工藝路線圖；
圖2是根據本發明第二實施例的工藝路線圖；
圖3是根據本發明第三實施例的工藝路線圖；
圖4是根據本發明第四實施例的工藝路線圖；
圖5是含有硬區和軟區的汽車B柱的示意圖。
[0019]需要指出的是，圖示中實線代表必須經歷的工藝路徑，而虛線代表非必須的可選工藝路徑。
【具體實施方式】
[0020]下面將參考示例性實施例來更詳細地描述本發明的工藝路線。以下實施例旨在解釋本發明的示例性的工藝路線，本領域的技術人員應該清楚的是本發明不限于這些實施例。
[0021]根據本發明，首先可提供一種用于沖壓成形的鋼材，所述鋼材以重量百分比計包括0.22?0.48%的C、5?9.5%的Μη、0.2?3.0%的Si+Al以及余量的Fe和不可避免的雜質，其中所述鋼材為熱乳卷(板)、熱乳酸洗卷(板)、冷乳退火卷(板)、冷乳鍍層卷(板)之一。其軟區部分在沖壓成形之前(方案一，硬區奧氏體化加熱過程中軟區溫度控制)或熱沖壓之后(方案二，軟區單獨加熱)經加熱至600?780°C保溫(其中可選擇680、700、720、750°C等溫度)0.5?60分鐘(其中可選擇1、3、5、10、20、30、40、50等時間)的熱處理而獲得。利用熱力學軟計算出兩相區退火平衡時奧氏體中錳、碳及其它合金元素的變化。結合成分設計和工藝選擇，軟區得到殘余奧氏體的體積分數在30%?60%，體積分數40%?70%的馬氏體(鐵素體)組織，和小于3%的碳化物。在軟區的加熱過程中由于碳元素和錳元素向奧氏體中擴散并富集，且合金中設計碳含量和錳含量分別已達到0.22%和5%以上，因此與現有技術的中錳鋼對比，不需要達到或接近熱力學平衡時奧氏體中的碳和錳含量即可形成穩定的殘余奧氏體，上述加熱工藝下最終實測殘余奧氏體中的碳含量在0.5%以上，錳含量大于7%，奧氏體的晶粒小于2μπι或奧氏體板條厚度小于Ιμπι。鋼板在變形過程中，殘余奧氏體本身具有高的變形能力和韌性，且在殘余奧氏體內部產生馬氏體相變和/或形變孿晶有利于提高鋼板的吸能性和延伸率。
[0022]本發明的鋼材基于高碳中錳的成分設計，碳含量在0.22?0.48%之間，優選0.25?
0.45%，錳含量在5?9.5%之間，優選為6?8%。碳和錳都是奧氏體穩定元素，均能強烈的降低鋼的奧氏體化溫度和馬氏體開始相變溫度，在退火熱處理過程中，形成奧氏體/鐵素體的板條交替組織，且碳和錳配分至奧氏體中，使奧氏體穩定至室溫以下，殘余奧氏體本身具有高的變形能力和韌性，變形過程中還可發生TRIP效應逐漸相變為馬氏體，提高鋼材的強度和延性。特別地，本發明的鋼材中優化的成分設計及退火工藝的鋼材，其殘余奧氏體具有較高的碳和錳，部分奧氏體的層錯能較高，變形過程中形成形變孿晶，可進一步提高加工硬化率以及同時提高材料強度和延性。當碳和錳含量較低時，為得到較多的奧氏體，伴隨其優選退火溫度需提高，導致奧氏體中碳和錳含量降低和晶粒較粗大，而造成奧氏體穩定性較差，在變形過程中鋼的強韌性降低。碳含量較高時，可能會形成過共析的組織，在上述加熱過程中容易形成$父多的粗糖的碳化物而惡化鋼的力學性能，且碳含量的進一步提尚會惡化硬區的韌性。
【申請人】發現把Mn含量控制在5?9.5%，碳含量控制在0.22?0.48%之間，能取得較好的強塑性。
[0023]根據本發明的一個優選實施例，所述鋼材進一步包含以下成分中的至少一種:Cr:0.001%?5%;Mo:0.001%?2.0%；ff:0.001%?2.0%;Ti:0.0001%?0.4%；Nb:0.0001%?0.4%；Zr:0.0001%?0.4%;V:0.0001%?0.4%;Cu:0.0005%?2%;N1:0.0005%?3.0%;B:0.0001%?
0.005%。通過這些成分中至少一種與上述基本成分的組合，能進一步確保沖壓構件的超高強韌性匹配，使得其機械力學性能達到:屈服強度0.5?1.2GPa，抗拉強度1.0?1.5GPa，強塑積(抗拉強度X延伸率)25GPa %以上。
[0024]根據本發明的一個優選實施例，所述鋼材包括熱乳鋼板、冷乳鋼板、或帶有涂鍍層的鋼板。所述帶有涂鍍層的鋼板可為鋅涂鍍鋼板，它是在其上形成金屬鋅層的熱乳鋼板或冷乳鋼板。所述鋅涂鍍鋼板包括選自熱浸鍍鋅(GI)、鍍鋅退火(GA)、鋅電鍍或鋅-鐵電鍍(GE)中的一種。所述帶有涂鍍層的鋼板亦可為在其上形成鋁硅層的熱乳鋼板或冷乳鋼板，或者有機鍍層的鋼板、或者帶有其它合金化鍍層的鋼板。
[0025]下面將詳細描述本發明鋼材的梯度化性能處理工藝的幾種優選工藝路線，其能在同一零件上實現梯度化的性能。當然，本領域的技術人員應該理解的是，本發明的工藝路線并不局限于以下描述的具體工藝路線。
[0026]工藝路線1:
首先，準備坯材，比如鋼板、鋼卷、或落料后的板料或經預成形的構件。坯材例如可為具有上述鋼材的成分和性能的坯材。
[0027]然后，如圖1所示，對坯材整體進行退火處理，其中鋼板和鋼卷等可在鋼鐵廠連續退火生產線或連續退火鍍層生產線進行熱處理。例如，可將坯材整體加熱至600?720°C，保溫0.5?60分鐘，然后以任意冷卻方式(比如在連退生產線的風冷、氣冷，或者在熱沖壓的模具內冷卻或空冷)，將其冷卻至-100°C以上的某一溫度，優選為冷卻至室溫。在該退火處理之后，坯材的微觀組織以面積計可包括:30%至60%的殘余奧氏體、40%至70%的體心立方晶體結構的馬氏體或鐵素體、低于3%的碳化物，其中，所述殘余奧氏體中以重量百分比計包括大于等于7%的Mn以及大于等于0.5%的碳。經退火處理之后，還材的抗拉強度為900?1500MPa，延伸率達15%以上，因此該坯材在室溫下即具有良好成形性能。
[0028]然后，將待形成硬區的區域加熱到720?850°C，使其微觀組織轉變為奧氏體，同時保證待形成軟區的區域在此過程中的溫度低于720°C(例如，不對待形成軟區的區域進行加熱而將其保持在室溫，或者將其加熱至650°C)。在此過程中，例如，可首先將硬區感應加熱至例如650°C，軟區不加熱(保持在室溫或由于硬區加熱時的熱傳導而上升到一個較低的溫度)，然后將坯料整體置入爐溫為例如7800C的爐內進行加熱。對于硬區而言，從650 0C加熱至780°C所需加熱時間較短，比如40秒，再繼而保溫例如20秒以實現奧氏體組織的均勻化，則坯料整體在780 0C的爐內的時間為例如I分鐘。在這I分鐘內，軟區由于入爐溫度低，在780°(:的爐子中不能被加熱到780°C，實際中只要控制在720°C以下即可。需要指出的是，傳統的熱成形鋼材料(例如22MnB5)因奧氏體化溫度遠高于本發明中涉及的材料而無法在I分鐘的加熱時間內實現奧氏體組織的均勻化。
[0029]然后，對坯材整體進行沖壓成形。硬區在全奧氏體區沖壓成形后，可經由任意冷卻方式(例如模具內冷卻或空冷)冷卻至其馬氏體相變開始溫度點(Ms)以下150?260°C。軟區在沖壓成形后，可經由與硬區一致的冷卻方式進行冷卻，例如模具內冷卻或空冷。軟區的微觀組織以面積計可包括:30%至60%的奧氏體、40%至70%的體心立方晶體結構的馬氏體或鐵素體、以及低于3%的碳化物。
[0030]然后，對沖壓成形后得到的構件(即成形構件)的硬區進行碳配分處理，例如將硬區加熱到160?450 0C、保溫I?10000秒，使之發生碳從過飽和的馬氏體向奧氏體中擴散，致使奧氏體中富碳，從而大大提高奧氏體的穩定性，使其在室溫下的殘留量增加。優選的情況是，發生馬氏體向奧氏體的相變，從而增大殘余奧氏體化含量，提高其機械性能。此外，對軟區來而言，可與硬區進行一致的碳配分處理，或者不對其進行碳配分處理(也就是說，硬區單獨進行碳配分處理)。不論是否進行碳配分處理，成形構件的軟區的力學性能均可達到抗拉強度900?1500MPa，且延伸率15%以上。但是為了操作簡單，優選可對成形構件整體進行碳配分處理。
[0031]工藝路線2:
首先，準備坯材，比如鋼板、鋼卷、或落料后的板料或經預成形的構件。坯材例如可為具有上述鋼材的成分和性能的坯材。
[0032]然后，如圖2所示，對坯材的待形成軟區和硬區的區域同時進行加熱并保溫0.5?60分鐘，其中，待形成軟區的區域加熱保溫溫度為600?720°C，待形成硬區的區域加熱保溫溫度為720?850°C，使其微觀組織轉變為奧氏體。加熱保溫過程中，軟區的微觀組織以面積計包括:30%至60%的殘余奧氏體、40%至70%的體心立方晶體結構的馬氏體或鐵素體、低于3%的碳化物，其殘余奧氏體中以重量百分比計包括大于等于7%的Mn以及大于等于0.5%的碳，而硬區包含全奧氏體組織，以及低于3%的碳化物。在此過程中，例如，可首先將硬區感應加熱至例如650 °C，軟區通過感應加熱至例如500 °C，然后將坯料整體置入爐溫為例如780 °C的爐內進行加熱。對于硬區而言，從650 0C加熱至780 0C所需加熱時間較短，比如40秒，再繼而保溫例如20秒以實現奧氏體組織的均勻化，則坯料整體在780°C的爐內的時間為例如I分鐘。在這I分鐘內，軟區由于入爐溫度低，在780°C的爐子中不能被加熱到780°C，實際中只要控制在720°C以下即可。
[0033]然后，對坯材整體進行沖壓成形，沖壓后以任意冷卻方式(模具內冷卻或空冷)冷卻。硬區被冷卻至其馬氏體相變開始溫度點以下150?260 °C，軟區冷卻至-50 °C以上的任意溫度。優選地，為了方便沖壓和冷卻工藝的實施，成形構件整體按照硬區的冷卻方式冷卻，軟區組織性能也可滿足要求。
[0034]然后，對成形構件的硬區進行碳配分處理，例如將硬區加熱到160?450°C、保溫I?10000秒，使之發生碳從過飽和的馬氏體向奧氏體中擴散，致使奧氏體中富碳，從而大大提高奧氏體的穩定性，使其在室溫下的殘留量增加。優選的情況是，發生馬氏體向奧氏體的相變，從而增大殘余奧氏體化含量，提高其機械性能。此外，對軟區來而言，可與硬區進行一致的碳配分處理，或者不對其進行碳配分處理(也就是說，硬區單獨進行碳配分處理)。不論是否進行碳配分處理，成形構件的軟區的力學性能均可達到抗拉強度900?1500MPa，且延伸率15%以上。但是為了操作簡單，優選可對成形構件整體進行碳配分處理。
[0035]工藝路線3:
首先，準備坯材，比如鋼板、鋼卷、或落料后的板料或經預成形的構件。坯材例如可為具有上述鋼材的成分和性能的坯材。
[0036]然后，如圖3所示，將坯材整體加熱至720?850°C，保溫0.5?60min，使其組織為全奧氏體組織，以及低于3%的碳化物。
[0037]然后，對坯材整體進行沖壓成形，沖壓成形后經任意冷卻方式(模具內冷卻或空冷)冷卻。在冷卻過程中，將待形成硬區的區域冷卻至其馬氏體相變開始溫度點以下150?2600C，而軟區冷卻至-100°C以上600°C以下的任意溫度。優選地，為了方便沖壓和冷卻的工藝實施，將成形構件整體按照硬區的冷卻方式冷卻，軟區組織性能也可滿足要求。
[0038]然后，對沖壓成形后的成形構件的待形成硬區的區域進行碳配分處理，例如將硬區加熱到160?450 0C、保溫I?10000秒，使之發生碳從過飽和的馬氏體向奧氏體中擴散，致使奧氏體中富碳，從而大大提高奧氏體的穩定性，使其在室溫下的殘留量增加。優選的情況是，發生馬氏體向奧氏體的相變，從而增大殘余奧氏體化含量，提高其機械性能。此外，對軟區來而言，可與硬區進行一致的碳配分處理，或者不對其進行碳配分處理(也就是說，硬區單獨進行碳配分處理)。不論是否進行碳配分處理，成形構件的軟區的力學性能均可達到抗拉強度900?1500MPa，且延伸率15%以上。但是為了操作簡單，優選可對成形構件整體進行碳配分處理。
[0039]然后，如圖3所示，對軟區單獨再次進行熱處理，加熱至600?720°C，保溫0.5?60分鐘，然后以任意方式(例如空冷)冷卻至室溫。在該熱處理后，所述鋼材的微觀組織以面積計包括:30%至60%的殘余奧氏體，40%至70%的體心立方晶體結構的馬氏體或鐵素體，低于3%的碳化物，其殘余奧氏體中以重量百分比計包括大于等于7%的Mn以及大于等于0.5%的碳，其力學性能達到抗拉強度900?1500MPa，延伸率15%以上。
[0040]工藝路線4:
首先，準備坯材，比如鋼板、鋼卷、或落料后的板料或經預成形的構件。坯材例如可為具有上述鋼材的成分和性能的坯材。
[0041 ] 然后，如圖4所示，將坯材整體加熱至720?800°C，保溫0.5?60min，使其組織為全奧氏體組織，以及低于3%的碳化物。
[0042]然后，對坯材整體進行沖壓成形，沖壓成形后經任意冷卻方式(模具內冷卻或空冷)冷卻。在冷卻過程中，將待形成硬區的區域冷卻至其馬氏體相變開始溫度點以下150?260°C，而軟區冷卻至-1OOtC以上以上的任意溫度。優選地，為了方便沖壓和冷卻的工藝實施，將成形構件整體按照硬區的冷卻方式冷卻，軟區組織性能也可滿足要求。
[0043]然后，如圖4所示，對軟區單獨再次進行熱處理，例如加熱至600?720°C，保溫0.5?60分鐘，然后以任意方式(例如空冷)冷卻至室溫。在該熱處理后，所述鋼材的微觀組織以面積計包括:30%至60%的殘余奧氏體，40%至70%的體心立方晶體結構的馬氏體或鐵素體，低于3%的碳化物，其殘余奧氏體中以重量百分比計包括大于等于7%的Mn以及大于等于0.5%的碳，其力學性能達到抗拉強度900?1500MPa，延伸率15%以上。
[0044]然后，對沖壓成形后的成形構件的待形成硬區的區域進行碳配分處理，例如將硬區加熱到160?450 0C、保溫I?10000秒，使之發生碳從過飽和的馬氏體向奧氏體中擴散，致使奧氏體中富碳，從而大大提高奧氏體的穩定性，使其在室溫下的殘留量增加。優選的情況是，發生馬氏體向奧氏體的相變，從而增大殘余奧氏體化含量，提高其機械性能。此外，對軟區來而言，可與硬區進行一致的碳配分處理，或者不對其進行碳配分處理(也就是說，硬區單獨進行碳配分處理)。不論是否進行碳配分處理，成形構件的軟區的力學性能均可達到抗拉強度900?1500MPa，且延伸率15%以上。但是為了操作簡單，優選可對成形構件整體進行碳配分處理。
[0045]需要指出的是，在軟區的該單獨的熱處理過程中，例如，軟區可采用比如火焰加熱、感應加熱、激光加熱等方式加熱，或者整體進入加熱爐采用軟硬區加熱溫度不同的方法處理，例如硬區上下放置防熱輻射的擋板，硬區上包裹隔熱材料和硬區上涂鍍隔熱涂層。
[0046]根據本發明的實施例，通過對硬區和軟區進行不同的加熱工藝(軟區非全奧氏體加熱)，但軟區與硬區的沖壓成形工藝保持一致，因此不需要模具修改，工藝可靠性好。
[0047]本發明的上述工藝路線可以用于制造任何需要梯度化性能的零部件，其包括但不限于汽車的B柱、A柱、前縱梁等。圖5示出了一種通過本發明的上述處理工藝制成的包含硬區和軟區的汽車B柱的示意圖，其硬區是上端需要防止碰撞侵入的區域，軟區是下端需要吸收碰撞能量的區域。
[0048]根據本發明的實施例，所制成的成形構件的軟區的微觀組織以面積計包括:30%至60%的殘余奧氏體、40%至70%的體心立方晶體結構的馬氏體或鐵素體、低于3%的碳化物。軟區的力學性能為:抗拉強度900?1500MPa，延伸率大于15%。硬區的微觀組織以面積計包括:3%至23%的殘余奧氏體、O?2%的碳化物、其余為馬氏體。硬區的力學性能為:屈服強度大于1200MPa，抗拉強度大于1600MPa，延伸率大于10%。
[0049]以上描述了本發明的優選實施例，但是本領域的技術人員應該明白的是，在不脫離本發明構思的前提下進行的任何可能的變化或替換，均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，包括以下步驟: A、準備坯材，將坯材劃分為待形成硬區的區域和待形成軟區的區域； B、將待形成硬區的區域加熱到720°C以上，使其微觀組織轉變為奧氏體，同時保持待形成軟區的區域的溫度低于720°C ; C、對坯材整體進行沖壓成形，并在沖壓成形之后以任意冷卻方式進行冷卻； D、對沖壓成形后得到的構件的硬區進行碳配分處理，使碳從馬氏體向奧氏體中擴散。2.如權利要求1所述的用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，在步驟A之后且步驟B之前還包括以下步驟:對坯材整體進行退火處理，即將坯材整體加熱至600?720°C，保溫0.5?60分鐘，然后以任意冷卻方式將其冷卻至室溫。3.如權利要求2所述的用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，在步驟B中使待形成軟區的區域的溫度保持為720 °C以下。4.如權利要求1所述的用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，在步驟B中對坯材的待形成軟區和硬區的區域同時進行加熱并保溫0.5?60分鐘，其中，待形成軟區的區域加熱保溫溫度為600?720°C，待形成硬區的區域加熱保溫溫度為720?850°C。5.如權利要求1-4中所述的用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，在步驟C中，將硬區冷卻至其馬氏體相變開始溫度點以下150?260°C，軟區冷卻至-100°C以上的任意溫度。6.如權利要求1-4中任一項所述的用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，在步驟D中將硬區加熱到160?450 °C、保溫I?10000秒。7.如權利要求1-4中任一項所述的用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，在步驟D中，對軟區也進行與硬區進行一致的碳配分處理，或者不進行碳配分處理。8.如權利要求1-4中任一項所述的用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，沖壓成形后得到的構件的軟區的微觀組織以面積計包括:30%至60%的殘余奧氏體、40%至70%的體心立方晶體結構的馬氏體或鐵素體、低于3%的碳化物，軟區的力學性能為:抗拉強度900?1500MPa，延伸率大于15%;硬區的微觀組織以面積計包括:3%至23%的殘余奧氏體、O?2%的碳化物、其余為馬氏體，硬區的力學性能為:屈服強度大于1200MPa，抗拉強度大于1600MPa，延伸率大于10%。9.一種用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，包括以下步驟: A、準備坯材，將坯材劃分為待形成硬區的區域和待形成軟區的區域； B、將坯材整體加熱至720?800°C，保溫0.5?60min，使其組織轉變為奧氏體； C、對坯材整體進行沖壓成形，沖壓成形后經任意冷卻方式冷卻； D、對沖壓成形后得到的構件的硬區進行碳配分處理，使碳從馬氏體向奧氏體中擴散。10.如權利要求9所述的用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，在步驟C中，將待形成硬區的區域冷卻至其馬氏體相變開始溫度點以下150?260°C，而軟區冷卻至-100°C以上的任意溫度。11.如權利要求9-10中任一項所述的用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，在步驟D之前或之后對軟區單獨進行熱處理，S卩加熱至600?720°C，保溫0.5?60分鐘，然后以任意方式冷卻至室溫。12.如權利要求11所述的用于獲得梯度化性能的處理工藝，其特征在于，在對軟區單獨進行熱處理之后，坯材或沖壓成形構件的微觀組織以面積計包括:30%至60%的殘余奧氏體，40%至70%的體心立方晶體結構的馬氏體或鐵素體，低于3%的碳化物，其殘余奧氏體中以重量百分比計包括大于等于7%的Mn以及大于等于0.5%的碳，其力學性能達到抗拉強度900?1500MPa，延伸率15%以上。13.—種具有梯度化性能的構件，其特征在于，所述構件通過權利要求1-12中任一項所述的處理工藝制成。14.如權利要求13所述的構件，其特征在于，所述構件包括汽車的B柱、A柱、前縱梁。15.如權利要求13-14中任一項所述的構件，其特征在于，所述構件的軟區的微觀組織以面積計包括:30%至60%的殘余奧氏體、40%至70%的體心立方晶體結構的馬氏體或鐵素體、低于3%的碳化物，軟區的力學性能為:抗拉強度900?1500MPa，延伸率大于15%;硬區的微觀組織以面積計包括:3%至23%的殘余奧氏體、O?2%的碳化物、其余為馬氏體，硬區的力學性能為:屈服強度大于1200MPa，抗拉強度大于1600MPa，延伸率大于10%。
【文檔編號】C22C38/16GK106011418SQ201610440901
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】易紅亮, 杜鵬舉
【申請人】重慶哈工易成形鋼鐵科技有限公司