可淬火超高強度汽車功能件的熱沖鍛制造方法與流程

本發明涉及一種可淬火高強鋼熱成形技術，具體涉及利用可淬火高強鋼熱沖鍛成形技術制造汽車功能件的方法。

背景技術：

現今汽車制造的主要發展趨勢是：輕量化和高安全性。另外，與傳統汽車相比，電動汽車電池為200-400公斤，大幅增加了汽車重量。因此，對于電動汽車而言，實現輕量化顯得尤為重要。汽車上多種中、小型功能件(如同步器齒環等)對力學性能(強度和韌性)有嚴苛要求：超高強度、超高韌性和高使用壽命，此外，該類功能件具有較大厚差。采用高強鋼制造汽車中、小型功能件的主要優勢是可提高汽車功能件的強度和韌性，并降低汽車重量。但當前主要采用高強鋼板體積冷成形技術制造汽車中、小型功能件，其主要缺點和不足是：1)高強鋼成形性不高，材料大變形時易發生破裂；2)變形抗力大，對壓力機設備要求較高；3)成形件強度和韌性提高幅度不大(抗拉強度約700MPa，稍高于坯料強度)；4)僅采用板材成形難以制造結構復雜、厚差大的汽車功能件。存在不足的主要原因在于：室溫下高強鋼塑性低、強度高，現有技術未充分利用可淬火高強鋼所具有的良好的可淬火性能，未結合利用板材成形技術和體積成形技術可制造結構復雜、厚差大的零件的的特點。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種可淬火超高強度汽車功能件的熱沖鍛制造方法，其可大幅提高超高強度汽車功能件的強度、韌性和使用壽命。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

可淬火超高強度汽車功能件的熱沖鍛制造方法，采用加熱爐對可淬火高強鋼坯料進行加熱，加熱溫度900-950℃，保溫3-5分鐘后從加熱爐中取出此坯料置于壓力機上進行熱沖鍛成形，成形終了后，快速從模具內取出成形的汽車功能件置于冷卻液內進行快速冷卻，獲得淬火處理，便得到超高強度汽車功能件成品。

采用上述方案后，本發明綜合利用可淬火高強鋼高溫下良好的塑性和可淬火性能以及板材成形、體積成形的各自特點，可大幅提高汽車功能件的強度、韌性和使用壽命，并能制造結構復雜、厚差大的汽車功能件，同時達到降低能耗的目的。采用本發明方法可使得汽車功能件抗拉強度達到1500MPa以上。

附圖說明

圖1為高強鋼成形件與可淬火高強鋼熱成形件(熱沖壓件，非汽車功能件)的應力-應變曲線圖；其中，(a)為可淬火高強鋼熱成形件材料的應力-應變曲線圖，(b)為可淬火高強鋼熱成形件材料的應力-應變曲線圖。

圖2為高強鋼成形件與可淬火高強鋼熱成形件(熱沖壓件，非汽車功能件)的微觀組織分布圖；其中，(a)為可淬火高強鋼熱成形件材料的微觀組織分布圖，(b)為可淬火高強鋼熱成形件材料的微觀組織分布圖。

圖3為可淬火高強鋼在不同溫度下的應力-應變曲線圖。

具體實施方式

本發明可淬火超高強度汽車功能件的熱沖鍛制造方法，具體通過如下步驟實現：

S1：對可淬火高強鋼進行下料，其抗拉強度約為700MPa，可采用普通剪床直接下料，得到可淬火高強鋼坯料，此可淬火高強鋼坯料為厚度為2-4mm的板材；

S2：采用箱式加熱爐加熱所述坯料，加熱溫度為900-950℃，并保溫3-5分鐘，使所述坯料的內部組織完全奧氏體化并使得晶粒尺寸均勻化；

S3：采用機械手從爐內取出坯料并將坯料置于摸具上，取出坯料的時間控制在3-4秒，以保證成形溫度達到850℃左右；

S4：壓力機帶動凸模下行，對所述坯料進行熱沖鍛復合成形，在1-2秒內完成汽車功能件的成形；

S5：成形后，快速取出成形的汽車功能件并置于冷卻液中進行快速冷卻，獲得淬火處理，便得到超高強度汽車功能件成品。

本發明綜合利用可淬火高強鋼高溫下良好的塑性和可淬火性能以及板材成形和體積成形的各自特點，可大幅提高汽車功能件的強度、韌性和使用壽命，并制造出結構復雜、大厚度差的功能件，同時達到降低能耗的目的。采用本發明方法可使得汽車功能件抗拉強度達到1500MPa以上。

步驟S4中，可按照常規的方式進行模具設計以控制材料流動，使得因材料流動而形成的纖維組織沿汽車功能件輪廓分布，有利于進一步提高汽車功能件的使用壽命。

圖1為高強鋼成形件與可淬火高強鋼熱成形件(熱沖壓件，非汽車功能件)的應力-應變曲線圖。從圖1中可以看出，可淬火高強鋼熱成形件(熱沖壓件，非汽車功能件)比高強鋼成形件抗拉強度明顯高。此外，可淬火高強鋼熱成形件延伸率比高強鋼延伸率稍高。

圖2為高強鋼成形件與可淬火高強鋼熱成形件(熱沖壓件，非汽車功能件)的微觀組織分布圖。從圖2可以看出，高強鋼成形件內部組織為部分珠光體組織和鐵素體組織，而可淬火高強鋼熱成形件(熱沖壓件，非汽車功能件)內部微觀組織基本上為馬氏體組織，馬氏體組織的一個特點是韌性強，強度高。因此，采用可淬火高強鋼熱成形技術制造汽車功能件其強度高、韌性高。

圖3為可淬火高強鋼在不同溫度下的應力-應變曲線圖。從圖3中可以看出，溫度越高材料塑性越高，抗拉強度越低。因此，采用熱成形技術可顯著降低可淬火高強鋼變形抗力、成形時有利于控制材料流動而不發生破裂。