时下,热冲压成形成为大家热议话题,一块钢板经过880~950℃的高温加热之后一次成形,又迅速冷却从而全面提升了钢板强度,屈服达到1000MPa,抗拉达到1500MPa。那么,是什么钢板具有这种神奇的能力?
术语定义
热冲压成形可以简称为热成形,一般英文表示为Hot Stamping或者Hot PressForming。
这种热冲压成形钢我们称之为热成形钢,一般英文表示为PressHardening Steel,简称PHS;或HotFormed(and quenched),简称HF。由于目前应用最多的热成形钢为22MnB5,我们习惯上也将热成形钢称为硼钢(B钢)。
硼钢浅析
目前热成形用钢主要有4种:Mn-B系列,Mn-Mo-B系列(北美、欧洲),Mn-Cr-B系列(高淬透性),Mn-W-Ti-B系列(韩国浦项)。其中,Mn-B系热成形钢的使用量最大,技术也最成熟。
表1 热成形硼钢的主要化学组成
一般我们将Mn-B系列,如目前应用最多的22MnB5,称为硼钢。也有人称为锰硼钢。故热成形使用的原材料通常被称为热成形硼钢(即B钢)。
图1 硼钢在香蕉图中的位置
热成形过程中,硼钢被加热到奥氏体温度范围,并快速送入模具,快速冲压,在压机保压状态下对模具进行淬火冷却,最后获得组织为马氏体、强度大于1500MPa的零件。其强度变化如图2所示。
图2 强度变化
热成形过程以相变强化为主。钢板在奥氏体化时,B原子在奥氏体晶界上偏聚,随后冷却的过程中阻碍了奥氏体向铁素体,珠光体及贝氏体转变,使得奥氏体具有很高的稳定性,降低了其获得全马氏体组织的临界冷却速度,使其在较低的冷却速度下就能获得全马氏体组织。其相变过程见图3,这里就不搬出CCT曲线来了。
简单来说,B元素多点,马氏体容易点,但是贵;C元素多点,强度高点,但多了不利于焊接。
图3 金相组织转变
牌号
目前,作者收集到的以下厂家的热成形钢信息:阿赛洛、蒂森克虏伯、瑞典SSAB、宝钢、浦项。一般镀层板在牌号后加相应的标记,如AS。
1阿赛洛
位置
图4 阿赛洛-位置
成份
图5 阿赛洛-成份
成形前后性能
图6 阿赛洛-成形前
图7 阿赛洛-成形后
2蒂森克虏伯
位置
图8 蒂森-位置
成份
图9 蒂森-成份
成形前后性能
图10 蒂森-成形前
图11 蒂森-成形后
3瑞典SSAB
成份
图12 瑞典SSAB-1500成份
图13 瑞典SSAB-1800成份
图14 瑞典SSAB-2000成份
成形前后性能
图15 瑞典SSAB-1500成形前后对比
图16 瑞典SSAB-1800成形前后对比
图17 瑞典SSAB-2000成形前后对比
4宝钢
位置
图18 宝钢-位置
成份
图19 宝钢-成份
成形前后性能
图20 宝钢-成形前
图21 宝钢-成形后
5浦项
成形前后性能
图22 浦项-成形前
图23 宝钢-成形后
炼钢过程视频
视频1:动画炼钢全过程,搞笑版
总结
目前热冲压成形零件铝硅涂层板基本为阿赛洛米塔尔所垄断,主要是其拥有热冲压成形钢的铝硅涂层技术的专利。除此之外,韩国浦项制铁开发了Mn-Cr-W-Ti-Bi系钢,涂层用纳米锌与铝硅复合材料,在韩国本土已进行销售和使用,在他国推广相对较少。其他钢材也在抓紧开发和推广带涂层的热成形钢板。
往期经典回顾
◆【成形工艺】我要学热成形-辊底炉与箱式炉的秘密
◆【成形工艺】我要学热成形-生产流程
◆ 【轻质材料】汽车轻量化,路在何方?
热门跟贴