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

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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。

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