技術領域

本發明涉及合金鋼技術領域，具體涉及一種有利于優化殘余奧氏體的抗沖撞熱成形馬氏體鋼。

背景技術

為應對當前日益突出的能源危機和環境污染問題，對交通運輸工具的輕量化提出更高要求。在降低車輛自身重量的同時，安全性和可靠性的提升成為實現車輛輕量化的主要目標。高強度或超高強度鋼的廣泛使用是車輛輕量化的重要且有效途徑之一。由于高強度鋼的高剛度、高回彈性、高成形力以及易產生裂紋等特點，熱成形技術應運而生，通過熱成形技術解決了高強度鋼成形困難、回彈嚴重及尺寸精度差等難題，目前已經廣泛應用在汽車保險杠、防撞桿、A/B/C柱及中通道等防沖撞結構安全部件的制造。然而，這些防沖撞結構部件多以低碳馬氏體組織為主，在提高強度的同時，塑性顯著降低，強度有余而塑性不足，如目前廣泛使用的硼合金鋼22MnB5，其抗拉強度達1500MPa以上，屈服強度高達1200MPa，但其延伸率僅為6％左右，對應的強塑積僅為9000MPa％左右，因此車輛受到強烈沖擊時，能量吸收能力欠佳，容易產生變形或開裂，造成車輛安全性降低。現有熱成形鋼較低的強塑積指標限制了熱成形車輛零部件的應用范圍，因此，提高塑性，改善強塑積是熱成形馬氏體鋼的亟需解決的主要問題之一。

針對提升熱成形馬氏體鋼韌性及強塑積的問題，主要存在以下措施或方法：①熱成形后回火處理：通過回火方法，以消除熱成形鋼在快速冷卻過程中的內應力和軟化馬氏體組織，改善其塑韌性(專利CN102296242A)；②微合金化方法：通過添加Nb、V等微合金，形成細小的鈮、釩的碳或氮化物，降低成形前奧氏體化過程中晶粒長大，細化晶粒，提高其塑韌性(CN101270453A、CN103320702A)；③形成復相組織：通過控制Al、Mn元素，形成鐵素體+馬氏體雙相組織以提高塑韌性(CN102286689A)。此外，最近一些研究者提出在熱成形馬氏體組織中分布殘余奧氏體有利于提高塑韌性，認為鋼中殘余奧氏體的存在有利于提高沖擊過程中的塑性變形能力，延遲起裂，提高起裂功，有利于獲得優異的抗沖擊性能，該方法工藝簡單、成本低廉(謝振家等，低合金多相鋼中殘余奧氏體對塑性和韌性的影響，金屬學報，2016,52(2)：224-232)。很顯然，形成殘余奧氏體組織以提高熱成形馬氏體鋼塑性是目前最具有發展潛力的方法之一，然而，如何控制殘余奧氏體含量、分布、形態是提高熱成形馬氏體鋼塑性及強塑積的關鍵技術。

有研究者采用淬火-碳配分處理(Q&P)，通過淬火后等溫工序，碳原子由過飽和馬氏體配分至殘余奧氏體，使軟相奧氏體富碳進而穩定至室溫，形成板條馬氏體與薄膜狀殘余奧氏體雙相組織，從而達到改善高強熱成形鋼的韌性及強塑積指標的目的，然而該工藝的配分過程必須借助一個獨立的等溫工序才能完成，從而增加工序，且無法在常規的熱沖壓生產設備上實現(王成林等，一種可適用于Q&P處理的熱成形鋼的組織與力學性能，金屬熱處理，2015,40(11)：1-5)。

專利CN102766818A公開了一種熱成形馬氏體鋼，其化學成分(wt％)為:C 0.15-0.3、Mn 0.3-0.5、Cr 0.5-1、Mo 0.2-0.6、Si 0.2-1.5、Al 0.02-1.0、B 0.002-0.004、Ti 0.02-0.05、S<0.01、P<0.015，經熱成形后殘余奧氏體的體積分數為9～12wt％，表現出良好抗沖擊性能。然而該鋼種的馬氏體轉變開始溫度較高(>350℃)、且冷速必須控制在<40℃/s范圍內，目前僅局限于實驗室制備，生產操作困難，極大限制了其工業化生產。

專利CN101275200A、CN101270449A、CN101270453A分別公開了含碳量C 0.1-0.33wt％、0.26～0.45wt％、0.4～0.6wt％的低、中、高碳熱成形馬氏體鋼，通過提高Si、Ni含量，并結合淬火相變前的緩冷工藝，使組織中存在5～20wt％的殘余奧氏體，從而提高強塑積指標。然而這些鋼種Si含量較高，在鋼板熱軋時，表面將形成非常穩定的Mn₂SiO₄等氧化物，這些氧化皮易軋入鋼板表面，并很難通過酸洗清除，從而惡化熱成形鋼板表面鍍覆性能，降低鍍層質量，導致熱成形時表面易產生氧化皮等缺陷。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供了一種有利于優化殘余奧氏體的抗沖撞熱成形馬氏體鋼，在傳統熱成形工藝下，優化殘余奧氏體的分布、含量及形態，提升熱成形馬氏體鋼塑性和強塑積指標。