李嘉良，陳志濤，金洪達(dá)（沈陽理工大學(xué)車輛工程專業(yè)，沈陽 110159）

超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件的深加工技術(shù)

李嘉良，陳志濤，金洪達(dá)
（沈陽理工大學(xué)車輛工程專業(yè)，沈陽 110159）

超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件是現(xiàn)代汽車輕量化、節(jié)能化以及安全性的需求。文章就超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件的先進(jìn)熱成形處理深加工技術(shù)生產(chǎn)的超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件工藝進(jìn)行系統(tǒng)闡述，以期為加速我國超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件研發(fā)提供更多的參考。

超高強(qiáng)塑性；汽車構(gòu)件；熱成形；深加工技術(shù)

目前，熱成形技術(shù)是采用熱沖壓一次成型后，并經(jīng)淬火處理工藝加工后，形成超高強(qiáng)度汽車板構(gòu)件，其強(qiáng)度是原鋼板材料的3倍；同時，具有精度高、形狀無回彈、沖壓載荷低等特點。該熱成形技術(shù)可以全面滿足現(xiàn)代汽車輕量化、節(jié)能化以及安全性的需求。

1 高強(qiáng)度鋼AHSS的開發(fā)與應(yīng)用

隨著發(fā)達(dá)國家在先進(jìn)高強(qiáng)度鋼AHSS汽車板的研發(fā)與應(yīng)用，業(yè)已成為系列化的高強(qiáng)度鋼產(chǎn)品，并被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車生產(chǎn)之中。但是，此類高強(qiáng)度鋼汽車板，其抗拉強(qiáng)度在1 000MPa級以上超高強(qiáng)度汽車不僅給鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的批量生產(chǎn)造成的一定的難度，而且其穩(wěn)定性問題以及汽車制造企業(yè)在冷沖壓成型、焊接等制造過程中，還面臨著沖壓載荷過高、幾何精度低、構(gòu)件回彈過大以及模具磨損嚴(yán)重等諸多問題[1]。因此，熱沖壓成形成工藝、超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件深加工工藝也在近年來得到了迅速發(fā)展。同時，汽車車身結(jié)構(gòu)所需的新一代輕化汽車AHSS鋼板則成為了當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)難度最大的超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件產(chǎn)品。

2 高強(qiáng)度鋼AHSS汽車板熱處理工藝

目前，高強(qiáng)度鋼AHSS汽車板均含有殘余的奧氏體組織，通過對其進(jìn)行相變誘導(dǎo)塑性TRIP效應(yīng)，可以全面提升高強(qiáng)度下鋼板的強(qiáng)塑性與伸長率。另外，寶鋼進(jìn)行了冷軋低合金Q-P鋼的研發(fā)，其力學(xué)性能也相對較高，強(qiáng)塑積可達(dá)11.2～12.0GPa·%。上述兩種高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)塑性均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)熱成形構(gòu)件的強(qiáng)塑積水平，并可用于制造超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件。因高強(qiáng)度鋼AHSS汽車板強(qiáng)塑化方法中，多含有亞穩(wěn)態(tài)的奧低體島殘余，其在塑性應(yīng)過程中，這些奧低體則會發(fā)生馬氏體相變，進(jìn)而也會直接提升鋼基體的應(yīng)變硬化能力、抗拉強(qiáng)度、塑性應(yīng)變能力以及強(qiáng)塑積和總伸長率；因此，高強(qiáng)度鋼AHSS汽車板的性能相對也更理想[2]。

3 超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件AHFT工藝

為滿足現(xiàn)代汽車輕量化、節(jié)能化以及安全性的需求，全面提升汽車構(gòu)件的強(qiáng)塑性，很多生產(chǎn)企業(yè)均在加強(qiáng)高強(qiáng)度鋼熱處理工藝的研發(fā)力度。AHFT生產(chǎn)線的與傳統(tǒng)熱沖壓成型生產(chǎn)線的區(qū)別在于，AHFT工藝增加了用于貝氏體等溫處理工藝以及淬火——碳分配——回火處理的低溫?zé)崽幚頎t；使鐵素體—?dú)堄鄪W氏體型的F-TRIP鋼構(gòu)件在加熱保溫與等溫處理后，獲得鐵素體—?dú)堄鄪W氏體組織為基體的鋼構(gòu)件。另外，從淬火—碳分配Q-P鋼的熱處理工藝上，則可以獲得更加良好的塑性。

另外，將薄板坯連鑄連軋CSP工藝與AHFT工藝相結(jié)合，可以生產(chǎn)高強(qiáng)塑、高幾何精度且無回彈的貝氏體型B-TRIP鋼、鐵素體型F-TRIP鋼及馬氏體型M-TRIP鋼，這些鋼均可用于汽車構(gòu)件，且能夠摒棄傳統(tǒng)長流程熱連軋-冷連軋-連續(xù)退火工藝，使其生產(chǎn)流程極大地縮短，其深度加工、節(jié)能降耗優(yōu)勢也更加明顯；更為重要的是該生產(chǎn)工藝可為汽車廠家省去高沖壓載荷的冷沖壓環(huán)節(jié)，避免在冷沖壓過程中產(chǎn)生裂紋或起皺等缺陷問題；同時，還可以消除、避免高強(qiáng)鋼板冷沖壓后造成的回彈問題，進(jìn)而可以全面提升汽車構(gòu)件性能，達(dá)到減重、節(jié)能，提高其抗沖撞性[3]。與此同時，還可以根據(jù)現(xiàn)代汽車構(gòu)件的功能、使用部位等實際需要，分別采用不同的超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件的熱成形處理AHFT工藝，來獲得各種不同要求的強(qiáng)塑性級別的汽車構(gòu)件，如將熱成形與Q-P-T處理予以有機(jī)結(jié)合，則可制作出以馬氏體為基體的M-TRIP型超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件；若將熱成形與貝氏體等溫處理予以有機(jī)結(jié)合，則可以生產(chǎn)以鐵素體為基體的F-TRIP型超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件，或者生產(chǎn)以貝氏體為基體的B-TRIP型超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件[4]。由此可見，超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件AHFT工藝更加符合現(xiàn)代汽車生產(chǎn)企業(yè)對汽車構(gòu)件超高強(qiáng)塑性的需求。

4 超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件深加工技術(shù)未來展望

目前，現(xiàn)代汽車生產(chǎn)企業(yè)為了自身的長遠(yuǎn)發(fā)展，以及對新一代汽車節(jié)能化、輕量化以及安全性的迫切需求，則會對鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)提出更多的要求；同時，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)也同樣面臨著更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)一方面可以通過對超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件深加工技術(shù)的不斷創(chuàng)新，繼續(xù)為汽車生產(chǎn)廠家提供更多的高質(zhì)量、高性強(qiáng)的超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件，進(jìn)而達(dá)到不斷汽車構(gòu)件均質(zhì)性和穩(wěn)定性，提高自身在汽車構(gòu)件原材料的市場占有率。一方面也能夠不斷創(chuàng)新超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件深加工技術(shù)，來增強(qiáng)與汽車生產(chǎn)廠家的合作，并為汽車生產(chǎn)企業(yè)提供更多的超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件，成為國內(nèi)外汽車生產(chǎn)企業(yè)的長期合作伙伴，全面提升企業(yè)的效益。

與此同時，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)還應(yīng)不斷加大對超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件深加工技術(shù)的創(chuàng)新與研發(fā)，如研發(fā)短流程CSP與AHFT深加工工藝，使之能夠大幅度縮短超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件的研發(fā)速度，不斷優(yōu)化生產(chǎn)制造工藝流程，最大程度地縮短生產(chǎn)周期，進(jìn)而達(dá)到全面優(yōu)化生產(chǎn)成本的目的。并通過對熱成形處理AHFT技術(shù)的深入研發(fā)，使之能夠為更多的汽車生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)、制造更多的超高強(qiáng)塑性汽車構(gòu)件，以此來滿足國內(nèi)新一代汽車的節(jié)能化、輕量化以及安全性的需求，全面拓寬熱成形構(gòu)件產(chǎn)品的種類，全面升級現(xiàn)有熱成形擋車構(gòu)件產(chǎn)品的強(qiáng)度和塑性級別范圍，使鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)能夠可持續(xù)的健康發(fā)展。

[1] 唐荻.米振莉，蘇嵐.汽車板深加上發(fā)展趨勢[J].軋鋼，2015，（1）.

Analysis of Deep Processing Technology for Super High Strength Plastic Vehicle Component

Li Jia-liang，Chen Zhi-tao，Jin Hong-da

Ultra-high-strength plastic automobile components are the demand for the lightweight，energy-saving and safety of modern automobile.In this paper，the process of ultra-high-strength plastic automobile components produced by advanced thermoforming and deep processing technology is expounded in order to provide more references for accelerating the development of super-high-strength plastic vehicle components in China.

ultra-high-strength plastic；automotive components；hot forming；deep processing technology

TG161

A文章編號：1003-6490（2016）12-0043-01

2016-11-28

李嘉良（1994—），男，河北唐山人，本科在讀，主要研究方向車輛工程。