[发明专利]一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法及应用

说明书

本发明公开了一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法及应用，属于热成形零件技术领域。所述加工方法包括：坯料落料、选择性碳封闭处理、渗碳处理、冷却、热成形冲压及精整过程；其中，所述选择性碳封闭处理是根据热成形零件梯度性能的区域分布要求选择性设置碳封闭遮掩层；所述渗碳处理包括活化处理和扩散处理；其中，所述扩散处理采用12～14％或16～18％的丙烷气氛，渗碳温度为900～930℃、时间1.0～1.6h；所述热成形冲压中控制坯料加热温度为830～850℃、均热时间为5～8min。该方法能够保证热成形零件的性能均匀性，且无需制造模具，实现了1700MPa级梯度性能热成形零件的低成本批量稳定生产。

技术领域

本发明涉及热成形零件技术领域，特别涉及一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法及应用。

背景技术

目前，热冲压成形材料主要用22MnB5以及在此基础上添加Nb或Mo，包括铝硅涂层、纳米锌涂层和裸板，用以制造汽车保险杠、B柱等零件。为满足某些构件，如汽车门B柱在不同部位变强度以保证小变形与提高吸收碰撞能的差异性要求，开发热成形零件的梯度性能控制技术成为热成形前沿研究热点和发展趋势。

当前主要通过两条途径实现热成形零件的梯度强度性能，途径一是热冲压坯料的差异化，即经金属模具淬火无法达到高强度的材料与22MnB5钢板的激光拼焊连接。拼焊板技术(Tailored Welded Blank，TWB)，即将先进高强度和其他低强度钢拼焊、实现性能按区域分布，但TWB中的焊缝限制了板料的成形性能，从而大大降低了零件形状的复杂性。该技术存在以下缺点：对激光焊接的技术要求较高，要保证焊缝的质量，否则容易出现裂纹，在发生碰撞的过程中可能会发生断裂，使得焊接质量下降，不能保证安全性。其次，焊接过程中的能量密度大，熔池深，使得焊缝及其周围的厚度在焊接的过程中不像一次成形那样均匀，会给后续加工带来不便。而且，采用激光焊接的方法也就意味着要增加一道工序，势必会增加成本。

途径二是在热成形过程中，控制坯料加热温度或冷却速率在不同部位上的差异性，以实现零件多元化组织和性能柔性分布。例如，通过改变冲压模具中冷却水管道的形状和分布可以实现强度的连续变化，但实现方法比较困难，只能制造几种变强度的汽车结构件，不能实现结构件强度的定制，且模具制造成本大大提高了零件制造成本。

发明内容

本发明通过提供一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，解决了激光拼焊工艺无法确保焊缝处性能均匀性、差异化热成形模具成本高且无法保证热成形零件的性能均匀过渡的技术问题。

本发明提供了一种1700MPa级梯度性能热成形零件的加工方法，包括：坯料落料、选择性碳封闭处理、渗碳处理、冷却、热成形冲压及精整过程；其中，

所述选择性碳封闭处理是根据热成形零件梯度性能的区域分布要求选择性设置碳封闭遮掩层；

所述渗碳处理包括活化处理和扩散处理；其中，所述扩散处理的温度为900～930℃，根据坯料板厚选择丙烷气氛浓度及渗碳时间：坯料板厚度小于1.5mm，选择12～14％的丙烷气氛，渗碳时间1.0～1.2h；厚度大于1.5mm，选择16～18％的丙烷气氛，渗碳时间1.4～1.6h；

所述热成形冲压中控制坯料加热温度为820～840℃、均热时间为5～8min。

进一步地，所述选择性设置碳封闭遮掩层，具体是在低强需求区域设置碳封闭遮掩层，高强区域不设置碳封闭遮掩层。

进一步地，所述碳封闭遮掩层的形式为涂层、黏胶、电镀铜、电镀镍中任意一种。

进一步地，所述活化处理采用5～15％的卤化氢气氛，活化温度700～800℃、时间10～15min。

进一步地，所述卤化氢为氯化氢。

进一步地，在所述扩散处理中，根据坯料板厚选择丙烷气氛浓度及渗碳时间，具体为：