德国热冲压简介

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1、摘要用热冲压生产所需的高强度钢构件（也称为冲压硬化）需要渊博的知识和控制成形过程。这样，才能使最后一部分的属性达到预期目标和适应不同的工艺参数及满足它们之间的相互关系。除了跟传统的冷成型的一些参数外不同外，热和微观结构等参数使得热冲压过程的机械性能变得更加复杂。这些参数是解释物理现象必不可少的。在这篇文章中，对热冲压中的热，机械，微观结构和技术领域的最新状况进行了综述。研究所有工序后，从半成品加热到热冲压空各个过程都进行了描述。对现有研究结果进行调查显示，在整个过程中的成形相转变，连续流变行为，都和机械性能以及几何形状相关。形成的一些差距，主要

2、和相变，连续流动行为的领域，机械和几何形状之间的部分性质的相关。这些和先进工艺的工业应用都有一些差距。该论述的目的是提供一个成型过程背景，并展示热冲压领域的巨大潜力。1、引言鉴于汽车的轻量化，安全化和抗冲击性能，对于高强度汽车机构钢板的需求日益明显。瑞典公司热冲压专利及其发展（1977年专利），被用于一些刀具刃上。1984年Saab汽车公司是第一家采用硬化硼钢板制作了Saab9000的汽车制造商。生产的零部件从1987年的的300万件/年到1977年的800万件/年。自从2000年起，更多的热冲压零部件被用于汽车上，并且年生产量在2007年已达

3、到1亿多件。热冲压件在汽车工业的应用比如说汽车底盘，像A柱，B柱，保险杠，车顶纵梁和管道，如图1。目前热冲压存在两种途径：直接和间接热冲压方法。在直接热冲压中，半成品被加热，再转移到冲压，随后在闭式模具内成型和淬火。见图2a。间接热冲压的特征是使用一个接近完整的预成型的冷模，这仅用于淬火和奥氏体化后冲压的标准使用。见图2b。材料中完全马氏体转变引起应力强度达到1500MPa。本文回顾了热冲压的很多研究。这将从描述用于热冲压的工件材料开始。然后，描述热冲压过程中的重点。最后，展示了热冲压后零部件的一些工艺以及裁、修改特性。本文不仅包括了大量的实验

4、还包括了热冲压领域的许多研究。2、材料和涂层Naderi对于高强度钢的研究显示，仅使用22MnB5，27MnCrB5，37MnB4钢级才能在热冲压经过水冷后能得到完全马氏体组织。（2007）在这里，22MnB5是最为常用于热冲压的钢级。起初，该材料展示了能达到600MPa的铁素体-珠光体组织。经过热冲压工序后零部件获得马氏体组织并且其强度到到1500MPa（见图3a）。为了获得这类的组织和硬度的转变，半成品将被在950℃持续奥氏体化至少5min。然后，成型，在冷却水下淬火5-10s。由于热的工件与冷的模具接触，热的工件在封闭的模具内被淬火。如果

5、冷却速率超过最小的冷却速率，大约为27K/s，温度大约在400℃左右，就将导致非扩散马氏体组织的转变，这将最终产生高强度的部件（图3b）。马氏体转变温度为425℃（马氏体开始转变点位Ms）并且再280℃结束（马氏体转变结束点位Mf）。在淬火后钢的机械性能变化将取决于碳含量和最终获得的强度，该强度可以通过适当调整碳含量来控制。我们知道Mn和Cr等合金元素对淬火后强度的影响较小。但是，自从发现这些元素对淬透性有影响之后，它们在该领域变得必不可少。因此，设计的相转变和淬透性可以通过可行的冷却速率开获得。硼是对淬透性影响最大的元素，鉴于硼延缓了向软组织

6、转变和导致马氏体组织的产生。在奥氏体化条件下，在钢与空气接触时很快就形成氧化膜。为了避免表面氧化和脱碳，大量的金属板会涂覆上一层保护层。在直接热冲压中应用最为广泛的是Al-Si涂层。Borsetto等研究了热学参数对Al-Si涂层机械性能的影响。这些合金镀层通常是持续热浸电镀工艺，溶液为10%Si和3%Fe和87%Al。在对含有涂覆层的工件热处理的过程中，Fe扩散从表层-基体界面到表层是个热激活过程。Al-Si涂层的熔点接近600℃。然而，由于基体中存在Fe，Al-Fe合金有着更高的熔点在界面生长并很快达到表面。Al-Fe合金迁移到表面，它们有

7、高的熔点防止了表层被氧化。对于一个典型950℃热冲压过程，次层组织为交替变化的Al-Fe含量。在直接热冲压过程中，这个保护层阻止了氧化层的的产生。相比与在室温下的初始状态基础材料，由于Al-Si层较低形成的限制，热浸镀铝板不能用于间接热冲压过程中，它们不适合冷成形。这种涂层不提供阴极保护，如锌，但有高的栅栏保护。类似的冷成型件，阴极保护是适用于热冲压零件的。汽车行业中的这些要求可能通过阴极保护得到满足，如锌。在加热和热冲压过程中，热浸镀锌的锌层基体材料与形成金属间化物锌-铁相发生反应。为了尽量减少涂层中的裂纹扩展到基础材料，热浸镀锌22MnB5

8、只能在间接热冲压中使用。在热冲压后，氧化层必须经过喷丸移除，以避免不良的涂料附着。另一种22MnB5的保护涂层是X-tex。这相当于给直接和间接的热冲