1 前言

????近年來，隨著汽車輕量化，使用材料也高強(qiáng)化，熱沖壓加工方法的應(yīng)用增加了。所謂熱沖壓加工法就是把專用鋼板加熱到奧氏體溫度區(qū)后，用金屬模具按要求形狀成形，同時(shí)進(jìn)行淬火的加工方法(圖1) 。熱沖壓加工是高溫成形，具有壓力負(fù)荷低，成形后強(qiáng)度高，形狀凍結(jié)性優(yōu)良的特點(diǎn)。

??? ?現(xiàn)行的熱沖壓鋼材中C含量約0.21%，強(qiáng)度為TS1500MPa級(jí)。最近為了適應(yīng)輕量化的要求更進(jìn)一步高強(qiáng)化，單靠提高現(xiàn)行材料的C含量，由于韌性不足，得不到完全滿意的性能。因此，為了提高韌性開發(fā)了熱沖壓后舊奧氏體晶粒更細(xì)微化，淬透性高的TS1800MPa級(jí)熱沖壓材(下稱開發(fā)材)。

2 開發(fā)材的各種性能

(1)? 機(jī)械性能

?????一般的TS1500MPa級(jí)熱沖壓材(下記現(xiàn)行材) 和開發(fā)材的熱沖壓后機(jī)械性能如表1所示。

可以看到開發(fā)材的強(qiáng)度為TS1800MPa級(jí)，延伸率(EL) 為7.6%與現(xiàn)行材沒有大的差別。

(2)? 顯微組織

????現(xiàn)行材和開發(fā)材熱沖壓后的顯微組織和斷面觀察結(jié)果示于圖2(略) 。由圖可知，開發(fā)材

的組織比現(xiàn)行材組織顯微。

(3)? 淬透性

????開發(fā)材的CCT(連續(xù)冷卻相變) 曲線圖示于圖3(略) 。可看出開發(fā)材的Ac3點(diǎn)為822℃，

發(fā)生馬氏體相變所需要臨界冷卻速度是20℃/s，用與現(xiàn)行材大致相同的熱沖壓條件下就可以生產(chǎn)。

(4)? 韌性

????用三塊板厚(t)1.4mm的熱沖壓材組成的重疊試樣進(jìn)行了夏比沖擊試驗(yàn)，測試韌性，圖4

為測試結(jié)果。與現(xiàn)行材相比，開發(fā)材的沖擊值相對(duì)較低。圖4(略)中示出了一40℃的塑性斷面。

(5)? 焊接性

????圖5示出了合適電流范圍?，F(xiàn)行材與開發(fā)材共同合適的電流范圍約2kA，未見大的差別。

關(guān)于焊點(diǎn)的成長，現(xiàn)行材與開發(fā)材顯示了同樣傾向，從焊接條件考慮，確認(rèn)在與現(xiàn)行材同等條件下，用開發(fā)材同樣可進(jìn)行焊接裝配。

(6) 延遲斷裂性能

????當(dāng)材料強(qiáng)度、擴(kuò)散性氫量和拉伸殘余應(yīng)力同時(shí)滿足一定條件時(shí)，就有可能發(fā)生延遲斷裂(氫脆) 這種擔(dān)心隨著高強(qiáng)化而發(fā)生。鋼中擴(kuò)散性氫含量根據(jù)使用環(huán)境而變化，而殘余應(yīng)力是可以采用設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝最佳化來控制(減少) 。

????圖6(略)所示為從各種試驗(yàn)后的熱沖壓材料檢出的擴(kuò)散性氫含量。延遲破壞結(jié)果示于圖7，表面應(yīng)力采用施加4點(diǎn)彎曲負(fù)荷的表面變形量，根據(jù)S一S曲線的換算值。另外經(jīng)100h酸浸后，未發(fā)生裂紋用“O” 表示，發(fā)生裂紋用“X” 表示?，F(xiàn)行材在1312 MPa未發(fā)生裂紋，開發(fā)材至1293MPa未見裂紋，但到1434 MPa時(shí)發(fā)生裂紋，該值相當(dāng)于表1所示開發(fā)材的屈服應(yīng)力。

3 開發(fā)材的部件特性

??? ?圖8(略)所示為具有M字形狀的一定斷面，用試制設(shè)備制成長度(1000mm) 的部件，然后進(jìn)行動(dòng)態(tài)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。支點(diǎn)間距離為800mm，中央壓頭半徑為R150，試驗(yàn)速度為8km/h，相對(duì)于板厚1.6mm現(xiàn)行材，同樣板厚開發(fā)材最大負(fù)荷可以提高26.5%，并且，在使用于板厚1.4mm的開發(fā)材時(shí)，顯示了與板厚(t)1.4mm現(xiàn)行材同等的最大負(fù)荷，所以達(dá)到12.5%的輕量化是可能的圖9(略) 。

??? ?在一40℃下進(jìn)行了同樣的動(dòng)態(tài)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，確認(rèn)取得了與室內(nèi)試驗(yàn)同等的結(jié)果，在2.4夏比沖擊試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)開發(fā)材的韌性比現(xiàn)行材差，但在對(duì)部件總的評(píng)價(jià)方面可以確認(rèn)沒有特別問題。

4 實(shí)用狀況

????在日本國內(nèi)開發(fā)材取得了專利，并從2011年開始生產(chǎn)，應(yīng)用于“松田CX一5” 的汽車保險(xiǎn)杠橫梁。

5 結(jié)束語

???? ?本文介紹了TS1800MPa級(jí)熱沖壓鋼板的特性及各種性能。近年來，為了改善燃費(fèi)和提高抗碰撞性能，迅速擴(kuò)大對(duì)高強(qiáng)鋼的需求，期待本開發(fā)對(duì)滿足這一需求將有所幫助。