德國熱沖壓簡介

1、摘要摘要用熱沖壓生產(chǎn)所需的高強度鋼構(gòu)件（也稱為沖壓硬化）需要淵博的知識和控制成形過程。這樣，才能使最后一部分的屬性達到預(yù)期目標和適應(yīng)不同的工藝參數(shù)及滿足它們之間的相互關(guān)系。除了跟傳統(tǒng)的冷成型的一些參數(shù)外不同外，熱和微觀結(jié)構(gòu)等參數(shù)使得熱沖壓過程的機械性能變得更加復(fù)雜。這些參數(shù)是解釋物理現(xiàn)象必不可少的。在這篇文章中，對熱沖壓中的熱，機械，微觀結(jié)構(gòu)和技術(shù)領(lǐng)域的最新狀況進行了綜述。研究所有工序后，從半成品加熱到熱沖壓空各個過程都進行了描述。對現(xiàn)

2、有研究結(jié)果進行調(diào)查顯示，在整個過程中的成形相轉(zhuǎn)變，連續(xù)流變行為，都和機械性能以及幾何形狀相關(guān)。形成的一些差距，主要和相變，連續(xù)流動行為的領(lǐng)域，機械和幾何形狀之間的部分性質(zhì)的相關(guān)。這些和先進工藝的工業(yè)應(yīng)用都有一些差距。該論述的目的是提供一個成型過程背景，并展示熱沖壓領(lǐng)域的巨大潛力。1、引言鑒于汽車的輕量化，安全化和抗沖擊性能，對于高強度汽車機構(gòu)鋼板的需求日益明顯。瑞典公司熱沖壓專利及其發(fā)展（1977年專利），被用于一些刀具刃上。1984年

3、Saab汽車公司是第一家采用硬化硼鋼板制作了Saab9000的汽車制造商。生產(chǎn)的零部件從1987年的的300萬件年到1977年的800萬件年。自從2000年起，更多的熱沖壓零部件被用于汽車上，并且年生產(chǎn)量在2007年已達到1億多件。熱沖壓件在汽車工業(yè)的應(yīng)用比如說汽車底盤，像A柱，B柱，保險杠，車頂縱梁和管道，如圖1。目前熱沖壓存在兩種途徑：直接和間接熱沖壓方法。在直接熱沖壓中，半成品被加熱，再轉(zhuǎn)移到?jīng)_壓，隨后在閉式模具內(nèi)成型和淬火。見圖

4、2a?？梢酝ㄟ^可行的冷卻速率開獲得。硼是對淬透性影響最大的元素，鑒于硼延緩了向軟組織轉(zhuǎn)變和導(dǎo)致馬氏體組織的產(chǎn)生。在奧氏體化條件下，在鋼與空氣接觸時很快就形成氧化膜。為了避免表面氧化和脫碳，大量的金屬板會涂覆上一層保護層。在直接熱沖壓中應(yīng)用最為廣泛的是AlSi涂層。Bsetto等研究了熱學(xué)參數(shù)對AlSi涂層機械性能的影響。這些合金鍍層通常是持續(xù)熱浸電鍍工藝，溶液為10%Si和3%Fe和87%Al。在對含有涂覆層的工件熱處理的過程中，F(xiàn)e擴

5、散從表層基體界面到表層是個熱激活過程。AlSi涂層的熔點接近600℃。然而，由于基體中存在Fe，AlFe合金有著更高的熔點在界面生長并很快達到表面。AlFe合金遷移到表面，它們有高的熔點防止了表層被氧化。對于一個典型950℃熱沖壓過程，次層組織為交替變化的AlFe含量。在直接熱沖壓過程中，這個保護層阻止了氧化層的的產(chǎn)生。相比與在室溫下的初始狀態(tài)基礎(chǔ)材料，由于AlSi層較低形成的限制，熱浸鍍鋁板不能用于間接熱沖壓過程中，它們不適合冷成形。

6、這種涂層不提供陰極保護，如鋅，但有高的柵欄保護。類似的冷成型件，陰極保護是適用于熱沖壓零件的。汽車行業(yè)中的這些要求可能通過陰極保護得到滿足，如鋅。在加熱和熱沖壓過程中，熱浸鍍鋅的鋅層基體材料與形成金屬間化物鋅鐵相發(fā)生反應(yīng)。為了盡量減少涂層中的裂紋擴展到基礎(chǔ)材料，熱浸鍍鋅22MnB5只能在間接熱沖壓中使用。在熱沖壓后，氧化層必須經(jīng)過噴丸移除，以避免不良的涂料附著。另一種22MnB5的保護涂層是Xtex。這相當(dāng)于給直接和間接的熱沖壓附加一層

7、防腐層。根據(jù)sol–gel工序涂層以μm的氧化材料的結(jié)合為基礎(chǔ)。有機和無機材料混合Al粒子來形成保護層。這種7μm的厚保護層在冷成型過程中使得材料在不加潤滑時候還能流動。最新的防止氧化層產(chǎn)生的方法是采用防護油，正如MiIto（2009）中所描述的一樣。電爐中加熱的鋼板氧化能得到阻礙，并且研究了兩種不同的防護油。氧化防護油在成型和熱彎曲試驗之外的冷卻試驗中進行了研究。鋼板的表面分析顯示潤滑（四次）可以減少表面氧化。3、加熱、加熱熱沖壓過程

8、是從加熱到奧氏體化溫度的鋼板開始的。為了了解該過程，在熱沖壓過程中設(shè)置觀察窗口，熱處理工藝參考LechlerMerklein（2008）的奧氏體溫度和時間。在這些測試中，試樣在兩端都是40MPa的壓力下淬火。為了評價相轉(zhuǎn)變以及淬火硬度，在維氏硬度計HV10上進行硬度測試。最短的奧氏體化時間在不同的奧氏體化溫度和不同厚度的鋼板下火的最大的硬度為470HV，如圖4所示。研究結(jié)果顯示可淬火的22MnB5，其同等的奧氏體化程度最短熱處理時間的關(guān)

9、鍵因素是奧氏體化溫度圖4a和鋼板厚度圖4b，。研究發(fā)現(xiàn)，在爐溫為950℃下持續(xù)3min有利于獲的最大馬氏體含量，也是最大硬度約為470HV。隨著爐溫的下降，奧氏體化持續(xù)時間增加。在熱處理時隨著確定熱沖壓零部件足夠精確的焊接性能（Stoppetal.，2007），Al–Si涂層的上限時間取決于三元合金Al–Si–Fe層的厚度（AusterhoffRostek，2002）。根據(jù)實驗（Stoppetal.，2007），在爐中不超過奧氏體化時覆