高强度热冲压工具钢

高强度热冲压工具钢

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作者：C Escher et al

编译：于雅静

欧盟明确了CO2排放限值和高强度车身部件的热冲压技术是满足车辆安全要求的一个关键技术。在过去的10年中，为提高热冲压工艺人们做了许多的努力。除了进行优化工艺流程之外，热冲压模具用钢和用于模具切削的工具用钢也得到了发展。这些新工具钢在热冲压和高强度的车身零件的硬切削方面显示出更高的性能。此外，改善冷却系统的设计和采用不同的冷却策略都将提高热冲压模具的冷却效率，减少了生产周期时间和维护工作时间，从而提高热冲压工艺的生产效率。在热冲压过程中，金属板料先经过热冲压，然后进行硬态切削。两阶段均需要特殊的加工策略。在热冲压过程中，热冲压模具需要具有耐磨性、耐热性、耐高温和机械负荷能力。因此，热冲压模具通常是由热作模具钢制成的，因为该模具钢具有良好的回火性和韧性。同时，冲压模具也可以使用高耐磨性冷作模具钢，因为该钢种硬度调质到58～60HRC时仍具有良好的韧性。对于硬态切削，工具暴露在高的机械和摩擦载荷下就需要其具有坚硬、坚韧、耐磨等特性。如果重点关注耐磨性，那么硬质合金包括冷作工具钢通常被用于硬态切削工具。随着对工具韧性的需求，具有较低碳化物体积分数的硬冷作工具钢更有利于工具的寿命。对于在耐磨方面有更高需求的切削加工，使用粉末冶金模具钢或氮化涂层冷作工具钢将更具优势。当前的发展目标是，将热冲压和硬态切削两个步骤结合为一个步骤，这将会对热冲压工具提出更高的要求，如要求其提高磨损性，并能承受高的机械负荷和热负荷。

和结构的影响，以显示孪晶诱导塑性钢的性能。此外，分析研究了拉伸试验中变形对X45MnAl20-3V奥氏体钢结构的影响。X45MnAl20-3V奥氏体钢含有20wt%（wt%为质量百分率）Mn、45wt%C、3wt%Al和0.1wt%V。X45MnAl20-3V奥氏体钢是通过经典铸造方法，利用铸造模具进行制造的，其中铸锭的尺寸为100mm×100mm，然后分别利用4个轧道将铸锭压成12mm厚和3mm厚的钢板。轧制温度为950℃，将压制好的钢板在空气和水两种介质中冷却，用以评估冷却时间对钢板硬化性能的影响。将3mm厚钢板在Zwick Roell试验机上进行拉伸试验，并进行硬度测量。在热成形和拉伸试验之后，观察并分析钢的显微组织，以揭示其变形机理。研究结果表明，厚度为12mm的钢板中等轴奥氏体晶粒粒径为56μm，而厚度为3mm的钢板中奥氏体晶粒更细，平均直径为36μm。结果还表明，两种冷却方法获得的钢板具有相同的塑性极限值和伸长率，水冷结构的硬度和拉伸强度低于空冷结构的硬度和拉伸强度。冷却类型对钢板显微组织的变化和晶粒直径大小的影响不显著。