獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法及模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法及模具，其方法包括以下步驟：S1、在沖壓模具凸模和凹模外表面的部分區(qū)域涂覆陶瓷熱障涂層；S2、獲得沖壓件坯料；S3、將坯料置于加熱爐中加熱，使坯料組織均勻化；S4、將加熱后的坯料放入上述表面具有陶瓷熱障涂層的沖壓模具中，利用壓力機(jī)完成后續(xù)沖壓成形工藝；其模具的凸模和凹模外表面的部分區(qū)域設(shè)有陶瓷熱障涂層。本發(fā)明通過噴涂陶瓷熱障涂層使沖壓件不同區(qū)域具有不同相組織，從而獲得力學(xué)性能梯度零件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單一零件的多性能要求。這種方法不僅簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，并且有效地改善了沖壓件的相組織，可用于多種汽車覆蓋件及零部件的熱沖壓成形中，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法及模具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱沖壓成形領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法及模具。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生態(tài)環(huán)境惡化和能源短缺，節(jié)能、減排已經(jīng)成為當(dāng)今世界汽車行業(yè)發(fā)展的主要發(fā)展方向之一，其中高強(qiáng)度鋼板熱沖壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化，達(dá)到節(jié)能、減排的有效途徑。由于高強(qiáng)度鋼板具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，在保證性能的前提下可以通過減小板厚或者截面尺寸等方式減輕零件質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。因此其在汽車領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛。
[0003]熱沖壓成形技術(shù)是一項(xiàng)專門用于成形高強(qiáng)度鋼板沖壓件的新技術(shù)。通過這種方法制得的沖壓件組織為馬氏體，強(qiáng)度高達(dá)1500MPa，而且熱沖壓成形后幾乎沒有回彈。然而，隨著汽車輕量化及碰撞安全要求的提高，用具有不同組織的力學(xué)性能梯度熱沖壓零件替代傳統(tǒng)的全馬氏體組織的熱沖壓零件是一個(gè)新的發(fā)展方向。力學(xué)性能梯度零件是指力學(xué)性能根據(jù)功能要求而各部分不同的一種新型功能零件。以B柱為例，其理想結(jié)構(gòu)為上部區(qū)域具有較高的強(qiáng)度以抵抗外界碰撞，下部區(qū)域則具有較低的強(qiáng)度以吸收碰撞能量。單一零件的多性能要求，這是傳統(tǒng)熱沖壓零件無法達(dá)到的，而力學(xué)性能梯度零件在單一零件上實(shí)現(xiàn)了力學(xué)性能的漸變，實(shí)際上就要求在熱沖壓過程中對不同部位實(shí)現(xiàn)不同的成形和成性，從而滿足不同需求下的碰撞安全性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法及模具。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法，包括以下步驟:
[0006]S1、在沖壓模具凸模和凹模外表面的部分區(qū)域涂覆陶瓷熱障涂層；
[0007]S2、獲得沖壓件坯料；
[0008]S3、將坯料置于加熱爐中加熱，使坯料組織均勻化；
[0009]S4、將加熱后的坯料放入上述表面具有陶瓷熱障涂層的沖壓模具中，利用壓力機(jī)完成后續(xù)沖壓成形工藝。
[0010]在上述方法中，所述步驟SI進(jìn)一步包括以下步驟:
[0011]S11、噴涂金屬粘結(jié)底層:利用等離子噴涂技術(shù)，在熱沖壓模具上涂覆金屬粘結(jié)底層，厚度為0.1?0.2mm ；
[0012]S12、噴涂陶瓷面層:利用等離子噴涂技術(shù)，在所述金屬粘結(jié)底層上涂覆陶瓷面層，厚度為0.1?0.5_。
[0013]在上述方法中，所述金屬粘結(jié)底層為NiCoCrAlY、CoCrAH或NiCoCrAH。[0014]在上述方法中，所述陶瓷面層為6wt%?8wt%Y203穩(wěn)定的Zr02。
[0015]在上述方法中，在所述步驟S3中，所述坯料升溫到900?950°C，保溫3?5min。
[0016]在上述方法中，所述沖壓模具采用熱作模具材料。
[0017]在上述方法中，所述沖壓件坯料通過熱沖壓鋼板加工而成，熱沖壓鋼板在軋制成形后，材料組織為均勻的鐵素體和珠光體，屈服強(qiáng)度為280MPa?400MPa，抗拉強(qiáng)度大于450Mpa ;淬火組織為均勻的馬氏體，抗拉強(qiáng)度為1400MPa?2000MPa。
[0018]本發(fā)明還提供了一種獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的模具，包括凸模和凹模，所述凸模和凹模外表面的部分區(qū)域設(shè)有陶瓷熱障涂層。
[0019]在上述模具中，所述陶瓷熱障涂層包括金屬粘結(jié)底層和陶瓷面層，所述金屬粘接底層涂覆在所述凸模和凹模的外表面，所述陶瓷面層在所述金屬粘接底層上，所述金屬粘結(jié)底層厚度為0.1?0.2mm，所述陶瓷面層的厚度為0.1?0.5mm。
[0020]在上述模具中，所述金屬粘結(jié)底層為NiCrAlY、CoCrAH或NiCoCrAlY,所述陶瓷面層為6wt%?8wt%Y203穩(wěn)定的ZrO2。
[0021]實(shí)施本發(fā)明的獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法及模具，具有以下有益效果:
[0022]在熱沖壓模具表面涂覆陶瓷熱障涂層，并利用該涂層在熱沖壓件淬火時(shí)對需要得到較低強(qiáng)度的區(qū)域進(jìn)行保溫，降低冷卻速度，該區(qū)域的相組織與其它部位不同。
[0023]通過噴涂陶瓷熱障涂層使沖壓件不同區(qū)域具有不同相組織，從而獲得力學(xué)性能梯度零件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單一零件的多性能要求。這種方法不僅簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，并且有效地改善了沖壓件的相組織，可用于多種汽車覆蓋件及零部件的熱沖壓成形中，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0025]圖1a為本發(fā)明所用等離子弧發(fā)生器涂覆凸模示意圖；
[0026]圖1b為本發(fā)明所用等離子弧發(fā)生器涂覆凹模示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明熱沖壓成形模具截面圖；
[0028]圖3為本發(fā)明熱沖壓成形模具中凸模與凹模接觸部位的局部放大圖；
[0029]圖4為本發(fā)明凸模所對應(yīng)的陶瓷熱障涂層示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0031]如圖1a-圖4所示，本發(fā)明的獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法包括以下步驟:
[0032]S1、在沖壓模具凸模3和凹模4外表面的部分區(qū)域涂覆陶瓷熱障涂層8，沖壓模具選用熱作模具材料。這里的陶瓷熱障涂層8，一般是指由耐腐蝕抗氧化的金屬粘接底層10和陶瓷面層9所構(gòu)成的涂層系統(tǒng)。
[0033]步驟SI進(jìn)一步包括以下步驟:S11、噴涂金屬粘結(jié)底層10:利用等離子噴涂技術(shù)，在熱沖壓模具上涂覆金屬粘結(jié)底層10，厚度為0.1?0.2mm ;S12、噴涂陶瓷面層9:利用等離子噴涂技術(shù)，在金屬粘結(jié)底層10上涂覆陶瓷面層9，厚度為0.1~0.5mm。如圖la、圖1b所示，等離子弧發(fā)生器I產(chǎn)生等離子弧2，進(jìn)行噴涂。等離子噴涂只是一種優(yōu)選的涂覆方式，還可以采用電子束物理氣相沉積、超音速火焰噴涂、靜電噴涂輔助氣相沉積等方式。
[0034]金屬粘結(jié)底層10可以為NiCrAlY、CoCrAH或NiCoCrAH。陶瓷面層9優(yōu)選為6wt%~8wt%Y203穩(wěn)定的ZrO2,但其還可以是Al2O3或者摻雜CeO2的6wt%~8wt%Y203穩(wěn)定的Zr02。本實(shí)施例中6wt%~8wt%Y203穩(wěn)定的ZrO2,具體是指Y2O3占Y2O3和ZrO2混合物總質(zhì)量的6%~8%。例如，采用6wt%Y203穩(wěn)定的ZrO2,則Y2O3的質(zhì)量為混合物總質(zhì)量6%，ZrO2的質(zhì)量為混合物總質(zhì)量94%。
[0035]S2、獲得沖壓件坯料6。本實(shí)施例中的沖壓件坯料6通過高強(qiáng)度的熱沖壓鋼板加工成所需形狀。沖壓件坯料6通過熱沖壓鋼板加工而成，熱沖壓鋼板在軋制成形后，材料組織為均勻的鐵素體和珠光體，屈服強(qiáng)度為280MPa~400MPa，抗拉強(qiáng)度大于450Mpa ;淬火組織為均勻的馬氏體，抗拉強(qiáng)度為1400MPa~2000MPa。
[0036]S3、將坯料6置于加熱爐中加熱，使坯料6組織均勻化。坯料6升溫到900~950°C，保溫3~5min，以獲得均勻的奧氏體組織。
[0037]S4、將加熱后的坯料6放入上述表面具有陶瓷熱障涂層8的沖壓模具中，利用壓力機(jī)完成后續(xù)沖壓成形工藝。
[0038]本發(fā)明還提供了一種獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的模具，包括凸模3和凹模4，凸模3和凹模4外表面的部分區(qū)域設(shè)有陶瓷熱障涂層8。凸模3的兩側(cè)設(shè)有壓邊圈5，凸模3和凹模4內(nèi)設(shè)有冷卻水通道7。
[0039]進(jìn)一步的，陶瓷熱 障涂層8包括金屬粘結(jié)底層10和陶瓷面層9，金屬粘接底層10涂覆在凸模3和凹模4的外表面，陶瓷面層9在金屬粘接底層10上，金屬粘結(jié)底層10厚度為0.1~0.2mm,陶瓷面層9的厚度為0.1~0.5mm。金屬粘結(jié)底層10可以為NiCrAH、CoCrAlY或NiCoCrAlY。陶瓷面層9優(yōu)選為6wt%~8wt%Y203穩(wěn)定的ZrO2，但其還可以是Al2O3或者摻雜CeO2的6wt%~8wt%Y203穩(wěn)定的ZrO2。
[0040]本發(fā)明在熱沖壓模具表面涂覆陶瓷熱障涂層8，并利用該涂層8在熱沖壓件淬火時(shí)對需要得到較低強(qiáng)度的區(qū)域進(jìn)行保溫，降低冷卻速度，該區(qū)域的相組織與其它部位不同。通過噴涂陶瓷熱障涂層8使沖壓件不同區(qū)域具有不同相組織，從而獲得力學(xué)性能梯度零件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單一零件的多性能要求。這種方法不僅簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，并且有效地改善了沖壓件的相組織，可用于多種汽車覆蓋件及零部件的熱沖壓成形中，具有廣闊的應(yīng)用前
旦
-5^ O
[0041]本發(fā)明還提供了以下具體的實(shí)施例:
[0042]實(shí)施例1:
[0043]將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于B1500HS高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形工藝上。
[0044]S1、采用如下等離子噴涂技術(shù)在沖壓模具表面形成陶瓷熱障涂層8，該涂層由金屬粘結(jié)底層10和陶瓷面層9組成，此過程包括兩個(gè)步驟:
[0045]SI 1、噴涂金屬粘結(jié)底層10:利用等離子噴涂技術(shù)，在熱沖壓模具凸模3和凹模4外表面中部涂覆NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10，厚度為0.1mm。
[0046]S12、噴涂陶瓷面層9:利用等離子噴涂技術(shù)，在NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10上涂覆7%Y203穩(wěn)定的ZrO2陶瓷面層9，厚度為0.1mm。[0047]S2、將B1500HS高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX 1.6mm的沖壓件坯料6 ;所述的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度為500MPa?600MPa。
[0048]S3、將加工好的坯料6置于加熱爐中，升溫到900°C，保溫5min，使組織均勻化。
[0049]S4、將加熱后的坯料6放入上述表面具有陶瓷熱障涂層8的沖壓模具中，利用壓力機(jī)完成后續(xù)沖壓成形工藝。
[0050]通過對沖壓成形后的坯料6取樣并進(jìn)行金相分析和單向拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域冷卻后得到馬氏體相(約94%)+鐵素體相+殘余奧氏體，抗拉強(qiáng)度約為1300MPa。而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域冷卻后得到的是馬氏體相(約97%) +殘余奧氏體，抗拉強(qiáng)度約為1500MPa。也就是說，因?yàn)樘沾蔁嵴贤繉?很薄，所以隔熱效果不是很明顯，所得的力學(xué)性能梯度零件強(qiáng)度變化也不明顯。
[0051]實(shí)施例2:
[0052]將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于B1500HS高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形工藝上。
[0053]S1、采用如下等離子噴涂技術(shù)在沖壓模具表面形成陶瓷熱障涂層8，該涂層由金屬粘結(jié)底層10和陶瓷面層9組成，此過程包括兩個(gè)步驟:
[0054]SI 1、噴涂金屬粘結(jié)底層10:利用等離子噴涂技術(shù)，在熱沖壓模具凸模3和凹模4外表面中部涂覆NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10，厚度為0.2mm。
[0055]S12、噴涂陶瓷面層9:利用等離子噴涂技術(shù)，在NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10上涂覆7%Y203穩(wěn)定的ZrO2陶瓷面層9，厚度為0.1mm。
[0056]S2、將B1500HS高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX 1.6mm的沖壓件坯料6 ;所述的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度為500MPa?600MPa。
[0057]S3、將加工好的坯料6置于加熱爐中，升溫到900°C，保溫5min，使組織均勻化。
[0058]S4、將加熱后的坯料6放入上述表面具有陶瓷熱障涂層8的沖壓模具中，利用壓力機(jī)完成后續(xù)沖壓成形工藝。
[0059]通過對沖壓成形后的坯料6取樣并進(jìn)行金相分析和單向拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域冷卻后得到馬氏體相(約90%) +鐵素體相+珠光體相+殘余奧氏體，抗拉強(qiáng)度約為lOOOMPa。而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域冷卻后得到的是馬氏體相(約97%) +殘余奧氏體，抗拉強(qiáng)度約為1500MPa。也就是說，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域發(fā)生非完全馬氏體轉(zhuǎn)變，而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域發(fā)生完全馬氏體轉(zhuǎn)變，因此獲得了所需的力學(xué)性能梯度零件。這樣利用較低強(qiáng)度區(qū)域碰撞時(shí)發(fā)生變形，從而增加能量的吸收，同時(shí)利用較高強(qiáng)度區(qū)域減少碰撞時(shí)變形的產(chǎn)生，從而提高零件的安全性能。
[0060]實(shí)施例3:
[0061]將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于22MnB5高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形工藝上。
[0062]S1、采用如下等離子噴涂技術(shù)在沖壓模具表面形成陶瓷熱障涂層8，該涂層由金屬粘結(jié)底層10和陶瓷面層9組成，此過程包括兩個(gè)步驟:
[0063]SI 1、噴涂金屬粘結(jié)底層10:利用等離子噴涂技術(shù)，在熱沖壓模具凸模3和凹模4外表面中部涂覆NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10，厚度為0.2mm。
[0064]S12、噴涂陶瓷面層9:利用等離子噴涂技術(shù)，在NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10上涂覆7%Y203穩(wěn)定的ZrO2陶瓷面層9，厚度為0.3mm。
[0065]S2、將B1500HS高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX 1.6mm的沖壓件坯料6 ;所述的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度為500MPa?600MPa。
[0066]S3、將加工好的坯料6置于加熱爐中，升溫到920°C，保溫4min，使組織均勻化。
[0067]S4、將加熱后的坯料6放入上述表面具有陶瓷熱障涂層8的沖壓模具中，利用壓力機(jī)完成后續(xù)沖壓成形工藝。通過對沖壓成形后的坯料6取樣并進(jìn)行金相分析和單向拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域冷卻后得到馬氏體相(約73%) +鐵素體相+珠光體相+殘余奧氏體，抗拉強(qiáng)度約為800MPa。而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域冷卻后得到的是馬氏體相(約98%) +殘余奧氏體，抗拉強(qiáng)度約為1500MPa。也就是說，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域發(fā)生非完全馬氏體轉(zhuǎn)變，而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域發(fā)生完全馬氏體轉(zhuǎn)變，因此獲得了所需的力學(xué)性能梯度零件。這樣利用較低強(qiáng)度區(qū)域碰撞時(shí)發(fā)生變形，從而增加能量的吸收，同時(shí)利用較高強(qiáng)度區(qū)域減少碰撞時(shí)變形的產(chǎn)生，從而提高零件的安全性能。
[0068]實(shí)施例4:
[0069]將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于22MnB5高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形工藝上。
[0070]S1、采用如下等離子噴涂技術(shù)在沖壓模具表面形成陶瓷熱障涂層8，該涂層由金屬粘結(jié)底層10和陶瓷面層9組成，此過程包括兩個(gè)步驟:
[0071]S11、噴涂金屬粘結(jié)底層10:利用等離子噴涂技術(shù)，在熱沖壓模具凸模3和凹模4外表面中部涂覆NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10，厚度為0.2mm。
[0072]S12、噴涂陶瓷面層9:利用等離子噴涂技術(shù)，在NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10上涂覆7%Y203穩(wěn)定的ZrO2,厚度為0.5mm。
[0073]S2、將B1500HS高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX 1.6mm的沖壓件坯料6 ;所述的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度為500MPa?600MPa。
[0074]S3、將加工好的坯料6置于加熱爐中，升溫到920°C，保溫4min，使組織均勻化。
[0075]S4、將加熱后的坯料6放入上述表面具有陶瓷熱障涂層8的沖壓模具中，利用壓力機(jī)完成后續(xù)沖壓成形工藝。
[0076]通過對沖壓成形后的坯料6取樣并進(jìn)行金相分析和單向拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域冷卻后得到鐵素體相+珠光體相+殘余奧氏體，抗拉強(qiáng)度約為500MPa。而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域冷卻后得到的是馬氏體相(約98%) +殘余奧氏體，抗拉強(qiáng)度約為1300MPa。也就是說，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域未發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域發(fā)生完全馬氏體轉(zhuǎn)變，因此獲得了所需的力學(xué)性能梯度零件。這樣利用較低強(qiáng)度區(qū)域碰撞時(shí)發(fā)生變形，從而增加能量的吸收，同時(shí)利用較高強(qiáng)度區(qū)域減少碰撞時(shí)變形的產(chǎn)生，從而提高零件的安全性能。
[0077]實(shí)施例5:
[0078]將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于USIB0R1500高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形工藝上。
[0079]S1、采用如下等離子噴涂技術(shù)在沖壓模具表面形成陶瓷熱障涂層8，該涂層由金屬粘結(jié)底層10和陶瓷面層9組成，此過程包括兩個(gè)步驟:
[0080]SI 1、噴涂金屬粘結(jié)底層10:利用等離子噴涂技術(shù)，在熱沖壓模具凸模3和凹模4外表面中部涂覆NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10，厚度為0.1mm。
[0081]S12、噴涂陶瓷面層9:利用等離子噴涂技術(shù)，在NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10上涂覆7%Y203穩(wěn)定的ZrO2陶瓷面層9，厚度為0.1mm。[0082]S2、將USIB0R1500高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX 60mmX 1.6mm的沖壓件坯料6 ;所述
的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度大于450MPa。
[0083]S3、將加工好的坯料6置于加熱爐中，升溫到950°C，保溫3min，使組織均勻化。
[0084]S4、將加熱后的坯料6放入上述表面具有陶瓷熱障涂層8的沖壓模具中，利用壓力機(jī)完成后續(xù)沖壓成形工藝。
[0085]通過對沖壓成形后的坯料6取樣并進(jìn)行金相分析發(fā)現(xiàn)，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域冷卻后得到馬氏體相(約92%)+鐵素體相+珠光體相+殘余奧氏體，抗拉強(qiáng)度約為1200MPa。而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域冷卻后得到的是比較均勻的馬氏體相，抗拉強(qiáng)度約為1500MPa。也就是說，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域發(fā)生非完全馬氏體轉(zhuǎn)變，而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域發(fā)生完全馬氏體轉(zhuǎn)變，因此獲得了所需的力學(xué)性能梯度零件。這樣利用較低強(qiáng)度區(qū)域碰撞時(shí)發(fā)生變形，從而增加能量的吸收，同時(shí)利用較高強(qiáng)度區(qū)域減少碰撞時(shí)變形的產(chǎn)生，從而提高零件的安全性能。
[0086]實(shí)施例6:
[0087]將本發(fā)明中的方法應(yīng)用于USIB0R1500高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形工藝上。
[0088]S1、采用如下等離子噴涂技術(shù)在沖壓模具表面形成陶瓷熱障涂層8，該涂層由金屬粘結(jié)底層10和陶瓷面層9組成，此過程包括兩個(gè)步驟:
[0089]SI 1、噴涂金屬粘結(jié)底層10:利用等離子噴涂技術(shù)，在熱沖壓模具凸模3和凹模4外表面中部涂覆NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10，厚度為0.2mm。
[0090]S12、噴涂陶瓷面層9:利用等離子噴涂技術(shù)，在NiCoCrAH金屬粘結(jié)底層10上涂覆7%Y203穩(wěn)定的ZrO2陶瓷面層9，厚度為0.5mm。
[0091]S2、將USIB0R1500高強(qiáng)度鋼板加工成200mmX60mmX 1.6mm的沖壓件坯料6 ;所述
的高強(qiáng)度鋼板(軋制后)常溫下抗拉強(qiáng)度大于450MPa。
[0092]S3、將加工好的坯料6置于加熱爐中，升溫到950°C，保溫3min，使組織均勻化。
[0093]S4、將加熱后的坯料6放入上述表面具有陶瓷熱障涂層8的沖壓模具中，利用壓力機(jī)完成后續(xù)沖壓成形工藝。
[0094]通過對沖壓成形后的坯料6取樣并進(jìn)行金相分析和單向拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域冷卻后得到鐵素體相+珠光體相+殘余奧氏體，抗拉強(qiáng)度約為500MPa。而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域冷卻后得到的是比較均勻的馬氏體相，抗拉強(qiáng)度約為1500MPa。也就是說，與陶瓷熱障涂層8接觸的中間區(qū)域未發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，而未與陶瓷熱障涂層8接觸的區(qū)域發(fā)生完全馬氏體轉(zhuǎn)變，因此獲得了所需的力學(xué)性能梯度零件。這樣利用較低強(qiáng)度區(qū)域碰撞時(shí)發(fā)生變形，從而增加能量的吸收，同時(shí)利用較高強(qiáng)度區(qū)域減少碰撞時(shí)變形的產(chǎn)生，從而提高零件的安全性能。
[0095]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、在沖壓模具凸模和凹模外表面的部分區(qū)域涂覆陶瓷熱障涂層； 52、獲得沖壓件坯料； 53、將坯料置于加熱爐中加熱，使坯料組織均勻化； 54、將加熱后的坯料放入上述表面具有陶瓷熱障涂層的沖壓模具中，利用壓力機(jī)完成后續(xù)沖壓成形工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法，其特征在于，所述步驟SI進(jìn)一步包括以下步驟: 511、噴涂金屬粘結(jié)底層:利用等離子噴涂技術(shù)，在熱沖壓模具上涂覆金屬粘結(jié)底層，厚度為0.1?0.2mm ; 512、噴涂陶瓷面層:利用等離子噴涂技術(shù)，在所述金屬粘結(jié)底層上涂覆陶瓷面層，厚度為0.1?0.5臟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法，其特征在于，所述金屬粘結(jié)底層為 NiCrAlY、CoCrAlY 或 NiCoCrAH。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法，其特征在于，所述陶瓷面層為6wt%?8wt%Y203穩(wěn)定的Zr02。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述坯料升溫到900?950°C，保溫3?5min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法，其特征在于，所述沖壓模具采用熱作模具材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的方法，其特征在于，所述沖壓件坯料通過熱沖壓鋼板加工而成，熱沖壓鋼板在軋制成形后，材料組織為均勻的鐵素體和珠光體，屈服強(qiáng)度為280MPa?400MPa，抗拉強(qiáng)度大于450Mpa ;淬火組織為均勻的馬氏體，抗拉強(qiáng)度為1400MPa?2000MPa。
8.一種獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的模具，包括凸模和凹模，其特征在于，所述凸模和凹模外表面的部分區(qū)域設(shè)有陶瓷熱障涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的模具，其特征在于，所述陶瓷熱障涂層包括金屬粘結(jié)底層和陶瓷面層，所述金屬粘接底層涂覆在所述凸模和凹模的外表面，所述陶瓷面層在所述金屬粘接底層上，所述金屬粘結(jié)底層厚度為0.1?0.2mm，所述陶瓷面層的厚度為0.1?0.5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲得力學(xué)性能梯度熱沖壓零件的模具，其特征在于，所述金屬粘結(jié)底層為NiCrAlY、CoCrAlY或NiCoCrAlY,所述陶瓷面層為6wt%?8wt%Y203穩(wěn)定的ZrO20
【文檔編號】B21D37/10GK103521581SQ201310503329
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】華林, 劉佳寧, 宋燕利 申請人:武漢理工大學(xué)