随着汽车保有量的增加,环境污染和能源消耗日益严重,而汽车的轻量化技术能够有效地缓解此类问题,超高强度热冲压成形钢的应用可以在保证安全性的前提下达到减轻汽车重量的目的。目前市场上的热成形钢主要为含B钢,B元素虽然可以大幅度提高钢的淬透性,但其含量很难控制,低B含量导致淬透性不够,高B含量则会造成成分偏析,故设计一种新型成分热成形钢的意义重大。
汽车钢材本课题设计了一种成分为0.2C-1.77Mn-1.27Cr-0.2Si（20Mn2Cr）新型高强度汽车用钢,研究了不同热处理工艺对热轧和冷轧实验钢20Mn2Cr显微组织和力学性能的影响,以期为超高强度热成形钢20Mn2Cr的组织和性能调控提供理论依据,主要结果如下:（1）本文利用JMatPro分析了Mn和Cr元素对实验用钢淬透性的影响规律,设计开发的新型热冲压成型汽车用钢20Mn2Cr的淬透性优于22MnB5钢。（2）利用Gleeble 3500对20Mn2C钢热轧板进行了热模拟实验。
实验钢经完全奥氏体化,以两种不同冷速淬火,随着冷却速度增加,原始奥氏体晶粒尺寸变小,显微硬度增加;将实验用钢完全奥氏体化后在250℃进行等温淬火,保温时间对基体组织形貌的影响并不明显,但实验用钢的显微硬度随保温时间增加而增加;与单相区淬火相比,双相区淬火时实验用
钢具有较高的显微硬度值;双相区等温淬火时其硬度值低于直接淬火时的硬度值。（3）对20Mn2Cr钢冷轧板按照实际生产的连续退火工艺进行热处理,经模拟连退处理后的20Mn2Cr钢综合力学性能良好,其抗拉强度可达1000MPa,延伸率达20.4%,强塑积达到了20.4GPa·%,已达到甚至超过宝钢生产的Q&P980钢的力学性能。
实验钢经奥氏体化后直接淬火,得到在临界区800℃保温5min淬火得到的性能较好,其抗拉强度达到了1680MPa,延伸率为10.3%,强塑积为17.3 GPa·%;而直接淬成完全马氏体组织的抗拉强度为1610MPa,延伸率10.7%,抗拉强度达到了17.2GPa·%,相比于22MnB5,新型的热成形钢在强度有所增加的同时延伸率几乎翻倍,力学性能良好。（4）为探究实验钢的强韧化机理,利用TEM表征了20Mn2Cr的微观结构,实验表明经850℃奥氏体化2min后取出空冷12s,在300℃保温10min空冷至室温的热处理工艺处理后,得到了马氏体基体组织和弥散分布于基体上的Cr<sub>23</sub>C<sub>6</sub>和Cr<sub>7</sub>C<sub>3</sub>碳化物,拉伸变形后碳化物的周围出现了明显的位错塞积,说明实验钢的强韧化是由固溶强化、位错强化、第二相粒子强化的综合作用结果。
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