然而，在采用傳統(tǒng)的冷沖壓方式制造高強(qiáng)度鋼零件時(shí)，回彈控制難，零件尺寸穩(wěn)定性低，且一直存在沖壓開裂問題，因此也限制了更高強(qiáng)度此類材料的應(yīng)用。在這種情況下，熱沖壓成形技術(shù)得以快速發(fā)展。

熱沖壓成形是先對(duì)鋼板進(jìn)行奧氏體化(加熱至850～950℃)處理，然后在700～850℃高溫軟態(tài)下進(jìn)行沖壓成形，通過模具快速導(dǎo)熱對(duì)成形后的構(gòu)件進(jìn)行淬火處理，得到超高硬度的馬氏體組織。

隨著汽車安全和輕量化的需求，熱成形鋼及熱沖壓成形零部件的需求量日益增大?；诰薮蟮氖袌鲂枨?，熱成形鋼 新材料開發(fā)也得到了快速的發(fā)展。

熱成形鋼的開發(fā)進(jìn)展 

涂層熱成形鋼

熱成形鋼的成型過程本質(zhì)上是一個(gè)熱處理工藝過程，熱成形雖然加熱爐有一定的保護(hù)氣體，但還會(huì)因?yàn)樯僭S氧氣的存在導(dǎo)致鋼板表面被氧化而出現(xiàn)氧化鐵皮。在后續(xù)的熱沖壓過沖中，氧化鐵皮會(huì)脫落到模具中，影響零件的尺寸精度，也會(huì)降低模具的使用壽命，大大影響生產(chǎn)效率。

為較少鋼板在熱沖壓成形過程中熱成形的表面氧化，一般會(huì)通過改善熱成形鋼的成分體系，開發(fā)抗氧化的熱成形鋼。而另一種途徑，則是通過增加鋼板的鍍層，目前產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的熱成形鋼鍍層技術(shù)主要有Al—Si鍍層 和鋅基鍍層。

Al—Si 鍍層 

在熱成形加熱高溫氧化環(huán)境 下，鋁—硅（Al—Si）系合金涂層的表面可生成一種連續(xù)、均勻且致密的薄膜，該薄膜的主要成分為氧化鋁、氧化硅等，起到保護(hù)基體的作用。Al—Si系合金涂層的耐高溫性能顯著優(yōu)于其他類型涂層，在950℃的高溫環(huán)境下仍可保持涂層的形態(tài)和性能。

Al—Si鍍層技術(shù)最早由安賽樂—米塔爾公司開發(fā)，并成功應(yīng)用于熱成形鋼的涂層。增加Al—Si鍍層后，可有效避免熱沖壓鋼板在加熱過程中的表面氧化的問題，可有效提高模具壽命，改善零件的零件尺寸精度。

新型薄 Al—Si 鍍層 

一般認(rèn)為，Al—Si涂層熱成形鋼 的斷裂應(yīng)變、抗冷彎角比無鍍層鋼板性能差，其原因是由無鍍層板熱沖壓表面脫碳引起。高韌性的薄Al—Si鍍 層技術(shù)，通過控制Al—Si總量降低，降低合金化層中Al與Fe金屬間化合物的配位數(shù)，降低基體表面的C富集程度，從而提高Al—Si鍍層熱成形鋼的塑性、抗冷彎和抗延遲開裂性能。該薄Al—Si鍍層熱成形鋼的熱成形前后鍍層結(jié)構(gòu)見圖。

鋅基鍍層

目前，全球Al—Si涂層熱成形鋼材料及制造工藝方面專利已被阿賽洛米塔爾申請(qǐng)，為了避開相關(guān)專利保護(hù)技術(shù)，2008年，奧鋼聯(lián)集團(tuán)推出了純鋅鍍層的熱沖壓成形鋼板。Zn具有較好的陰極保護(hù)作用，能夠防止熱成形加熱過程中鋼的氧化和脫碳，但是Zn基涂層熱沖壓鋼在還有一系列的技術(shù)問題有待解決。

首先是熱成形高溫加熱過程中，容易產(chǎn)生揮發(fā)。二是Zn基鍍層板會(huì)發(fā)生液態(tài)金屬脆化。在較大的熱沖壓外力的作用下，脆化的晶界會(huì)產(chǎn)生表面微裂紋，進(jìn)而降低零件的塑性、抗疲勞壽命以及抗冷彎等服役性能。

早期工業(yè)化生產(chǎn)熱成形鋼板，是通過間接熱成形的方法避免液態(tài)金屬脆化現(xiàn)象，也即“兩步法”熱沖壓成型（見圖）。

其工藝過程是在板坯加熱前，先通過冷沖壓的模具進(jìn)行零 件的預(yù)成型，然后再加熱和熱沖壓，減少熱沖壓狀態(tài)的變形量，進(jìn)而避免液態(tài)金屬脆化的問題。為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，Gestamp等提出了新型鋅基熱成形工藝，被俗稱“一步鍍鋅法”熱成形工藝（見圖）。其省去了預(yù)沖壓的步驟，與鋁硅涂層工藝基本一致，目前該技術(shù)已在寶馬等汽車公司量產(chǎn)應(yīng)用。

熱成形鋼的微合金化 

微合金化技術(shù)是提高鋼材性能的重要手段之一，微合金元素主要包括 Ti、Nb、V等單一元素組合。

Mo+Nb 復(fù)合微合金化

韓國浦項(xiàng)工業(yè)大學(xué)和中信金屬顧問邊箭博士等聯(lián)合開發(fā)了鈮鉬合金化的1.9GPa級(jí)熱沖壓成形鋼，并系統(tǒng)研究了其抗氫致延遲斷裂性能。通過鈮微合金化，奧氏體晶粒尺寸 （PA G S）從9pm降至4.7pm，而（鈮+鉬）合金化的晶粒細(xì)化作用比鈮合金化更強(qiáng)（細(xì)化能力高約10%）。

低成本熱成形鋼 

熱軋 CSP 熱成形鋼 

緊湊式帶鋼生產(chǎn)（Compact Strip Production，CSP）是薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)工藝之一，是將傳統(tǒng)流程的連鑄、加熱、軋制等工序進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的新工藝，具有流程簡約高效，投資少、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。

熱成形鋼采用CSP技術(shù)軋制坯料，可以實(shí)現(xiàn)熱軋?zhí)娲滠?，?shí)現(xiàn)成本的降低，但是其對(duì)厚度范圍有一定的要求。CSP熱成形鋼是熱成形技術(shù)降低成本的一個(gè)有效途徑，是未來熱成形鋼的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)用前景廣泛。

無頭軋制ESP 

無頭帶鋼生產(chǎn)ESP（Endless strip production）是在意大利Acciaieria ArvediSpA公司原在線帶鋼生成 （Inline strip production，ISP）技術(shù)。多年操作經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上優(yōu)化改進(jìn)合作開發(fā)的新一代熱軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)，是薄板坯連鑄連軋工藝之一。是由鋼水澆 鑄成薄板坯后直送軋機(jī)軋成帶鋼，生產(chǎn)線連續(xù)運(yùn)行。目前已經(jīng)證明ESP技術(shù)可以生產(chǎn)的鋼種包括低碳鋼、高強(qiáng)度汽車鋼板，含硼鋼熱成形鋼等汽車鋼。

熱成形汽車鋼的發(fā)展展望 

由于中國汽車產(chǎn)量的持續(xù)攀升，輕量化節(jié)能減排的要求以及嚴(yán)格的 汽車安全法規(guī)，為熱沖壓成形產(chǎn)品提供 了廣闊的市場，并由此為熱成形鋼和熱 沖壓成形設(shè)備等提供了巨大的商機(jī)。但 熱沖壓成形零部件存在著韌性不足以 及潛在的氫致延遲斷裂問題也不可忽 視。這些風(fēng)險(xiǎn)意味著汽車在設(shè)計(jì)時(shí)，將 熱沖壓成形零部件作為一個(gè)高結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度和高剛度的構(gòu)件，以期達(dá)到保護(hù)乘員 安全和減少碰撞損傷的目的。隨著熱成形新鋼種的不斷涌 現(xiàn)，高強(qiáng)韌的熱成形在未來汽車輕量 化和汽車安全性方面將發(fā)揮越來越重 要的作用。