本发明专利技术提供了一种超高强钢构件热成形装置及马‑贝复相组织控制方法，超高强钢构件热成形装置包括相对设置的冲压上模和冲压下模，冲压上模和冲压下模中靠近彼此的一侧表面均连接有分层工作面，分层工作面用于与超高强钢构件配合接触；其中，两个分层工作面之间的表面处均设置有温度感应组件，分层工作面的内部还设置有电磁感应加热组件，冲压上模或冲压下模靠近分层工作面的一侧内部设置有冷却组件。本发明专利技术通过对冲压上模或冲压下模的表层温度进行精准控温，以对超高强钢构件成形过程中的贝氏体组织形态及数量进行精细调控，进而使超高强钢构件的组织结构转变形成马氏体‑贝氏体复相组织，进一步实现高强韧超高强钢构件的热冲压成形。
1、热成形是一种集成形和热处理于一体的新型材料加工技术，是超高强钢、高强铝合金、钛合金等高强轻质材料高性能轻量化制造的重要发展方向。采用热冲压成形的构件，具有高强度、高刚度、高精度、轻量化等诸多优点，技术优势显著。时至今日，抗拉强度1500mpa甚至更高的热成形钢产品已在车辆a柱、b柱、保险杠、纵梁、边梁、车底框架、车门防撞梁等构件上得到广泛的应用。然而，热成形构件在获得超高强度的单一马氏体组织的同时，塑性、韧性显著降低，冷弯和延迟断裂敏感性更突出，已成为制约超高强钢热成形构件应用的主要问题。
2、马氏体-贝氏体复相组织具有较单一马氏体组织更优的强韧性，同时贝氏体等温转变过程中，优先形成的贝氏体组织将原奥氏体晶粒分割成细小区域，从而减少了马氏体的生长空间，使后形成的马氏体板条束更加细小，最终导致整个组织中的“有效晶粒尺寸”减小，进而改善了材料的强韧性。然而，超高强钢热成形组织对工艺条件极为敏感。对于实际工业生产而言，若要产生一定量的贝氏体，热成形保压定形过程通常需要精准控制淬火冷却速度和冷却时间，这是因为在快速淬火过程中冷却速率的精准管控将会通过控制碳配分和相变进程，从而影响贝氏体的形态、分布及占比，进而极大地影响产品的力学性能等指标。
>技术实现思路1、本专利技术的目的在于，提供一种超高强钢构件热成形装置及马-贝复相组织控制方法，能够改善现有热成形装置制备的热成形构件存在强韧性协调困难、调控工艺周期长等技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术首先提供一种超高强钢构件热成形装置，包括相对设置的冲压上模和冲压下模，冲压上模和冲压下模中靠近彼此的一侧表面均连接有分层工作面，分层工作面用于与超高强钢构件配合接触；
3、其中，两个分层工作面之间的表面处均设置有温度感应组件，分层工作面的内部还设置有电磁感应加热组件，冲压上模或冲压下模靠近分层工作面的一侧内部设置有冷却组件。
4、优选地，冲压上模和冲压下模之间设置有连接导杆，连接导杆上套设有拔模弹簧，拔模弹簧的一端与冲压上模相抵接，拔模弹簧的另一端与冲压下模相抵接。
5、优选地，冲压上模和冲压下模中靠近彼此的一侧表面均开设有滑动卡槽，分层工作面位于对应的滑动卡槽内。
6、优选地，温度感应组件内设置有感温探头、数据处理模块、数据输送模块以及分别与感温探头、数据处理模块和数据输送模块电连接的电池组；
7、其中，感温探头用于实时监测超高强钢构件的表面温度，数据处理模块用于对感温探头采集的温度数据进行处理，数据输送模块用于将温度数据输送至电磁感应加热组件。
8、优选地，电磁感应加热组件内置于分层工作面内部设置的导磁槽内，导磁槽内设置有通电线圈，通电线圈用于外接外部电源；
9、其中，电磁感应加热组件包括感温电阻和信号接收器，信号接收器与数据输送模块通信连接。
10、优选地，冷却组件包括冷却管道、冷却介质和冷却介质循环泵，冷却管道内嵌固定在冲压上模或冲压下模中内部设置的预设槽内，冷却通道外接冷却介质循环泵，冷却通道内填充冷却介质；
11、其中，预设槽内还设置有多个间隔排布的导热镶块，多个导热镶块与冷却管道的外表面相接触。
12、相应地，本专利技术还提供一种利用如上任一项的超高强钢构件热成形装置对超高强钢构件进行加工的马-贝复相组织控制方法，方法包括以下步骤：
13、s10，将超高强钢构件快速加热至温度为800～1000℃后，短时保温3～10min，以确保超高强钢构件的组织结构完成奥氏体转变且成分均匀，加热升温速率为5～50℃/s；
14、s20，将加热后的超高强钢构件取出并转移至超高强钢构件热成形装置内，转移时间为2～4s；
15、s30，对超高强钢构件进行第一次合模热冲压成形并保压淬火处理，使超高强钢构件的表面温度降至贝氏体转变区温度，此时超高强钢构件的淬火冷却速率大于或等于40℃/s；
16、s40，开启电磁感应加热组件的开关，对超高强钢构件进行模外淬火保温处理，使超高强钢构件的组织结构部分转变形成贝氏体，此时超高强钢构件的淬火冷却速率小于5℃/s；
17、s50，关闭电磁感应加热组件的开关，对超高强钢构件进行第二次合模热冲压成形并保压淬火处理，使超高强钢构件的组织结构转变形成马氏体-贝氏体复相组织，超高强钢构件的淬火冷却速率为60～80℃/s。
18、优选地，s30步骤中，第一次合模热冲压成形的合模速率为0.1～10s-1，合模时间为1～10s，保压时间为3～20s，保压力为50～5000kn，贝氏体转变区温度为400～600℃；s50步骤中，第二次合模热冲压成形的合模速率为0.1～10s-1，合模时间为2～4s，保压时间为5～10s，保压力为50～5000kn。
19、优选地，s30步骤中的保压结束温度为400～500℃；s40步骤中，电磁感应加热组件对冲压上模或者所述冲压下模进行加热的加热温度为300～500℃，通入电磁感应加热组件的电流密度为30～100a/mm2；s50步骤中，超高强钢构件的组织结构转变形成马氏体-下贝氏体复相组织。
20、优选地，s30步骤中的保压结束温度为550～600℃；s40步骤中，电磁感应加热组件对冲压上模或者冲压下模进行加热的加热温度为550～600℃，通入电磁感应加热组件的电流密度为101～200a/mm2；s50步骤中，超高强钢构件的组织结构转变形成马氏体-粒状贝氏体复相组织。
21、本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供了一种超高强钢构件热成形装置及马-贝复相组织控制方法，超高强钢构件热成形装置包括相对设置的冲压上模和冲压下模，冲压上模和冲压下模中靠近彼此的一侧表面均连接有分层工作面，分层工作面用于与超高强钢构件配合接触；其中，两个分层工作面之间的表面处均设置有温度感应组件，分层工作面的内部还设置有电磁感应加热组件，冲压上模或冲压下模靠近分层工作面的一侧内部设置有冷却组件。本专利技术通过两个分层工作面对超高强钢构件的两个侧面进行紧密贴合，同时通过电磁感应加热组件和冷却组件对冲压上模或者冲压下模的表层温度进行精准控温，从而可以在不影响热冲压生产节拍的前提下，对超高强钢构件成形过程中的贝氏体组织形态及数量进行精细调控，以使超高强钢构件的组织结构转变形成马氏体-贝氏体复相组织，进而实现高强韧超高强钢构件的热冲压成形高端智能制造。
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【技术保护点】
1.一种超高强钢构件热成形装置，其特征在于，包括相对设置的冲压上模和冲压下模，所述冲压上模和所述冲压下模中靠近彼此的一侧表面均连接有分层工作面，所述分层工作面用于与超高强钢构件配合接触；
2.根据权利要求1所述的超高强钢构件热成形装置，其特征在于，所述冲压上模和所述冲压下模之间设置有连接导杆，所述连接导杆上套设有拔模弹簧，所述拔模弹簧的一端与所述冲压上模相抵接，所述拔模弹簧的另一端与所述冲压下模相抵接。
3.根据权利要求1所述的超高强钢构件热成形装置，其特征在于，所述冲压上模和所述冲压下模中靠近彼此的一侧表面均开设有滑动卡槽，所述分层工作面位于对应的所述滑动卡槽内。
4.根据权利要求1所述的超高强钢构件热成形装置，其特征在于，所述温度感应组件内设置有感温探头、数据处理模块、数据输送模块以及分别与所述感温探头、所述数据处理模块和所述数据输送模块电连接的电池组；
5.根据权利要求4所述的超高强钢构件热成形装置，其特征在于，所述电磁感应加热组件内置于所述分层工作面内部设置的导磁槽内，所述导磁槽内设置有通电线圈，所述通电线圈用于外接外部电源；
6.根据权利要求1所述的超高强钢构件热成形装置，其特征在于，所述冷却组件包括冷却管道、冷却介质和冷却介质循环泵，所述冷却管道内嵌固定在所述冲压上模或所述冲压下模中内部设置的预设槽内，所述冷却通道外接冷却介质循环泵，所述冷却通道内填充所述冷却介质；
7.一种利用如权利要求1~6任一项所述的超高强钢构件热成形装置对超高强钢构件进行加工的马-贝复相组织控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的马-贝复相组织控制方法，其特征在于，所述S30步骤中，第一次合模热冲压成形的合模速率为0.1～10s-1，合模时间为1～10s，保压时间为3～20s，保压力为50～5000kN，所述贝氏体转变区温度为400～600℃；所述S50步骤中，第二次合模热冲压成形的合模速率为0.1～10s-1，合模时间为2～4s，保压时间为5～10s，保压力为50～5000kN。
9.根据权利要求8所述的马-贝复相组织控制方法，其特征在于，所述S30步骤中的保压结束温度为400～500℃；所述S40步骤中，所述电磁感应加热组件对所述冲压上模或者所述冲压下模进行加热的加热温度为300～500℃，通入所述电磁感应加热组件的电流密度为30～100A/mm2；所述S50步骤中，所述超高强钢构件的组织结构转变形成马氏体-下贝氏体复相组织。
10.根据权利要求8所述的马-贝复相组织控制方法，其特征在于，所述S30步骤中的保压结束温度为550～600℃；所述S40步骤中，所述电磁感应加热组件对所述冲压上模或者所述冲压下模进行加热的加热温度为550～600℃，通入所述电磁感应加热组件的电流密度为101～200A/mm2；所述S50步骤中，所述超高强钢构件的组织结构转变形成马氏体-粒状贝氏体复相组织。
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【技术特征摘要】
1.一种超高强钢构件热成形装置，其特征在于，包括相对设置的冲压上模和冲压下模，所述冲压上模和所述冲压下模中靠近彼此的一侧表面均连接有分层工作面，所述分层工作面用于与超高强钢构件配合接触；
2.根据权利要求1所述的超高强钢构件热成形装置，其特征在于，所述冲压上模和所述冲压下模之间设置有连接导杆，所述连接导杆上套设有拔模弹簧，所述拔模弹簧的一端与所述冲压上模相抵接，所述拔模弹簧的另一端与所述冲压下模相抵接。
3.根据权利要求1所述的超高强钢构件热成形装置，其特征在于，所述冲压上模和所述冲压下模中靠近彼此的一侧表面均开设有滑动卡槽，所述分层工作面位于对应的所述滑动卡槽内。
4.根据权利要求1所述的超高强钢构件热成形装置，其特征在于，所述温度感应组件内设置有感温探头、数据处理模块、数据输送模块以及分别与所述感温探头、所述数据处理模块和所述数据输送模块电连接的电池组；
5.根据权利要求4所述的超高强钢构件热成形装置，其特征在于，所述电磁感应加热组件内置于所述分层工作面内部设置的导磁槽内，所述导磁槽内设置有通电线圈，所述通电线圈用于外接外部电源；
6.根据权利要求1所述的超高强钢构件热成形装置，其特征在于，所述冷却组件包括冷却管道、冷却介质和冷却介质循环泵，所述冷却管道内嵌固定在所述冲压上模或所述冲压下模中内部设置的预设槽内，所述冷却通道外接冷却介质循环泵，所述冷却通道内填充所述冷却介质；
7.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋燕利，李晔，华林，路珏，顾艳峰，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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