摘要:近年来，我国汽车工业发展在汽车安全碰撞和轻量化方面的要求越来越高，而传统的冷冲压工艺由于成型过程中发生起皱、开裂及回弹现象，无法满足高强度板的加工要求。热成型工艺是一项专门针对成型高强度板成型的新技术，成型零件强度高达1500MPa,高强度板的原材料尤其是裸板和涂层板对热成型设备的炉辊有不同程度的影响。
关键字：热成型技术工艺；裸板；铝硅涂层板；金相组织转变；涂层厚度
近年来，我国的汽车工业开始高速发展，形成了品种多，系列全等特点。汽车安全碰撞和轻量化是目前发展的主题，热成型高强度板和铝合金是汽车行业发展的趋势，不论是国内自主品牌还是国外汽车企业，车身选择热成型高强度板的零件多达30-50种。零件本身的原材料对热成型工艺的也不同层次的标准。如裸板和铝硅涂层板。
1、热成型工艺及材料分类：
热成型技术工艺是将高强度板原材料加热实现金属由铁素体转化奥氏体的金相组织转变，再冲压成型过程中由模具管道内的冷却水持续进行淬火，通过冷却速度以27K/S的冷却，由奥氏体转化成板条状马氏体。要求模具内的水道对高温板料冷却均匀，从而获得高强度、硬度及抗变形零件，抗拉强度1300~1700PMa,大大提升了汽车的安全性能。
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裸板和铝硅涂层板的热成型工艺都是通过高温冲压成型冷却淬火使其金相组织转变的过程。
但是目前裸板和涂层板不仅热成型工艺参数方便需要调整验证，对模具的型面要求及镶块材质要求也不相同，今天主要介绍一下裸板和铝硅涂层板对加热炉的陶瓷炉辊污染的影响。
裸板：无镀层板的热成型钢一般主要是冷轧板，热成型生产过程中的保护气体是氮气，生产过程中产生的表面层是氧化皮，后续装车焊接之前需要做抛丸处理，避免生产焊接时虚焊等焊接缺陷，零件表面易生锈，国内自主品牌使用的车型较多未无镀层板。
镀层板：镀层热成型钢板根据成分不同可以分为铝硅（Al-Si）镀层，电镀锌镍（Zn-Ni）镀层、热镀锌纯锌（GI）镀层和合金化锌铁（GA）镀层。目前生产热成型零件常用的是铝硅（Al-Si）镀层，热成型生产过程中不使用氮气作为保护气体，使用空气但是对空气的湿度有严格的要求，热成型生产线俗称为露点，镀层板对加热炉的温度及加热时间比较敏感，不同的生产参数可以产生不同颜色的零件。
2、金相组织转变及涂层要求：
热成型零件生产工序一般为：落料-热成型（加热炉高温加热-热压快速合模成型-冷却）-激光切割（冷冲压）-抛丸涂油。在金相显微镜下钢板在加热之前主要为铁素体高温到727℃为奥氏体在快速冷却以27K/S的冷却速度下组织由奥氏体转化为板条状马氏体掺杂少量的贝氏体。
目前客户对热成型性能的要求如下：要求使用慢走丝或线切割工艺进行取样，样片大小为10mmX10mm，大众要求：基体材料组织显示为自回火马氏体带有少量的贝氏体。与相应的质量保证部门协商后并且在机械性能规范确实遵照执行的前提下，少量的铁素体允许存在。
具体的性能要求主要看主机厂对零件要求的不同程度的标准，但是都可以商讨。
涂层厚度： 镀层板主要指铝硅（Al-Si）镀层板钢板在热成型加工之前和之后的表面镀层的厚度，常用的试验的方法和判定标准如下：
1、涂层检测
涂层检测分为成型前的检测及成型后的检测。成型前的涂层检测项目主要包括涂层质量检测、涂层厚度检测及涂层化学成分检测；成型后的涂层检测项目主要为涂层厚度检测。
2、成型质量检测
成型前的涂层质1量及涂层化学成分检测，中心试验室不具备试验能力，需要委托外部第三方试验室进行试验（第三方试验室必须为客户认可的试验室）。
3、成型前及成型后的涂层厚度检测。
成型前及成型后的涂层厚度检测采用金相显微镜拍照并测量的方法。
4取样 为保证涂层在取样过程中不被破坏，要求使用慢走丝或者线切割工艺进行取样，样片大小为10mmX10mm，取样位置取圆角、减薄和产品划伤较为严重的部位。
5 检测过程 试样的制备按金相试样制备方法进行镶嵌、研磨、抛光。试样的观察及测量使用金相显微镜按金相显微镜操作规程执行。
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3、加热温度对零件涂层及加热炉炉辊影响：
加热时间和加热温度越高零件表面的涂层越容易挥发粘附在加热炉内的炉辊上。导致腐蚀炉辊甚至导致炉辊断裂。
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热成型生产设备价格较为贵的设备为加热炉，国内常用的加热炉分为辊底炉和箱式炉，根据零件尺寸不同使用的设备也不相同。辊底炉不论是施瓦茨的设备还是本特勒的设备炉辊均为陶瓷炉辊。本文主要针对施瓦茨的加热炉设备，施瓦茨的设备加热区域主要分为14区域，1-5区为钢板升温区，6-10区为钢板金相转化区主要是铁素体转化为奥氏体区间，11-14区为钢板加热保温区，就39米的加热炉设备而言，不同的区间使用的炉棍的形式又有所不同，设备共计330根炉辊（不同的设备不同的要求），在进料口的第1-40根为实心辊子，主要是因为钢板进炉防撞击和快速升温作用。
不同料厚的镀层板进入加热炉的升温速度不相同，厂家常用DATAPAQ 测温仪测量不同料厚的零件的升温速度，根据升温速度不同，调整加热炉区间的加热温度。
经现场生产调试及温度测试，镀层板生产主要注意以下事项：
1、镀层板不易升温过快，需要在加热升温区间阶梯式升温，否则到达涂层熔点易挥发，粘附在炉辊上，经现场生产验证为实现把腐蚀严重的炉棍由实心辊转化为空心辊的方案，加热炉前5个区间需要设置不同的温度或是2个区间相同温度，不易设置直线型温度。如果加热炉属于纯电加热，前几个区间设置的温度为750℃-770℃-790℃-810℃-830℃后续可以在持续升高。
2、镀层板零件的表面镀层粘附力强于氧化皮，在生产零件之前，必须检测钢板的涂层厚度便于实时的调整加热升温曲线。
3、镀层钢板在加热后有应力释放和氢脆等质量缺陷，在加热过程中，作为保护气体的空气露点不宜设置太高，主要影响零件的性能。
结束语：
目前汽车行业使用镀层板的主机厂不仅国外品牌，国内的自主品牌也在使用， Al-Si涂层板的专利属于阿赛洛-米塔尔；新日铁和蒂森跟阿赛洛有专利互换，也可以生产并销售Al-Si板。阿赛洛在国内跟华菱在湖南娄底有合资工厂（VAMA），将Al-Si涂层板国产化，价格相应降低。目前国内能买到的涂层板也就这几家。宝钢在19年推出了自己的Al-Si涂层板，并且也给出了建议的工艺加工窗口，避开了阿赛洛的专利。 镀层板零件减少了抛丸涂油工艺，也减少了环境污染，国家也在助推热成型工艺镀层钢板。
参考文献：
[1]宝钢材料执行标准 BQB409-2014热冲压用钢板及钢带
QLQ 1483-2017 热成型零件性能检测试验规范