1.2 超高強度硼鋼板及其應用

熱沖壓硼鋼板的特點是在軋制成形后，材料組織為均勻的鐵素體和珠光體，屈服強度為280～400MPa，抗拉強度大于450MPa；在高溫度下具有高的延伸率和低強度，可以進行復雜零件成形；而經過熱處理后，材料組織變為均勻的馬氏體組織，屈服強度可達1200MPa，抗拉強度可達1500MPa，為普通鋼板強度的3～4倍，是最高強度級別的汽車用鋼板[7]。超高強度硼鋼板按照合金元素類型主要分為4類，即Mn-B系列、Mn-Mo-B系列、Mn-Cr-B系列、Mn-W-Ti-B系列。以超高強度硼鋼板USIBOR 1500為例，其主要合金成分見表1-2[8]。該鋼板碳含量的質量分數為0.221%，屬于低碳鋼，添加的Mn元素和B元素均可以提高鋼板的淬透性，使得鋼板淬火冷卻時內部能較充分的馬氏體化，從而提高零件的強度。同時研究發現，鋼板淬透性的提高與B元素加入量成正比，當B含量的質量分數超過一定數值后（大約為0.003%），淬透性保持不變，但B含量的質量分數超過0.003%～0.006%后淬透性稍有下降。B和Mn兩種元素的添加使得超高強度硼鋼板為了獲得最佳的成形性能及使用性能，通常采用熱成形方式。為了避免出現氧化層，鋼板加熱時需要保護氣體保護，成形后需要噴丸處理，以消除表面的氧化皮[9]；或者板料表層增加涂層以提升成形過程中的抗氧化能力。

表1-2 USIBOR 1500鋼板的主要合金成分

目前，很多車型都使用了該類硼鋼板材料。以國內上汽大眾引進的德國大眾B6車型為例，一部分重要結構零件，如門檻、門內側梁、底板中央通道、B柱等都采用超高強度硼鋼板進行熱成形，總質量與采用普通鋼板冷成形相比可減少28kg，且增強了汽車的安全性。標致和寶馬系列車型中的部分零件也采用了超高強度硼鋼板熱沖壓成形部件，如圖1-3所示。

圖1-3 超高強度硼鋼板熱沖壓成形部件

a）標致307 b）寶馬5系列