汽车制造业中的热冲压成形技术

随着汽车工业的快速发展和保有量的增大，油耗和CO2排放量的增加十分迅速，因此汽车工业节能减排刻不容缓。汽车的油耗与汽车的自重呈线性关系，以乘用车为例，汽车自重每下降10%，油耗和排放下降6%～8%，汽车轻量化是节能减排的一个重要手段。汽车工业发展的另一个问题是安全。

为了保证汽车的安全性，必须应用高碰撞吸能的材料或采用厚度较大的材料，造成车子质量的增大，这虽然可提高安全性，但和油耗法规，节能减排有矛盾。既要轻量化，又要保证车辆的安全性，一个有效的手段就是应用高强度钢和超高强度钢。但高强度钢的应用带来了成形困难、模具寿命低，回弹大等问题，热冲压成形是获得超高强度构件而又能有效减少回弹，能保证模具寿命和合理价格的一个有效的工艺技术。

当抗拉强度很高时，冲压、辊压等成形技术均难以使构件成形。抗拉强度大于1200MPa的超高强度构件，热冲压成形几乎是唯一可行的技术路径。正是在这种背景下，热冲压成形技术伴随汽车工业的发展和各类法规的严格实施而在汽车工业迅速扩大应用。目前热冲压成形材料主要用22MnB5。中国汽车工程研究院和莱芜钢铁公司研发出成分为碳（C：0.22%～0.25%），锰（Mn:0.8%～1.2%）,钼（Mo:0.10%～0.12%）,硼（B≥0.005%）的热冲压成形用钢。该钢的临界冷却速度明显下降，这有利于该工艺的实施。该钢具有良好的抗氧化性，还具有良好的强韧性匹配。
上海宝钢等公司研发了含铌的热冲压成形钢，由于Nb可以有效细化晶粒，从而可以有效提高热冲压成形件的强韧性，并有利于改善热冲压成形钢的延迟断裂抗力。热冲压成形从2000年以后开始在中国发展，但起始时生产线的装备多半从国外引进。2010年以后，中国的高校如华中科技大学等开始建立自主的热冲压成形的试验线。中国汽车工程研究院和华中科技大学在引进线中采纳了多层箱式炉的加热方法，采用快速机械手传递工件，快速液压机进行热冲压，年生产量可达100万冲次以上，目前运行良好。华中科技大学和中国汽车工程研究院等基于自主研发成果，新建了一条具有自主知识产权的热冲压成形生产线，该生产线具有高效节能、柔性智能的特点，并首次采用电伺服压机，动作的精度、准确性比液压机高；所采用的加热炉为多层箱式炉，其制造工艺水平和结构优于国外的先进水平。这条生产线具有占地面积小、投资小、性价比高的特点，并具有节能减排的优点，有广阔的推广应用前景。

目前，全世界热冲压成形生产线的总数已超过180条，相比之下中国还有很大差距。随着热冲压成形技术的不断发展，国内热冲压生产线的数量必将不断上升。可以想见，随着中国汽车轻量化的发展，热冲压成形生产线在我国将有很大的发展空间。