铝硅变厚板热冲压前后镀层微观结构研究
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同时在稳定区域另取一个周期变厚板材料 2，在 10%压下量至 60%压下量等厚区各取 330伊470 矩形板， 利用平板模进行热冲压实验。考虑到实际应用中一张 变 厚 板 在 冲 压 时 ，不 同 的 厚 度 分 布 采 用 的 是 同 样 的 热 冲 压 加 热 温 度 、保 温 时 间 、保 压 时 间 等 ，此 实 验 同 样 采
设计一个六等厚度段的变厚板如图 1 所示，每段长 度 330 mm，每两段厚度之间为 30 mm 长的过渡区，其 中 6 个等厚段的厚度为 1.9 mm 的原卷分别设计轧制成 10% 压 下 量 、20% 压 下 量 、30% …… 60% 压 下 量 的 厚 度 。 将 此 卷 在 宝 钢 变 厚 轧 机 上 进 行 变 厚 轧 制 ，并 切 割 为 若 干 份 周 期 相 同 的 变 厚 板 ，然 后 选 取 稳 定 区 域 的 一 张 变 厚板材料 1，在每个等厚度段沿边中边各取 3 根试样，6 个厚度段共取 18 根试样，然后在每根试样从左至右每 间隔 20 mm 取一点做镀层和合金层金相厚度观察测 试。
加热 930 益、保温 270 s、保压 8 s）。冲压后，同样按图 1 下量。从图 4（b）可看出，合金层的变化不明显。
所示在每个等厚厚度段沿边中边各取 3 根试样，并在
70%
每个试样从左至右每间隔 20 mm 取一点做镀层和扩散
60%
轧制压下率ຫໍສະໝຸດ 镀层减薄率层金相厚度观察测试。
50%
40%
60%压下 30%压下 过渡
19 14
长
330mm… …
长
330mm
30mm
20%压下 长 330mm
过渡 30mm
10%压下 长 330mm
过渡 初始厚度区 30mm 1.9mm
板宽 470mm
30% 20% 10%
图 1 按 10%，20%60%轧制压下的变厚板
0%
1
2
3
4
5
6
（a）镀层厚度减薄率与轧制压下率的线性图
2 实验结果和分析
控制具有重要的意义。
1 实验材料与方法
选取变厚板最常用的 热 镀铝硅 材 料 HC950/1300 HS+AS150，镀层重量为 75/75（g/m2），其基板为22MnB5， 化学成分如表 1 所示。原卷材料厚 1.9 mm，宽 470 mm， 镀层及合金层用金相法分别测出其平均厚度，如表 2 所示。
下表层
镀层 /μm
合金层 /μm
41.17 42.52 43.88 5.26 6.46 7.66
%
平均值 /μm 镀层 合金层 35.56 6.14
作者简介：曹栋杰（1983-），男，河南许昌人，大学本科，工程师，主要从事变厚板金属压力加工及应用技术工作。
43
冶金与材料
第 39 卷
用相同工艺进行热冲压处理（在宝钢热冲压生产线上 到 43%左右后，镀层厚度的下降率趋于平缓，且低于压
第 43期9 卷 第 4 期 2019 年 8 月
冶金与材料
Metallurgy and materials
Vol.39 No.4 August 2019
铝硅变厚板热冲压前后镀层微观结构研究
曹栋杰，王 强
（上海宝钢包装钢带有限公司，上海 200941）
摘 要：：随着变厚板在国内汽车零部件领域的快速推广，研究了镀铝硅作为原材料时不同轧制压下量的镀层 厚度及微观结构变化。利用真实条件下的变厚板轧制和平板模热冲压，通过金相法显微镜测试分析，结果表明， 镀铝硅变厚板镀层厚度在不同轧制压下量下呈不同速率的线型下降，合金层厚度变化不大但逐渐破碎；热冲压 后镀层稳定增长，合金层快速扩散。变厚板零件选型以铝硅 AS150 为原料时，轧制压下控制在 55%以内，可以 稳定满足汽车主机厂的设计要求。 关键词：变厚板；镀铝硅层；压下量；镀层厚度
表 1 HC950/1300HS+AS150 的化学成分
%
C
Mn
Si
P
S
AL
Cr
B
Ti
N
材料 0.2358
1.19
0.257
0.011
0.0006
0.038
0.12
0.003
0.027
0.0025
表 2 AS150 镀层及合金层厚度
试样 材料
上表层
镀层 /μm
合金层 /μm
29.75 27.2 28.85 5.26 5.26 6.91
2.1 不同轧制压下量下镀层厚度变化（热冲压前） 图 2 为材料 1 自 1.9mm 原料按 10%压下量、20%压
下量、30%……60%压下量下不同厚度的纵向截面镀层 金相图，从图中可以看到镀层及合金层与基体的界面
形貌。
Avg 原始镀层
Avg 原始合金层
滋m
Avg 镀层
39
Avg 合金层
34
29
24
变厚板（VRB，Variable-thickness Rolled Blanks），是 一种在轧制时厚度按设计要求呈纵向规则变化的冷轧 钢板，也称为柔性轧制板，广泛应用于汽车内板及结构 件。变厚板因不同厚度之间无焊缝、过渡区连接顺畅圆 滑、材料组织流动性好，已成为汽车轻量化的重要技术 解决方案。
镀铝硅变厚板，则是用热镀铝硅卷进行变厚轧制， 得 到 不 同 厚 度 段 落 的 冷 轧镀 铝 硅 卷，经 剪 切 成 一 个 零 件周期的矩形板。因镀铝硅钢板具有良好的耐腐蚀性、 耐热性、耐高温氧化性，且在热冲压淬火后具备超高的 强 度 和 硬 度 ，逐 步 成 为 汽 车 行 业 以 热 代 冷 增 强 减 重 的 重要材料手段。但由于镀铝硅板的焊接技术工序复杂， 使 得 变 厚 板 与 镀 铝 硅 的 结合 应 用 成 为 主 流 ，它 不 仅 具 有 铝 硅 热 冲 压 钢 超 强 的 强 度 和 硬 度 性 能 ，更 具 有 变 厚 板无焊缝，变形时优越的金属流动性，更贴合汽车安全 结构件想要拥有的局部加强和能量缓冲的设计要求。 铝硅变厚板因每个零件经过不同的轧制压下量，其镀 层和合金层厚度在热冲压前后发生了不同程度的变 化 ，在 设 计 选 型 时 不 能 套 用 等 厚铝 硅 板 的 经 验 ，所 以 ， 研究铝硅变厚板在热冲压前后镀层及合金层厚度的变 化 规 律 ，以 及 在 不 同 轧 制 压 下 量 作 用 下 镀 层 及 合 金 层 厚度的区别，对各汽车主机厂及特别是变厚板材料制 造厂的零件设计、原料镀层选型、轧制规程制定及质量
设计一个六等厚度段的变厚板如图 1 所示，每段长 度 330 mm，每两段厚度之间为 30 mm 长的过渡区，其 中 6 个等厚段的厚度为 1.9 mm 的原卷分别设计轧制成 10% 压 下 量 、20% 压 下 量 、30% …… 60% 压 下 量 的 厚 度 。 将 此 卷 在 宝 钢 变 厚 轧 机 上 进 行 变 厚 轧 制 ，并 切 割 为 若 干 份 周 期 相 同 的 变 厚 板 ，然 后 选 取 稳 定 区 域 的 一 张 变 厚板材料 1，在每个等厚度段沿边中边各取 3 根试样，6 个厚度段共取 18 根试样，然后在每根试样从左至右每 间隔 20 mm 取一点做镀层和合金层金相厚度观察测 试。
加热 930 益、保温 270 s、保压 8 s）。冲压后，同样按图 1 下量。从图 4（b）可看出，合金层的变化不明显。
所示在每个等厚厚度段沿边中边各取 3 根试样，并在
70%
每个试样从左至右每间隔 20 mm 取一点做镀层和扩散
60%
轧制压下率ຫໍສະໝຸດ 镀层减薄率层金相厚度观察测试。
50%
40%
60%压下 30%压下 过渡
19 14
长
330mm… …
长
330mm
30mm
20%压下 长 330mm
过渡 30mm
10%压下 长 330mm
过渡 初始厚度区 30mm 1.9mm
板宽 470mm
30% 20% 10%
图 1 按 10%，20%60%轧制压下的变厚板
0%
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5
6
（a）镀层厚度减薄率与轧制压下率的线性图
2 实验结果和分析
控制具有重要的意义。
1 实验材料与方法
选取变厚板最常用的 热 镀铝硅 材 料 HC950/1300 HS+AS150，镀层重量为 75/75（g/m2），其基板为22MnB5， 化学成分如表 1 所示。原卷材料厚 1.9 mm，宽 470 mm， 镀层及合金层用金相法分别测出其平均厚度，如表 2 所示。
下表层
镀层 /μm
合金层 /μm
41.17 42.52 43.88 5.26 6.46 7.66
%
平均值 /μm 镀层 合金层 35.56 6.14
作者简介：曹栋杰（1983-），男，河南许昌人，大学本科，工程师，主要从事变厚板金属压力加工及应用技术工作。
43
冶金与材料
第 39 卷
用相同工艺进行热冲压处理（在宝钢热冲压生产线上 到 43%左右后，镀层厚度的下降率趋于平缓，且低于压
第 43期9 卷 第 4 期 2019 年 8 月
冶金与材料
Metallurgy and materials
Vol.39 No.4 August 2019
铝硅变厚板热冲压前后镀层微观结构研究
曹栋杰，王 强
（上海宝钢包装钢带有限公司，上海 200941）
摘 要：：随着变厚板在国内汽车零部件领域的快速推广，研究了镀铝硅作为原材料时不同轧制压下量的镀层 厚度及微观结构变化。利用真实条件下的变厚板轧制和平板模热冲压，通过金相法显微镜测试分析，结果表明， 镀铝硅变厚板镀层厚度在不同轧制压下量下呈不同速率的线型下降，合金层厚度变化不大但逐渐破碎；热冲压 后镀层稳定增长，合金层快速扩散。变厚板零件选型以铝硅 AS150 为原料时，轧制压下控制在 55%以内，可以 稳定满足汽车主机厂的设计要求。 关键词：变厚板；镀铝硅层；压下量；镀层厚度
表 1 HC950/1300HS+AS150 的化学成分
%
C
Mn
Si
P
S
AL
Cr
B
Ti
N
材料 0.2358
1.19
0.257
0.011
0.0006
0.038
0.12
0.003
0.027
0.0025
表 2 AS150 镀层及合金层厚度
试样 材料
上表层
镀层 /μm
合金层 /μm
29.75 27.2 28.85 5.26 5.26 6.91
2.1 不同轧制压下量下镀层厚度变化（热冲压前） 图 2 为材料 1 自 1.9mm 原料按 10%压下量、20%压
下量、30%……60%压下量下不同厚度的纵向截面镀层 金相图，从图中可以看到镀层及合金层与基体的界面
形貌。
Avg 原始镀层
Avg 原始合金层
滋m
Avg 镀层
39
Avg 合金层
34
29
24
变厚板（VRB，Variable-thickness Rolled Blanks），是 一种在轧制时厚度按设计要求呈纵向规则变化的冷轧 钢板，也称为柔性轧制板，广泛应用于汽车内板及结构 件。变厚板因不同厚度之间无焊缝、过渡区连接顺畅圆 滑、材料组织流动性好，已成为汽车轻量化的重要技术 解决方案。
镀铝硅变厚板，则是用热镀铝硅卷进行变厚轧制， 得 到 不 同 厚 度 段 落 的 冷 轧镀 铝 硅 卷，经 剪 切 成 一 个 零 件周期的矩形板。因镀铝硅钢板具有良好的耐腐蚀性、 耐热性、耐高温氧化性，且在热冲压淬火后具备超高的 强 度 和 硬 度 ，逐 步 成 为 汽 车 行 业 以 热 代 冷 增 强 减 重 的 重要材料手段。但由于镀铝硅板的焊接技术工序复杂， 使 得 变 厚 板 与 镀 铝 硅 的 结合 应 用 成 为 主 流 ，它 不 仅 具 有 铝 硅 热 冲 压 钢 超 强 的 强 度 和 硬 度 性 能 ，更 具 有 变 厚 板无焊缝，变形时优越的金属流动性，更贴合汽车安全 结构件想要拥有的局部加强和能量缓冲的设计要求。 铝硅变厚板因每个零件经过不同的轧制压下量，其镀 层和合金层厚度在热冲压前后发生了不同程度的变 化 ，在 设 计 选 型 时 不 能 套 用 等 厚铝 硅 板 的 经 验 ，所 以 ， 研究铝硅变厚板在热冲压前后镀层及合金层厚度的变 化 规 律 ，以 及 在 不 同 轧 制 压 下 量 作 用 下 镀 层 及 合 金 层 厚度的区别，对各汽车主机厂及特别是变厚板材料制 造厂的零件设计、原料镀层选型、轧制规程制定及质量