歐盟、美國以及其他一些國家正在不斷要求通過立法來減少汽車的溫室氣體排放量，對汽車行業(yè)來說，其面臨的要求顯著減輕產(chǎn)品重量的壓力大大增加，這已經(jīng)演變?yōu)橐粋€全球性的趨勢。同時，對性能和碰撞安全性的需求也不斷增加。

　　過去為滿足這些需求，已經(jīng)大大增加了汽車的重量。在解決這些相互矛盾的要求的同時，還要考慮成本，這對研發(fā)來說是一個挑戰(zhàn)，鋼鐵行業(yè)正在通過研發(fā)新產(chǎn)品以及改進加工技術(shù)，來助力于應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

　　在過去的十年中，熱沖壓車身部件技術(shù)已經(jīng)從一種小眾技術(shù)發(fā)展為目前應(yīng)用高強度鋼來減重所不可或缺的技術(shù)。通過將這一技術(shù)應(yīng)用于高強度鋼，使得車輛重量顯著減輕。當然，鋼鐵制造商在錳硼鋼領(lǐng)域的研發(fā)工作是一個先決條件。

　　新的挑戰(zhàn)

　　從用戶角度來看，越來越廣泛地使用這些錳硼鋼及其改進的涂層通常會對熱沖壓工藝鏈特別是對激光技術(shù)提出各種全新的挑戰(zhàn)。與以前使用的冷沖壓鋼相比，錳硼鋼所需要的加工條件不同，其不同的特性取決于每一處理步驟的碳含量，尤其是在熱量的影響下，需要相應(yīng)的工藝發(fā)展。

　　這涉及到使用激光器，從生產(chǎn)焊接錳硼鋼板坯料（也就是Hotform坯料）開始。這些坯料由激光焊接生產(chǎn)，以不同的材料厚度大量制造，也可以與其他鋼種組合。從冶金的角度來看，必須要提到因含碳量高和快速冷卻而由馬氏體形成引起的硬化效應(yīng)。然而，這種硬化并不會給后續(xù)的熱沖壓處理帶來破壞性影響，因為爐內(nèi)溫度高于奧氏體化溫度（AC3）以及隨后的沖壓過程中模具的冷卻速率，導致在整個部件生成了均勻的馬氏體微觀結(jié)構(gòu)，包括激光焊接（圖1）。不過，眾所周知，邊緣整理、幾何精度和涂層是激光焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。

　　在上述熱沖壓鋼的情況下，人們在爐中使用高熔點的鋁硅（AS）涂層來保護鋼。然而，這給激光焊接金屬礦床帶來不利影響，所以必須在焊接工藝之前移除涂層。在這種情況下，激光器已被證明是一個成功的高能率工具。在生產(chǎn)設(shè)備中，調(diào)Q激光器能夠?qū)⑼繉訌呐髁线吘壨耆瞥Ａ硗猓す庹T導等離子體光譜（LIPS）工藝被用于質(zhì)量監(jiān)控。在這個過程中，脈沖長度在納秒范圍內(nèi)的Nd ： YAG激光器轟擊要去除涂層的坯料區(qū)域，并使用光譜法分析所產(chǎn)生的金屬蒸汽等離子體以測定鋁的含量。另一個可行的方法是在隨后的激光焊接工藝中監(jiān)測焊接等離子體。

　　其他途徑

　　除了上述Hotform 坯料使用，熱沖壓其他方面也在不斷發(fā)展，以滿足碰撞所要求的功能強度。相關(guān)的工藝包括定制的回火（在模具中的冷卻速度是變化的）和爐技術(shù)（模壓淬火工藝允許有不同的初始溫度）。這兩個工藝會在部件中產(chǎn)生不同的微觀結(jié)構(gòu)區(qū)域（圖2）。

　　另一種方法是在熱沖壓之后來產(chǎn)生這些不同的微觀結(jié)構(gòu)區(qū)域。其優(yōu)點在于大大增加了部件配置的自由度。實現(xiàn)方法包括硬化未硬化的微觀結(jié)構(gòu)區(qū)域和軟化已硬化的微觀結(jié)構(gòu)區(qū)域。在一個由德國聯(lián)邦教育與研究部資助的名為“通過局部熱處理薄板材以提高形成和功能特性”的項目中，這已被感應(yīng)技術(shù)和激光技術(shù)有效地證實。激光材料處理采用線性二極管激光器，這種激光器也用于硬化高碳工具鋼。這種配置能實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的3D功能和高表面處理速度。

　　在熱沖壓工藝鏈下游的步驟中，在大多數(shù)情況下需要對部件進行裁剪。由于傳統(tǒng)機械微調(diào)操作中的高硬度和相應(yīng)的高耐磨特性，所以應(yīng)該在未硬化的微觀結(jié)構(gòu)區(qū)域進行這種操作。在以往這種操作通常不可行，但激光作為一個“無磨損”的工具已經(jīng)被廣泛證明是成功的，盡管產(chǎn)量較低。在其他應(yīng)用比如切割坯料大小中，和使用機械壓力相比，使用激光進行裁剪有很多優(yōu)勢：

　　● 投資成本更低；

　　● 每一部件成本更低；

　　● 開始生產(chǎn)時靈活性更高并可以小批量運行；

　　● 部件變化時設(shè)置時間更短；

　　● 優(yōu)化的存儲成本和批量大小；

　　● 在加工高強度鋼時無磨損接觸切割。

　　產(chǎn)量較低的主要原因是切割速度。為了彌補這個缺點，用戶青睞各種具體的解決方案，從工藝與設(shè)備修改的并行處理到遠程激光切割的新發(fā)展。

　　在熱沖壓錳硼鋼工藝中，最后使用激光器的步驟是在焊接白車身（BIW）生產(chǎn)線上。在這里，激光焊接已經(jīng)確立了和傳統(tǒng)方法如電阻點焊并肩的地位。應(yīng)該指出的是，在焊縫沉積區(qū)，高的冷卻速度又導致馬氏體的形成，從而決定了與部件硬化條件對應(yīng)的硬度和強度級別。在焊接過程中，硬化的基體金屬存在熱輸入是有問題的。這將導致熱影響區(qū)域的回火效應(yīng)，以及在部件設(shè)計時必須考慮的冶金缺口。圖3是焊接硬化錳硼鋼的激光束的硬度分布（MBW1500 + AS）。

　　總之，激光技術(shù)的使用給熱沖壓工藝鏈帶來了高效的解決方案，極大地促進了熱沖壓的廣泛使用。