用于制造具有高延伸率的超高強度材料的方法
【專利說明】用于制造具有高延伸率的超高強度材料的方法
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于制造具有超尚延伸率的超尚強度材料的方法。
[0002]特別在車輛制造業(yè)中，金屬材料得到非常廣泛地使用，并且車輛制造商們關(guān)注于通過降低車輛重量獲得改善的發(fā)動機性能并且同時降低污染物排放。
[0003]DE102010020373 Al公開了一種由鐵-錳鋼的片材生產(chǎn)部件的方法，該方法包括以下步驟:
[0004]-在壓制工具中冷成型片狀金屬工件，
[0005]-將壓制后的片狀金屬工件加熱至500至700°C的溫度，和
[0006]-在校正工具中對熱處理后的片狀金屬工件進行校正。
[0007]該鐵-錳鋼板材可以是TRIP鋼、TRIP/TWIP鋼、或者三聯(lián)鋼(triplex steel)。錳含量可以為12重量％至35重量％。設(shè)定加熱期間的溫度使得在所述壓制片狀金屬工件的壓制橫向截面中的加工硬化減少至少70%，特別地80 %。校正過的片狀金屬工件在其整個幾何形狀內(nèi)的抗拉強度具有20%、特別為10%的最大波動幅度。
[0008]WO 2012/077150 A2公開了一種制造具有高錳含量并且具有良好的機械耐受性和可成形性的鋼的方法。該鋼具有如下化學(xué)組成:C 0.2-1.5%, Mn 10_25%，任選地Ni< 2%, Al 0.001-2.0%, N < 0.1 %, P+Sn+Sb+As < 0.2%, S+Se+Te < 0.5%，以及任選地Nb+Co < 1，和/或Re+W< 1，余量為鐵。與冷乳操作結(jié)合，在900°C至1100°C的溫度范圍內(nèi)進行再結(jié)晶退火持續(xù)60至120秒的時段。作為替代，也可以在700°C至800°C的溫度范圍內(nèi)進行再結(jié)晶退火持續(xù)30至400分鐘的時段。
[0009]DE 69226946 T2公開了一種由高錳含量的奧氏體鋼合金制造金屬板材的方法，該方法包括以下步驟:
[0010]-準(zhǔn)備具有限定化學(xué)組成的鋼坯，
[0011]-將鋼坯加熱至IlOOcC至1250°C，
[0012]-在700°C至1000°C的熱乳溫度下對鋼坯進行熱乳以形成熱乳的鋼板材，
[0013]-對熱乳的板材進行冷乳以產(chǎn)生冷乳片材，
[0014]-在500°C至1000°C的溫度下對冷乳片材進行退火持續(xù)5秒至20小時的時段。
[0015]其中，所述步驟在熱乳且冷乳的退火金屬片材中導(dǎo)致幾乎100%由晶粒尺寸小于40μπι的奧氏體晶粒組成的顯微組織，其中，除了由拉伸應(yīng)力引起的ε_和α’_馬氏體相之外，該奧氏體本體在低于室溫的變形期間形成變形孿晶。
[0016]本發(fā)明的目的是提供一種用于制造具有高延伸率的超高強度材料的方法，通過該方法一方面維持由冷加工弓I入材料的高機械性能，另一方面可提高延伸率。
[0017]以如下方法解決了該目的，該方法通過下述方式產(chǎn)生具有高延伸率的超高強度材料:對一種基本上無鎳的奧氏體材料進行加工硬化，然后使該材料在200°(:至< 1100°C的溫度范圍在10秒至10分鐘時段內(nèi)進行熱處理。
[0018]根據(jù)本發(fā)明方法的有利實施方案記載于相關(guān)的從屬方法權(quán)利要求中。
[0019]有利地對材料進行加工硬化，并然后在200°(:至< 1100°C的溫度范圍內(nèi)在10秒至10分鐘時段內(nèi)進行熱處理，以便獲得400至1300MPa的屈服強度Rp(12，800至1700MPa的抗拉強度Rni和3-60 %的延伸率A 80o
[0020]根據(jù)與本發(fā)明相關(guān)的進一步設(shè)想，通過冷乳對材料進行加工硬化。
[0021]以這種方式，當(dāng)需要時可以通過合適的乳制設(shè)備以厚度減薄方式對卷繞成卷材的退火帶材進行處理。
[0022]在隨后的步驟中，當(dāng)需要時，將已通過該方式加工硬化的帶材持續(xù)地送入合適的熱處理爐中，并且在低于再結(jié)晶溫度的期望溫度范圍內(nèi)在限定的時間窗口內(nèi)進行熱處理。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)中記載的工藝不同，所述材料并不進行再結(jié)晶退火，而是通過有意地控制溫度和時間，在低于再結(jié)晶溫度下在材料中實現(xiàn)期望的延伸率參數(shù)。
[0024]優(yōu)選地，所述材料以退火型式提供。然后，通過冷乳時該材料進行40至95%的加工硬化。
[0025]熱處理后，發(fā)現(xiàn)該超高強度材料的延伸率可以提高15%到至少25%，例如在某些溫度范圍內(nèi)。
[0026]特別地，在汽車工業(yè)中，相對于迄今使用的部件，該材料被制造得更薄，且同時仍提供與傳統(tǒng)材料相同的可靠性。
[0027]該材料可用于機動車工業(yè)(轎車、卡車、公共汽車)以及軌道車輛。在該情況下優(yōu)選的部件是結(jié)構(gòu)構(gòu)件、底盤、車身片狀金屬零件、車身片狀金屬元件、B柱、搖桿等。
[0028]所使用的奧氏體材料有利地為鐵-錳鋼(含有或不含鉻)。
[0029]下面給出了可能的材料組成的實例(以重量百分比表示):
[0030]l.Mn 4-30%
[0031]Cr 10-30%
[0032]C < 1%
[0033]N < 1%
[0034]Fe余量，包括不可避免的雜質(zhì)
[0035]2.Mn > 10-30%
[0036]C < 1.6%
[0037]N < 1%
[0038]Al < 7%
[0039]Si < 4%
[0040]Fe余量，包括不可避免的雜質(zhì)
[0041]根據(jù)與本發(fā)明相關(guān)的進一步設(shè)想，要進行熱處理的所述材料處于退火狀態(tài)。
[0042]根據(jù)應(yīng)用情形，可以對行進中的帶材連續(xù)地進行熱處理。
[0043]當(dāng)然，還可能存在一種選擇:對從帶材切割或沖壓出的部件不連續(xù)地進行熱處理。
[0044]利用700°C至850°C溫度范圍的熱處理，可在期望的大延伸率性能方面實現(xiàn)良好的結(jié)果。
[0045]根據(jù)爐的類型(標(biāo)準(zhǔn)加熱/感應(yīng))，對于各個產(chǎn)品可設(shè)定介于10秒和10分鐘之間的保溫時間。
[0046]根據(jù)以該方式進行加工硬化并熱處理的半成品的應(yīng)用情形，在需要時，可以在緊接熱處理的后續(xù)步驟中進行熱加工。
[0047]下面將參照實施方式對本發(fā)明進行簡要說明。
[0048]在該實施例中，將初始厚度為4_的扁平產(chǎn)品形式的奧氏體鋼在冷乳機中乳制到1.5mm的厚度。通過對該材料進行加工硬化，使初始屈服強度提高多達(dá)100%，然而這是以犧牲延伸率為代價實現(xiàn)的。因此，使加工硬化的材料在低于其再結(jié)晶溫度的溫度下進行有針對性的熱處理。在本實施例中，該處理是以連續(xù)通過爐子發(fā)生的。該爐子的溫度應(yīng)當(dāng)為800°C。使所述加工硬化的材料在3分鐘的時間段內(nèi)通過爐子。
[0049]如果加工硬化的半成品具有16%的延伸率A8。，那么該材料在熱處理之后可具有約27%的延伸率Asq。
[0050]作為替代，還可以通過熱加工過程在給定的溫度和時間下對所述加工硬化材料進行熱處理。
【主權(quán)項】
1.一種用于制造具有高延伸率的超高強度材料的方法，該方法通過對基本上無鎳的奧氏體材料進行加工硬化，然后對所述材料在200°(:至< 1100°C的溫度范圍內(nèi)在10秒至10分鐘的時段內(nèi)進行熱處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對所述材料進行加工硬化，特別地通過冷乳進行，然后使其在200°(:至< 1100°C的溫度范圍內(nèi)在10秒至10分鐘的時段內(nèi)進行熱處理，以獲得400至1300MPa的屈服強度RpQ.2、800至1700MPa的抗拉強度Rni以及3%至60%的延伸率 A80O3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在600°C至1000Γ的溫度范圍內(nèi)進行熱處理，特別地700°C至850°C，持續(xù)10秒至< 10分鐘的時段。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，使用奧氏體鐵-錳鋼作為所述材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，使用具有如下組成的材料(以重量％計): Mn 4-30% Cr 10-30%C < 1.0%N < 1.0% Fe余量，包括不可避免的雜質(zhì)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，使用具有如下組成的材料(以重量％計): Mn > 10-30%C < 1.6%N < 1.0% Al < 7% Si < 4% Fe余量，包括不可避免的雜質(zhì)。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，對行進中的帶材連續(xù)地進行熱處理。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，對由帶材切割或沖壓出的部件不連續(xù)地進行熱處理。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，從加工硬化后的帶材切割或沖壓出部件，并在隨后步驟中進行熱加工。10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，從加工硬化后的帶材切割或沖壓出部件，并在隨后的步驟中進行冷加工。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項制造的材料用作汽車和軌道車輛技術(shù)領(lǐng)域中的部件的用途。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用途，該用途是作為車身片狀金屬零件或片狀金屬加強單元、作為結(jié)構(gòu)零件或車輛底盤。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造具有高延伸率的超高強度材料的方法，該方法是通過對基本上無鎳的奧氏體材料進行加工硬化，然后對所述材料在200℃至＜1100℃的溫度范圍內(nèi)在10秒至10分鐘的時段內(nèi)進行熱處理。
【IPC分類】C22C38/04, C22C38/38, C21D6/00, C21D8/02, C21D9/46, C22C38/18
【公開號】CN105229177
【申請?zhí)枴緾N201480011986
【發(fā)明人】T·佛勒利希, M·哈爾迪希, S·A·姆薩維麗茲, J·克勞特沙科, S·林德恩爾, J·斯科雷克
【申請人】奧托昆普尼羅斯文有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年2月27日
【公告號】DE102013003516A1, EP2964791A1, US20150376749, WO2014135441A1