用于钢件热冲压的混合淬火工艺制造技术

本公开提供了“用于钢件热冲压的混合淬火工艺”。提供了一种对可模压硬化钢进行淬火的方法。所述方法包括对在冲压模具内冲压的部件进行模具淬火的初始步骤，随后在所述模具淬火初始步骤后进行部分淬火。在各种方法中，所述可模压硬化钢是36MnB5级钢和/或所述模具淬火初始步骤在被配置用于36MnB5级钢的模具中在约200℃±10℃的温度下进行。至少一种方法还包括打开所述模具，随后进行所述部分淬火，所述部分淬火包括将冷却液喷射到所述部件上以将所述部件的温度降低到约130℃±10℃以下，且可选择地进行喷射以将所述部件的所述温度降低到约100℃±10℃以下。

Mixed Quenching Process for Hot Stamping of Steel Parts

【技术实现步骤摘要】
用于钢件热冲压的混合淬火工艺
本公开涉及高强度可模压硬化钢(PHS)以及用PHS制造部件的方法。
技术介绍
本部分中的说明仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。在满足各种强度和安全要求的同时，减少车辆结构重量的需求日益增加，从而导致车辆团队研究高强度钢。一类高强度钢是硼基钢，其中具有Al-Si涂层的22MnB5级钢(来自ArcelorMittal的1500商品名)为行业领先的硼基钢。22MnB5级钢在热处理后的典型材料性能为～1200MPa的屈服强度和～1500MPa的极限拉伸强度。22MnB5级钢是可模压硬化钢(PHS)。模压硬化工艺是一种热冲压工艺，其允许高强度钢成形为复杂的形状，这对于常规的冷冲压操作来说是不可行的(或成本过高的)。模压硬化有两个主要工艺：直接模压硬化和间接模压硬化。在直接模压硬化期间，将未成形的坯料在炉中进行加热，在热状态下成形且在模具中进行淬火以实现所需的机械性能。在间接模压硬化期间，将未成形的坯料在冷状态下成形、修整和刺穿，将成形的坯料随后进行加热并在模具中进行淬火以获得高强度性能。直接或间接模压硬化的选择取决于部件的复杂性和坯料的涂层(锌基涂层通常采用间接工艺)。在任一种方法中，将坯料成形为更加柔软和可成形的状态且随后在模具中进行硬化。高强度钢具有低于较低等级的可成形性。此外，高强度钢具有更高的回弹和模具磨损问题，这是因为成形应力和接触压力更高。新等级的PHS是36MnB5级钢(来自ArcelorMittal的2000)，这是一种硼基钢且具有进一步减轻热冲压部件的重量的潜力。36MnB5级钢具有在热处理后实现大于1400MPa屈服强度和大于2000MPa极限拉伸强度的材料性能的潜力。36MnB5级钢比22MnB5级钢要求显著更低的部件提取温度，以实现目标机械性能，从而导致模具淬火时间比22MnB5级钢增加了1.5-5秒。22MnB5级钢和36MnB5级钢之间的模具淬火时间增加5秒导致加工成本至少增加10％。迄今为止，对于用36MnB5级钢来以小、中或大量生产替换22MnB5而言，淬火时间增加大于或等于1秒已被认为是成本过高的。此外，36MnB5级钢对冷却型材的变化比22MnB5级钢更加敏感，从而导致更高的质量控制成本。36MnB5级钢的加工可能涉及由改进的冷却系统、模具导热率、接触压力和工艺控制导致的额外成本。至少出于这些原因，36MnB5级钢尚未完全集成到车辆结构中。本公开解决了与可模压硬化钢相关的这些问题和其它问题。
技术实现思路
在本公开的一个形式中，提供了一种用于对可模压硬化钢(PHS)进行淬火的方法。所述方法包括对在冲压模具内冲压的部件进行模具淬火的初始步骤，随后在所述模具淬火初始步骤后进行部分淬火。在本公开的另一种方法中，所述PHS具有按重量百分比(重量％)包含以下的组成：大于零且高达1.4重量％的锰；大于零且高达0.7重量％的硅；大于零且高达0.37重量％的碳；和大于零且高达0.005重量％的硼。在本公开的至少一种方法中，所述模具淬火初始步骤在被配置用于PHS的模具中进行，所述PHS包含：大于零且高达1.4重量％的锰；大于零且高达0.4重量％的硅；大于零且高达0.25重量％的碳；和大于零且高达0.005重量％的硼。在本公开的各种方法中，所述模具淬火初始步骤在约200℃±10℃的温度下进行。本公开的又一种方法还包括打开所述模具，随后进行所述部分淬火，且所述部分淬火包括将冷却液喷射到所述部件上以将所述部件的温度降低到约130℃±10℃以下。在本公开的一种方法中，所述喷射将所述部件的所述温度降低到约100℃±10℃以下。在本公开的方法中，所述冷却液选自由氯氟烃(CFC)、二酯、酯、乙二醇、聚乙二醇、合成流体、半合成流体、水、水和盐的组合、水和油的组合及它们的组合组成的组。还根据本公开的各种方法制造了一种部件。本公开的另一种方法还包括打开所述模具并将所述部件转移到冷却器，其中所述部分淬火包括在所述冷却器中冷却所述部件以将所述部件的温度降低到约130℃±10℃以下，且随后将所述部件转移到机架或其它容纳或库存装置。在本公开的又一种方法中，在所述冷却器中的所述冷却将所述部件的所述温度降低到约100℃±10℃以下。在本公开的一种冷却器中，所述冷却器包括流动和过滤系统。在本公开的另一种冷却器中，在所述部分淬火期间，所述部件在所述冷却器内是竖直取向的。在本公开的至少一种冷却器中，所述冷却器包括选自由氯氟烃(CFC)、二酯、酯、乙二醇、聚乙二醇、合成流体、半合成流体、水、水和盐的组合、水和油的组合及它们的组合组成的组的冷却液。在又一种冷却器中，搅动所述冷却液。在本公开的至少一个冷却器中，所述部件的较厚部分在所述部件的其它较薄部分之前进入所述冷却器中。在本公开的另一种形式中，提供了一种用于对可模压硬化钢(PHS)进行淬火的方法。所述方法包括对在模具内的部件进行模具淬火的初始步骤，随后在所述模具淬火初始步骤后进行部分淬火，其中在所述模具淬火初始步骤前没有预淬火步骤。在本公开的一种方法中，所述部分淬火是将冷却液喷射到所述部件上和在冷却器中冷却所述部件以将所述部件的温度降低到约130℃±10℃以下中的一项。在本公开的又一种形式中，提供了一种对可模压硬化钢(PHS)进行淬火的方法，其中使所述可模压硬化钢在冲压模具内被冲压成部件之后达到约200℃±10℃的温度。所述方法包括对所述部件进行模具淬火的初始步骤，随后在所述模具淬火初始步骤后进行部分淬火。另外的应用领域将根据本文提供的描述显而易见。应理解，描述和特定示例意图仅出于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。附图说明为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图通过示例的方式描述其各种形式，在附图中：图1示出了36MnB5级钢的强度和部件提取温度之间的关系；图2示出了22MnB5级钢和36MnB5级钢的冷却速率与坯料厚度之间的关系；图3示出了22MnB5级钢和36MnB5级钢的冷却速率与模具温度之间的关系；图4示出了1.5mm36MnB5级钢坯料从约830℃冷却到约200℃的坯料温度和时间之间的关系；图5示出了1.5mm36MnB5级钢坯料从约830℃冷却到约200℃的冷却速率和时间之间的关系；图6示出了1.5mm36MnB5级钢坯料从约830℃冷却到约100℃的坯料温度和时间之间的关系；图7示出了1.5mm36MnB5级钢坯从约830℃冷却到约100℃的冷却速率和时间之间的关系；图8是根据本公开的教导的在没有预淬火的情况下对可模压硬化钢进行淬火的方法的流程图；图9是根据本公开的教导的对可模压硬化钢进行淬火的方法的流程图；以及图10是根据本公开的教导的对达到约200℃的温度的可模压硬化钢进行淬火的方法的流程图。本文所述的附图仅出于说明的目的，而不意图以任何方式限制本公开的范围。具体实施方式以下描述本质上仅是示例性的，并且决不意图对本公开、其应用或用途进行限制。应理解，贯穿各附图，对应的附图标记指示相似或对应的部件和特征。通常，为了解决与使用被设计用于22MnB5级PHS的制造设备时使可模压硬化钢(PHS)成形相关的问题，本公开在冲压操作期间将36MnB5PHS部分地淬火至小于或等于约200℃±10℃。在36MnB5钢的模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对可模压硬化钢(PHS)进行淬火的方法，其包括对在冲压模具内冲压的部件进行模具淬火的初始步骤，随后在所述模具淬火初始步骤后进行部分淬火。

【技术特征摘要】
2018.02.08 US 15/892,1221.一种对可模压硬化钢(PHS)进行淬火的方法，其包括对在冲压模具内冲压的部件进行模具淬火的初始步骤，随后在所述模具淬火初始步骤后进行部分淬火。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述PHS具有包含以下的组成：大于零且高达1.4重量％的锰；大于零且高达0.7重量％的硅；大于零且高达0.37重量％的碳；和大于零且高达0.005重量％的硼。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述模具淬火初始步骤在被配置用于PHS的模具中进行，所述PHS包含：大于零且高达1.4重量％的锰；大于零且高达0.4重量％的硅；大于零且高达0.25重量％的碳；和大于零且高达0.005重量％的硼，其中所述模具淬火初始步骤在约200℃±10℃的温度下进行。4.根据权利要求1或2所述的方法，其还包括打开所述模具，随后进行所述部分淬火，所述部分淬火包括将冷却液喷射到所述部件上以将所述部件的温度降低到约130℃±10℃以下。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述喷射将所述部件的所述温度降低到约100℃±10℃以下。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述冷却液选自由水；氯氟烃(CF...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉吉·索姆谢蒂，康斯坦丁·基里亚克，米哈伊尔·米内维奇，贾森·巴尔泽，小S·乔治·勒基，
申请(专利权)人：福特汽车公司，
类型：发明
国别省市：美国,US