可热成形的、可空气淬硬的、可焊的钢板制造技术

一种钢板，其以重量％计包含：0.04≤C≤0.30，0.5≤Mn≤4，0≤Cr≤4，2.7≤Mn+Cr≤5，0.003≤Nb≤0.1，0.015≤A1≤0.1和0.05≤Si≤1.0，所述钢板具有这样的化学组成：其使得经热成形板在奥氏体化之后对冷却速率不敏感并且在不依赖操作与最终冷却/淬火之间时间延迟的情况下确保800MPa至1400MPa的拉伸强度在整个部件上均匀分布。因此，所成形的部件可以在模具或空气中同时冷却。Nb的添加降低了实现给定拉伸强度和改善可焊性所需的C量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.119(e)要求2014年2月5日提交的美国临时申请第61/935948号的权益。
本专利技术涉及钢板。特别地，本专利技术涉及这样的钢板，其可以热成形为具有均匀、非常高的拉伸强度和高的可焊性的部件。
技术介绍
现代车辆包括越来越多的高强度和超高强度钢的部分以提高乘客的安全并降低车辆重量。许多成形的车身部件的构型防止了冷成形的先进高强度钢的使用。因此，热成形之后淬火至马氏体条件已经成为生产超高强度钢部件的常用方式。特定的钢用于热冲压以确保必要的可淬硬性，从而符合操作参数。许多这些特定钢被设计为在水冷模具中淬火。这种热冲压钢的一个实例为USIBOR，其包含(按重量％或wt％计)0.15％至0.25％C，0.8％至1.5％Mn，0.1％至0.35％Si，0.01％至0.2％Cr，小于0.1％Ti，小于0.1％Al，小于0.05％P，小于0.03％S和0.0005％至0.01％B。该化学组成被美国专利第6296805号中公开的钢所涵盖。在该化学组成中，Ti和B对于热压之后在水冷模具中获得高机械性能而言是必需的。由USIBOR制造高强度部件在美国专利第6564604号中进行了描述。该方法包括在炉内以高于700℃加热经热轧的或经冷轧的坯件，将加热的坯件转移到模具中，使坯件在模具中压制成形，以及使水冷模具在其内具有成形的坯件的情形下保持关闭直到部件达到室温。在水冷模具中快速冷却(即淬火)是获得马氏体组织并且由此的高强度所必需的。经淬火的钢可以通过连续热浸镀工艺在用于热冲压的热处理之前用Zn或Al-Si涂覆
以保护钢基底免受热冲压期间的氧化以及随后的腐蚀侵蚀。虽然USIBOR被广泛用于热冲压并且可以在水冷模具中猝火之后实现1500MPa的拉伸强度，但是USIBOR有许多缺点。一个缺点是包含0.25重量％的C的USIBOR具有差的可焊性。此外，如果水冷模具中的冷却速率缓慢，则USIBOR的显微组织对冷却速率高度敏感并且显示出铁素体或贝氏体形成，因此不能保证整个热冲压件上强度的均匀分布。此外，使用USIBOR的热冲压工艺通常较长并且用于热冲压的昂贵设备的生产率相对较低。此外，拉伸强度大于1500MPa的USIBOR的延展性(例如，延伸率)相对较低。空气淬硬钢也是公知的。例如，WO2006/048009公开了可空气淬硬的钢，以质量％计，其包含0.07％至0.15％C，0.15％至0.30％Si，1.60％至2.10％Mn，0.5％至1.0％Cr，0.30％至0.60％Mo，0.12％至0.20％V，0.010％至0.050％Ti和0.0015％至0.0040％B。该钢可以容易地进行焊接和镀锌。其表现出高的强度，例如屈服强度为750MPa至850MPa，拉伸强度为850MPa至1000MPa。然而，该钢的缺点是使用大量昂贵的元素，例如Mo和V。专利申请公开DE 102 61 210 A1描述了在热压工艺中用于生产汽车部件的另一可空气淬硬的钢合金。该合金以质量％计包含：0.09％至0.13％C，0.15％至0.3％Si，1.1％至1.6％Mn，最多0.015％P，最多0.011％S，1.0％至1.6％Cr，0.3％至0.6％Mo，0.02％至0.05％Al和0.12％至0.25％V。当该钢在模具中淬火时，可以在没有另外淬火的情况下获得上贝氏体组织。该钢表现出的屈服强度为750MPa至1100MPa，拉伸强度为950MPa至1300MPa，并且延伸率为7％至16％。该钢的一个缺点是必须使用大量昂贵Mo和V。未经审查的日本专利申请第2006-213959号提供了一种用于以优良生产率制造热压、高强度钢构件的方法。该方法使用如下钢板：以质量％计包含0.05％至0.35％C，0.005％至1.0％Si，0％至4.0％Mn，0％至3.0％Cr，0％至4.0％Cu，0％至3.0％Ni，0.0002％至0.1％B，0.001％至3.0％Ti，≤0.1％P，≤0.05％S，0.005％至0.1％Al和≤0.01％N，余量是Fe和不可避免的杂质，其中Mn+Cr/3.1+(Cu+Ni)/1.4≥2.5％。该钢板在750℃至1300℃下加热10秒至6000秒，然后在300℃以上的温度下压制成形。在压制之后，将成型产品从该模具中移除并且以0.1℃/秒或更大的冷却速度从1200℃至1100℃冷却至5℃至40℃以得到具有以面积比计60％或更多的
马氏体组织的构件。通过该方法，可以去除在压制模具中淬火的步骤。所获得的构件内部的材料品质变化小，并且构件的形状良好，具有优异的均匀性。未经审查的日本专利申请第2006-212663号提供了制造可成形性优异的热压高强度钢构件的方法。该方法使用如下钢板：以质量％计包含0.05％至0.35％C，0.005％至1.0％Si，0％至4.0％Mn，0％至3.0％Cr，0％至4.0％Cu，0％至3.0％Ni，0.0002％至0.1％B，0.001％至3.0％Ti，≤0.1％P，≤0.05％S，0.005％至0.1％Al和≤0.01％N，余量是Fe和不可避免的杂质，其中Mn+Cr/3.1+(Cu+Ni)/1.4≥2.5。将钢板加热至750℃至1300℃，在此保持10秒至6000秒，并且然后在300℃下压制成形两次或更多次以得到具有以面积比计60％或更多的马氏体组织的构件。所得构件表现出高强度并且在内部材料品质方面小的变化。已知钢的拉伸强度随着C含量增加而增加。然而，C含量的增加降低了可焊性。存在对如下钢板的需求：可热成形、可空气淬硬的高强度钢板，其不包含大量的昂贵元素(例如Mo)，除了在拉伸强度方面的内部变化小之外，还表现出优异的可焊性。
技术实现思路
本专利技术提供了高拉伸强度(800MPa至1400MPa)钢板，其包含(以重量％计)0.04≤C≤0.30，0.5≤Mn≤4，0≤Cr≤4，2.7≤Mn+Cr≤5，0.003≤Nb≤0.1，0.015≤Al≤0.1和0.05≤Si≤1.0。任选地，钢板可包含Ti≤0.2，V≤0.2，Mo<0.3和B≤0.015中的一者或更多者。在Ac3+20℃或高于Ac3+20℃的温度下奥氏体化之后，该钢板可在模具中热成形并且可在该模具中或者在冷却介质(如空气、氮气、油或水)中冷却。该钢的化学组成，特别地2.7重量％至5重量％的Mn+Cr含量使得所成形的钢对冷却速率不敏感并且在不依赖操作与最终冷却/淬火之间的时间延迟的情况下确保整个部件强度的均匀分布。0.003重量％至0.1重量％的Nb含量使得拉伸强度对C量较不敏感并且降低了相同拉伸强度所需的C量。此外，由于C的降低改善了可焊性，Nb的添加实现了与单独使用C相同的高拉伸强度但是具有改善的可焊性。用Zn、Al或Al合金的涂层涂覆钢板可以改善钢板的耐腐蚀性。附图说明将参照以下附图对本专利技术的优选实施方案进行详细描述，其中：图1示出了当C的量为0.06重量％至0.12重量％时，在添加Nb和没有添加Nb的情况下，拉伸强度(MPa)随着不同钢板组成的C的变化；图2示出了当C的量为0.06重量％至0.18重量％时，在具有Nb和没有Nb的情况下，拉伸强度(MPa)随着不同钢板组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢板，所述钢板以重量％计包含：0.04≤C≤0.30，0.5≤Mn≤4，0≤Cr≤4，2.7≤Mn+Cr≤5，0.003≤Nb≤0.1，0.015≤Al≤0.1和0.05≤Si≤1.0，其中所述钢板的拉伸强度的范围为800MPa至1400MPa。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.05 US 61/935,9481.一种钢板，所述钢板以重量％计包含：0.04≤C≤0.30，0.5≤Mn≤4，0≤Cr≤4，2.7≤Mn+Cr≤5，0.003≤Nb≤0.1，0.015≤Al≤0.1和0.05≤Si≤1.0，其中所述钢板的拉伸强度的范围为800MPa至1400MPa。2.根据权利要求1所述的钢板，其中0.06≤C≤0.18。3.根据权利要求1所述的钢板，其中0.08≤C≤0.16。4.根据权利要求1所述的钢板，其中0.2≤Mn≤3.5。5.根据权利要求1所述的钢板，其中0.5≤Mn≤3.0。6.根据权利要求1所述的钢板，其中0.2≤Cr≤3.5。7.根据权利要求1所述的钢板，其中0.5≤Cr≤3.0。8.根据权利要求1所述的钢板，其中3.0≤Mn+Cr≤4.7。9.根据权利要求1所述的钢板，其中3.3≤Mn+Cr≤4.4。...

【专利技术属性】
技术研发人员：法里德·哈桑尼，全贤，妮娜·方斯泰因，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔股份公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU