由金属性复合材料制成的部件和通过热成形制造部件的方法技术

本发明专利技术提供了由具有高耐腐蚀性和耐结垢性的金属性复合材料制成的部件。所述金属性复合材料包含作为芯部材料(1,11,21,32)的未涂覆的可硬化钢，在其表面上使用耐热不锈钢得到耐腐蚀性和耐结垢性的层(2,13,22,31)，并且对于芯部材料(1,11,21,32)，屈服强度Rp0.2为至少1000MPa，且拉伸强度Rm为至少1500MPa，和对于层状材料(2,13,22,31)在空气中的临界耐结垢温度为至少850℃。

Component made of metal composite material and method for manufacturing parts by hot forming

The invention provides a component made of metal composite material with high corrosion resistance and scaling resistance. The metallic composite material contains an uncoated hardened steel as a core material (1,11,21,32), and a corrosion resistant and scaling resistant layer (2,13,22,31) is obtained on the surface with a heat-resistant stainless steel, and for the core material (1,11,21,32), the yield strength Rp0.2 is at least 1000MPa, and the tensile strength Rm is at least 1500MPa, and the tensile strength is at least 1500MPa, and the tensile strength is at least 1500MPa, and the tensile strength is at least 1500MPa, and the tensile strength is at least 1500MPa, and The critical scaling resistance of layered materials (2,13,22,31) in air is at least 850 degrees Celsius.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由金属性复合材料制成的部件和通过热成形制造部件的方法本专利技术涉及由具有高度耐腐蚀性和耐结垢性的金属性复合材料制成的部件。本专利技术还涉及通过热成形制造由金属性复合材料制成的部件的方法。伴随着对欧洲二氧化碳排放法规的关注，其追求在2020年客车的二氧化碳排放量的大幅减少，轻量化努力成为制造汽车的关键问题。降低汽车车身重量而不整体改变汽车结构的一种方法是设置超高强度材料和因此薄材料取代厚壁片材。通过使用这种高强度材料同时提高乘客安全性，并帮助汽车制造商满足安全标准。一种超高强度材料是所谓的热成形钢。热成形在过去的十年中一直是汽车车身设计中的重要制造方法。由在加工过程中成形非常复杂的零件的能力所带来的好处，几乎没有回弹，并且在最终硬化部件中具有直至高强度的尺寸稳定性。由可硬化钢制成的典型部件是a柱和b柱、门侧撞击梁或地板下通道。一般来说，将从热轧或冷轧带材切割的板材或片材在材料的奥氏体化温度(Ac1)(例如在辊式加热炉中)加热，然后保持在该温度以均热整个材料厚度，然后放入成形工具中。在成形工具中，由于在室温下与冷工具表面的接触，加热的板材或片材成形为复杂部件并同时冷却。由于材料限定的冷却速率，该材料获得马氏体硬化组织。当零件在马氏体起始温度(Ms)下冷却时，将会打开工具，零件可从该工具中取出。尽管用于热成形的材料有很大的好处，但是还存在一些缺点，例如结垢或腐蚀耐受性，尤其是在客车的湿润腐蚀区域。已经尝试减少这些缺点。减少这些缺点的一种方法是特殊涂层。从WO公开2005021822A1已知用锌/镁的阴极腐蚀防护，从WO公开2011023418A1已知用锌/镍的主动腐蚀防护，从EP专利申请1143029A1已知用锌/铝的腐蚀防护，从EP专利申请1013785A1已知用铝/硅的结垢防护，并且在WO出版物2006040030A1中描述了具有含铝颗粒的SiO2基的有机基质。所有的涂层都具有8至35μm的层厚度，并且通过电镀、电解、物理气相沉积(PVD)或喷涂进行施涂。将不同片材的性能结合在一起的一种常用方法是制造单一片材的多层复合材料。EP专利申请2050532A1中描述了所谓的多层片材。该专利结合了多个钢片材层，其中在一侧上的是具有高强度但低延展性的层，在另一侧是具有低强度但高延展性的层。每层具有至多125μm的厚度，并且层的数量为至少5。WO公开2008138729A1描述了一种多层复合部件，其将软芯部材料与高强度层结合，并且表面层具有良好的可涂漆性和外皮质量。WO公开2012/146384涉及一种可热成形的钢带材，其包含钢基材和在钢基材的两侧之一上的耐氧化金属性包覆层。钢基材是含有小于1.0重量％铬的碳钢，并且耐氧化金属性层是选自马氏体不锈钢、铁素体不锈钢或奥氏体不锈钢的不锈钢。但是，优选的耐氧化包覆层由钛、铝或铜制成。此外，包覆层非常薄，最大30微米，因此在部件制造期间难以与其他材料焊接。在这样的不同组合中，由于液态铜相，脆性行为将导致焊接中的缺陷，如碳化钛、不同的FeAl相或热裂纹。总之，由于不同的物理特性如热膨胀或热传导，通过典型的汽车焊接方法(如电阻点焊)来产生焊缝将是重要的。美国专利2874082描述了一种具有空气硬化热作碳钢的芯部和奥氏体不锈钢涂层的复合部件。选择奥氏体不锈钢作包覆层，以使奥氏体不锈钢具有与芯部钢基本相似的强度值。工作温度范围低，最高约1000°F，即约538℃。JP专利公开2001219701A和美国专利申请2011227400A1描述了三层钢复合材料在机动车辆的盘式制动轮中的使用。WO公开2009135779A1描述了用于汽车部件的三层钢复合材料的用途，其中复合材料包含作为芯部材料的软材料和用于表面层的高强度材料。FR专利申请2323492A1描述了一种在碳钢上镀覆两个铬-镍钢块的制造方法。描述了如何通过焊接然后用多个活塞轧制来固定板材的方式。EP专利申请1690606A1中描述了描述多层钢复合材料的制造方式的另一专利申请，该方法涉及辊轧包覆的热轧带材的生产。特别提到腐蚀表面预处理的不同可能性以将不同的板材放在一起，例如酸洗、蚀刻、刷涂、抛光、研磨、砂磨、喷丸、喷砂、碾磨或展平(planning)等。WO公开2008107082A1描述了一种使用含水溶液的化学处理来改善不锈钢的温度和腐蚀耐受性的方法。该方法适用于非耐热和不耐结垢的不锈钢1.4301和1.4016。典型的可硬化材料是锰硼合金钢。由专利WO2010149561A1已知可硬化不锈钢。本专利技术的目的是消除现有技术的一些缺点，并得到由具有高耐腐蚀性和耐结垢性的金属性复合材料制成的部件以及通过热成形进行制造的方法。本专利技术的基本特征在所附权利要求书中列出。根据本专利技术的用于部件的金属性复合材料由芯部材料构成，该芯部材料在外表面上覆盖有层状材料。该金属性复合材料含有未涂覆的可硬化钢作为芯部材料，在其表面上使用耐热不锈钢作为未涂覆的可硬化钢的层状材料得到耐腐蚀性和耐结垢性的层。在根据本专利技术的金属性复合材料中对芯部材料进行热成形工艺之后的机械值优选使得屈服强度Rp0.2为至少1000MPa并且拉伸强度Rm为至少1500MPa。可硬化芯部材料的化学组成优选为按质量百分比计：至多0.48％的C、至多0.4％的N、至多18％的Cr、优选10.5-18％的Cr、至多8％的Ni、至多18％的Mn、至多3.0％的Mo、至多1.0％的Si、至多0.65％的Cu、至多0.005的B，余量为Fe和不可避免的杂质。芯部材料可以基于1.4034马氏体不锈钢，其按质量百分比计具有化学组成：0.4-0.52％的C、14.0-15.5％的Cr、0.95-1.25％的Mn，余量为Fe和不可避免的杂质。芯部材料还可以基于1.4006马氏体不锈钢，其按质量百分比计具有化学组成：0.07-0.18％的C、11.0-13.5％的Cr、0.95-1.25％的Mn，余量为Fe和不可避免的杂质。芯部材料的一种替代是1.4028马氏体不锈钢，其按质量百分比计包含0.25-0.35％的C、12.0-14.0％的Cr，余量为Fe和不可避免的杂质。芯部材料按质量％计可具有化学组成：0.220-0.245％的C、0.15-0.25％的Si、1.05-1.55％的Mn、0.002-0.004％的B、余量为Fe和不可避免的杂质，该化学组成代表1.5528碳钢。根据本专利技术的层状材料是具有在空气中具有至少850℃的临界耐结垢温度的不锈钢，并且该层状材料对于铁素体不锈钢具有至少30MPa的高温强度和对于奥氏体不锈钢具有至少90MPa(在900℃的温度下)。层状材料可以是按质量％计包含18-25％的Cr、10-19％的Ni、Mn≥0.5％和Si≥0.4％的奥氏体耐热不锈钢。层状材料也可以是按质量％计包含13-18％的Cr、Mn≥0.5％、Si≥1.0％和C≤0.1％的铁素体耐热不锈钢。特别地，奥氏体不锈钢非常适合与可热处理的钢进行焊接。层状材料是厚220毫米的板坯上厚度为至多55毫米的热轧带材或热轧板材的形状。在热轧带材的情况下，层状材料和芯部材料之间的相互厚度比率为总厚度的至多50％。层状材料也可以是厚度为至多2.5mm的冷轧带材的形状。在冷轧带材的情况下，对于厚度为160mm的板坯，层状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.由具有高耐腐蚀性和耐结垢性的金属性复合材料制成的部件，其特征在于所述金属性复合材料包含作为芯部材料(1,11,21,32)的未涂覆的可硬化钢，在其表面上使用耐热不锈钢得到耐腐蚀性和耐结垢性的层(2,13,22,31)，并且对于芯部材料(1,11,21,32)，屈服强度Rp0.2为至少1000MPa，且拉伸强度Rm为至少1500MPa，和对于层状材料(2,13,22,31)在空气中的临界耐结垢温度为至少850℃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.30 EP 15192262.21.由具有高耐腐蚀性和耐结垢性的金属性复合材料制成的部件，其特征在于所述金属性复合材料包含作为芯部材料(1,11,21,32)的未涂覆的可硬化钢，在其表面上使用耐热不锈钢得到耐腐蚀性和耐结垢性的层(2,13,22,31)，并且对于芯部材料(1,11,21,32)，屈服强度Rp0.2为至少1000MPa，且拉伸强度Rm为至少1500MPa，和对于层状材料(2,13,22,31)在空气中的临界耐结垢温度为至少850℃。2.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，所述芯部材料(1,11,21,32)的化学组成按质量％计为至多0.48％的C、至多0.4％的N、至多18％的Cr、优选10.5-18％的Cr、至多8％的Ni、至多18％的Mn、至多3.0％的Mo、至多1.0％的Si、至多0.65％的Cu、至多0.005％的B，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的部件，其特征在于，所述层状材料(2,13,22,31)为按质量％计含有18-25％的Cr、10-19％的Ni、Mn≥0.5％和Si≥0.4％的奥氏体耐热不锈钢。4.根据权利要求1或2所述的部件，其特征在于，所述层状材料(2,13,22,31)为按质量％计含有13-18％的Cr、Mn≥0.5％、Si≥1.0和C≤0.1％的铁素体耐热不锈钢。5.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述层状材料(2,13,22,31)为在厚220mm的板坯上的厚度为至多55mm的热轧带材或热轧板材的形状，并且层状材料(2,13,22,31)与芯部材料(1,11,21,32)之间的相互厚度比率为总厚度的至多50％。6.根据前述权利要求1-4中任一项所述的部件，其特征在于，所述层状材料(2,13,22,31)为厚至多2.5mm的冷轧带材或热轧板材的形状，并且所述层状材料(2,13,22,31)和芯部材料(1,11,21,32)之间的相互厚度比率为至多3.2％。7.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述层状材料(2,13,22,31)和所述芯部材料(1,11,21,32)之间的热传导率的相互比率为至多2。8.一种用于制造由具有高耐腐蚀性和耐结垢性的金属性复合材料制成的部件的方法，其特征在于，将未覆盖的可硬化钢的芯部材料(1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·布鲁克纳，T·弗洛里奇，T·奈恩特威格，J·斯克尔莱克，S·林德尔，
申请(专利权)人：奥托库姆普有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI