用于制造奥氏体钢部件的方法及该部件的用途技术

本发明专利技术涉及由具有奥氏体显微组织的材料制成的具有高加工硬化率的部件的制造方法。热处理用于部件(1)的冷加工硬化材料以产生至少一个软化区域(2)，其中通过热处理所述软化区域(2)所需的一部分部件材料，所述软化区域(2)具有高延性和比初始高强度材料低的强度。本发明专利技术还涉及该部件的用途。

Method for manufacturing austenitic steel parts and use of the component

The invention relates to a method for manufacturing parts with high work hardening rate made of materials with austenitic microstructure. The heat treatment is used for the cold working hardening material (1) to produce at least one softening region (2), in which a part of the part material required for the softening region (2) of the heat treatment is obtained, and the softening region (2) has a high ductility and a lower strength than the initial high strength material. The invention also relates to the use of the component.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造奥氏体钢部件的方法及该部件的用途本专利技术涉及具有高加工硬化率的部件的制造方法，并且涉及该部件尤其在汽车、轿车和货车工业中的用途。在运输系统制造中，尤其是在汽车车体制造中，除高强度零件之外需要软区域。较软的且较有延性的材料在通过成形来制造部件的过程中具有好处，如较低的回弹、较低的工具磨损以及在需要复杂零件时达到较高的成形水平。当与高强度钢对比时，采用有延性的材料的部件的寿命期间的好处是更好的疲劳行为、更低的裂纹扩展亲和力以及更好的能量吸收。但是有延性的材料不满足强度水平，该强度水平被要求达到安全标准和所要求的车体刚度。较低强度的材料不得不采用较高厚度来制造，这使它们成本较高并且提高车体重量，而且由此提高CO2排放和按里计的运费(mileage)。EP公开文本2264193A1和US公开文本2012006089A1描述了热成形工艺过程中所谓的定制(tailored)回火与压力硬化(presshardening)工具的回火区域。因此，在改进的热成形工艺过程中通过局部防止(完全)奥氏体化来改进22MnB5钢的铁素体/马氏体显微组织。DE公开文本102008027460A1描述了热成形/压力硬化工艺使可为22MnB5钢或TWIP钢或TRIP钢的起始材料硬化。影响硬化水平的方式是特殊的升温和温度水平。US公开文本2015/0047753涉及采用有延性的钢制备部件的方法，其中将带材或金属片材奥氏体化并淬火来产生至少部分马氏体转变的显微组织并且进一步加热至小于Ac1转变温度的成形温度，同时维持该至少部分马氏体转变的显微组织以便在小于Ac1转变温度的该成形温度下使该材料成形。此外，用金属性涂层涂覆经处理的材料。US公开文本2013048150描述了通过特殊的脱碳退火工艺(使用高锰合金钢的TRIP硬化效应)制备工件的方法，该工件具有跨壁或带材厚度可调节的性质。WO公开文本2014/180456描述了仅采用一种材料(奥氏体轻质结构钢)制备具有不同材料性质的部件的方法。芯部通过特定的成形而达到，其中奥氏体轻质结构钢在转变过程中具有温度依赖性的转变诱发塑性(TRIP)和/或孪晶诱发塑性效应(TWIP)。制造该部件以在高于室温的40-160℃温度期间获得高韧性以及在低于室温的-65℃至0℃温度期间获得高强度。在US公开文本2014328715的制备TWIP和纳米孪晶奥氏体不锈钢的方法中还描述了深冷处理，该不锈钢含有小于0.018重量％的C、0.25-0.75重量％的Si、1.5-2重量％的Mn、17.80-19.60重量％的Cr、24.00-25.25重量％的Ni、3.75-4.85重量％的Mo、1.26-2.78重量％的Cu、0.04-0.15重量％的N，余量为Fe和不可避免的杂质。TWIP(孪晶诱发塑性)效应取决于化学组成、奥氏体显微组织硬化效应和堆垛层错能(20-30mJ/m2)。在TWIP效应中，通过变形孪晶的形成驱使大量变形。当显微组织变得越来越细时孪晶引起高瞬时硬化率值。所得孪晶边界充当晶界并且使钢强化。在大约30％工程应变下硬化率值提高至值0.4，并且然后保持恒定直至均匀伸长率和总伸长率两者都达到50％。例如在CN公开文本103556052中、CN公开文本102312158中、EP公开文本2649214中、KR公开文本20100028310中和KR公开文本20100009222中还描述了制造具有TWIP效应与不同化学组成的钢号的方法。WO公开文本2014/097184涉及具有TWIP效应的奥氏体不锈钢的用途，该钢按重量％计含有0.01-0.50％C、0.001-0.5％Si、6-12％Mn、11-20％Cr、0.01-6.0％Ni、0.01-2.0％Mo、0.01-2.0Co、0.01-6.0％Cu、0.11-0.50％N、0.001-0.5％Nb、0.001-2.0％Al，余量为Fe和不可避免的杂质，用于制造对于能量吸收、结构增强和/或深拉延应用(其中要求耐腐蚀性)而言具有复杂几何形状的汽车部件。现有技术集中于描述如何制备或制造具有TWIP硬化效应的钢和该钢的特定化学分析是什么。尽管WO公开文本2014/097184正好提到钢用于汽车部件的用途，但WO公开文本2014/097184也没有描述如何制造该部件。本专利技术的目的是消除现有技术的缺陷并实现用于制造具有高加工硬化率的部件的改进方法以及该部件尤其在汽车、轿车和货车工业中的用途。本专利申请的基本特征在所附权利要求书中列出。根据本专利技术，在制造部件的方法中材料为具有奥氏体显微组织和具有TWIP(孪晶诱发塑性)、TRIP/TWIP或TRIP(转变诱发塑性)硬化效应的钢。此外，根据本专利技术的材料是满足显微组织效应并且在钢的制造过程中已被特定冷加工硬化的钢。在部件的制造方法中，起始材料为以下形状：片材、卷材、板条(panel)、板材、管材、型材(profile)、铆钉(rivet)或线材，并且根据本专利技术，热处理该材料以产生至少一个软化区域，其中通过在800-1250℃、优选900-1150℃温度范围热处理所述软化区域所需的一部分部件材料，所述软化区域具有高延性和比初始高强度材料低的强度。待用作本专利技术方法中材料的钢具有20-30mJ/m2之间的限定的堆垛层错能，其使得在保持稳定的完全奥氏体显微组织下所需效应可逆。根据本专利技术，具有TWIP硬化效应的钢具有10-25重量％、优选15-20重量％的锰含量，并且满足TRIP显微组织效应的亚稳定奥氏体不锈钢具有4.0-9.5重量％、优选4.5-6.5重量％的镍含量，并且此外将满足TWIP显微组织效应的钢限定为与具有0.4-0.8重量％的合计(C+N)含量的间隙分离的(interstitialdisengaged)氮原子和碳原子合金化。在TWIP效应中，通过变形孪晶的形成驱使大量变形。当显微组织变得越来越细时孪晶引起高瞬时硬化率值。所得孪晶边界充当晶界并且使钢强化。在大约30％工程应变下硬化率值提高至值0.4，并且然后保持恒定直至均匀伸长率和总伸长率两者都达到50％。TRIP效应是指由于施加的应力或应变而在塑性变形过程中亚稳定的残余奥氏体向马氏体的转变。这种性质使具有TRIP效应的不锈钢具有高成形性同时维持优异的强度。通过进行的热处理步骤(例如通过根据本专利技术的退火)，在部件中产生退火区域以便从退火区域中钢的显微组织去除孪晶。因此，退火区域是具有高延性和比初始高强度材料低的强度和硬度的软化区域。当使用加热的成形工具时，可在将材料成形至所需形状的工艺过程中进行根据本专利技术的退火。例如可将根据本专利技术的退火与随后在180-220℃温度范围的炉内的阴极浸渍涂覆硬化组合。还可在两个成形步骤之间进行在制造部件时的退火，在此情况下通过退火而软化的区域被再次成形。对于非常复杂的部件以及对于具有小于0.6mm厚度的薄部件使用具有退火步骤的多重成形。此外，根据本专利技术的退火，可通过电阻、束或电弧焊接工艺与焊接一起实现，可通过感应加热以及通过用电流传导的传导加热实现，可在部件的压力硬化过程中在热处理炉内或者在部件的激光或电子束加工过程中实现。当部件的制造中使用本专利技术的方法时，其在成形工艺过程中减小回弹，以及因为减小的屈服强度而在成形工艺过程中减小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.由具有奥氏体显微组织的材料制成的具有高加工硬化率的部件的制造方法，其特征在于热处理用于部件(1)的冷加工硬化材料以产生至少一个软化区域(2)，其中通过热处理所述软化区域(2)所需的一部分部件材料，所述软化区域(2)具有高延性和比初始高强度材料低的强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.09 EP 15193575.61.由具有奥氏体显微组织的材料制成的具有高加工硬化率的部件的制造方法，其特征在于热处理用于部件(1)的冷加工硬化材料以产生至少一个软化区域(2)，其中通过热处理所述软化区域(2)所需的一部分部件材料，所述软化区域(2)具有高延性和比初始高强度材料低的强度。2.根据权利要求1的方法，其特征在于通过TWIP效应来加工硬化具有10-25重量％、优选15-20重量％的锰含量以及合计(C+N)含量0.4-0.8重量％的氮和碳含量的材料。3.根据权利要求1的方法，其特征在于通过TWIP和TRIP效应的组合来加工硬化该材料。4.根据权利要求1的方法，其特征在于通过TRIP效应来加工硬化具有4.0-9.5重量％、优选4.5-6.5重量％的镍含量的材料。5.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于通过在800-1250℃、优选900-1150℃温度范围的退火来进行热处理。6.根据前述权利要求1-5中任一项的方法，其特征在于将退火与随后在180-220℃温度范围的炉内的阴极浸渍涂覆硬化组合。7.根据前述权利要求1-5中任一项的方法，其特征在于在两个成形步...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·弗洛里奇，S·林德纳，
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