具有改善的表面质量的钢制工件制造技术

本发明专利技术尤其涉及一种钢制工件(1)，其具有边缘区域(2)和核心区域(3)。本发明专利技术的目的为给出一种钢制工件(1)，其达到了尽可能高的近表面强度以及依旧有利的表面特性，尤其在热轧时具有有利的氧化行为，该目的通过使得该钢制工件(1)在边缘区域(2)中形成得比核心区域(3)中更软，并且通过使得总体上钢制工件(1)的合金组分C，Si，Mn，Cr和N的总和大于1.45重量％来解决。

Steel workpiece with improved surface quality

The invention relates in particular to a steel workpiece (1), which has an edge region (2) and a core area (3). The purpose of the present invention is to give a steel workpiece (1), which achieves the highest possible near surface strength and still favorable surface characteristics, especially when hot rolling has favorable oxidation behavior, so that the steel workpiece (1) is formed in the edge region (2) more softer than in the core area (3), and by making the total. The sum of alloy components C, Si, Mn, Cr and N on steel workpiece (1) is greater than 1.45 wt.%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的表面质量的钢制工件
本专利技术涉及一种钢制工件，其具有边缘区域和核心区域。此外本专利技术还涉及根据本专利技术的钢制工件的应用和一种底盘部件，尤其车轮，车轮支架，车轮轴承，车轮悬挂，梁，轴，导臂或者其一部分。
技术介绍
在汽车工业中持续在寻找新的用于降低油耗或者提高续航里程的构想和解决方案。这里，轻质构造被认为是降低汽车重量并由此降低油耗和提高续航里程的重要因素。材料节省可以通过使用具有提高强度的材料来达到。轻质构造对于底盘部件特别重要，底盘部件是不经减震的车辆质量的一部分。这些组件在运行中却经受强烈波动摆动的交变应力，由此同时希望这些组件具有高的疲劳强度。一个将不同特性统一在一个构件中的可能的构想是使用复合材料。由现有技术中，例如由DE102008022709A1中例如已知利用辊轧包层生产的具有三个层的多层复合材料的应用。为了满足在底盘领域所必需的要求，尤其对于高运行强度的要求，建议设定外层由可成型的钢合金FB-W600制成并且中间层由FeMn钢制成，其中外层分别占总厚度的30％。然而存在这样的问题，即从在底盘领域中有广泛应用的微合金钢出发，强度的提高会导致钢的加工受到负面影响。例如，材料的氧化行为可如此变化，使得在热轧中例如由于氧化麻点出现对热轧带材表面质量不利的影响。但研究表明，材料表面上的高强度和质量却特别重要。尤其是在工作条件下出现波动的负载的应用中，材料表面中的缺陷会导致过早的失效。出于这个原因，在这种构件中对所使用材料的表面质量提出了非常高的要求。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的目的在于提供一种工件，一种应用和一种底盘构件，其可以达到尽可能高的近表面强度但依旧可以达到有利的表面特性，尤其是在热轧时有利的氧化行为。该目的在这种钢制工件中这样解决，即使得该工件在其边缘区域中形成得比在核心区域中更软并且使得该钢制工件的合金组分C，Si，Mn，Cr和N的总和总体大于1.45重量％。合金组分C，Si，Mn，Cr和N对钢合金有提高强度的影响。但可以看到，当设定该组合金组分合计大于1.45重量％时，可以在核心区域中达到所必需的近表面强度，但尽管这样还是能够设置足够软的边缘区域，以达到该钢制工件改善的表面质量。总体上钢制工件的合金组分的总和的意思是在全面地或者宏观平均地看待包括核心区域和边缘区域的整个钢制工件中的浓度。局部地或者微观来看，尤其可以在边缘区域中设定低于1.45重量％的这些提高强度的合金元素的浓度并在核心区域中设定高于1.45重量％的浓度。总体上或宏观来看该浓度却高于1.45重量％。通过将该钢材划分为较硬的核心区域和与其相比较软的边缘区域结合合金组分C，Si，Mn，Cr和N相对高的最低浓度可以由此避免工件或者由其生产的构件过小的疲劳强度，而尽管如此依旧能够确保在热轧中有关氧化行为的有利的表面特性。这里，可尤其如此设定边缘区域，使得由该钢制工件生产的构件的特性基本通过核心区域来决定。与现有技术中的构想相反，可以看到，边缘区域不必设置为一定会对之后的构件产生决定性影响的功能性层。而是可以如此设计边缘区域，使得其特性虽然在制造(例如热轧)中是有利的，但随后在由该钢制工件生产的构件中基本不再有任何作用。这例如可以通过几何形状，尤其是边缘区域小的厚度来到达，由此，之后的构件的特性基本由核心层来决定。该钢制工件在边缘区域中形成得比核心区域中软的意思尤其是，该钢制工件在边缘区域中具有比在核心区域中更高的断裂延伸率，更小的抗拉强度和/或较小的屈服极限。边缘区域尤其可视为钢制工件的表面区域。边缘区域由此构成了钢制工件的软的覆层。该钢制工件尤其可以是半成品，坯件，扁钢产品，例如钢板或者钢带，或者也可以是构件。原则上可行的是，该钢制工件另外还在一面上或者两面上都具有有机的或无机的涂层，该涂层额外地施加在软的边缘区域上。根据符合本专利技术的钢制工件的一个设计方案，钢制工件的合金组分C，Si，Mn，Cr和N的总和总体上尤其小于4.5重量％，优选小于4.0重量％，特别优选小于3.5重量％是特别有利的。虽然可以通过提高增加强度的合金组分来达到对于疲劳强度有利的强度提升。但通过将钢制工件增加强度的合金组分特别优选限制在小于3.5重量％避免了边缘区域中过高的强度并由此避免了例如在制造中由氧化麻点引起的表面质量的劣化。关于一方面高强度以及同时高的表面质量方面，特别有利的是，钢制工件的重量％为单位的下列合金组分中的一个或多个总体上限制如下：0.05≤C≤0.5；0.06≤Si≤1.5；0.5≤Mn≤3.0；P≤0.03；S≤0.03；Al≤2.0；Cr≤1.5；Cu≤0.5；Mo≤0.5；N≤0.01；Ni≤0.5；Nb≤0.2；Ti≤0.5；V≤0.1；B≤0.1；As≤0.01；Sn≤0.05；C≤0.02Ca≤0.01。如前所述，钢制工件可局部地在不同区域中具有更高的或更低的浓度。决定性的是关于该钢制工件的各个条件限制总体上得到满足。根据符合本专利技术的钢制工件的另一个优选的设计方案，合金组分C，Si，Mn，Cr和N在边缘区域中的总和尤其大于0.01重量％，优选大于0.05重量％，特别优选大于0.1重量％和/或小于1.35重量％。通过增强强度的合金组分在边缘区域中总和的最小量避免了整个钢制工件强度过于强烈的减小，而通过限制增强强度的合金组分总和的最大含量避免了边缘区域中过高的强度，由此可以在制造时提供足够软的覆层。根据符合本专利技术的钢制工件的另一个优选的设计方案，合金组分C，Si，Mn，Cr和N在核心区域中的总和大于1.7重量％和/或尤其小于4.8重量％，优选小于4.3重量％，特别优选小于3.8重量％。通过增强强度的合金组分在核心区域中的总和最小量可以总体达到钢制工件足够高的强度，由此该钢制工件尤其适用于经受交变应力的构件。同时可以通过限制增强强度的合金组分在核心区域中的总和避免软的边缘区域的正面特性由于过高的近表面强度而受到损害。根据符合本专利技术的钢制工件的另一个优选的设计方案，该钢制工件的边缘区域由设置在核心区域两面上的边缘层构成。通过在两面上设置形成得更软的边缘区域可以达到由该钢制工件生产的构件的特别高的疲劳强度，这尤其在底盘部件中是必需的，因为在制造时，通过两面上都软的覆层能够在两面上都得到高的表面质量。原则上可行的是，将设置在两面上的边缘区域形成为不同的。但根据符合本专利技术的钢制工件的另一个设计方案，当将设置在核心层两面上的边缘层在其厚度和/或组成方面构建为基本一致时是有利的。钢制工件的对称构造一方面促使钢制工件的特性更加均一并且另一方面使得生产过程更加简单。根据符合本专利技术的钢制工件的另一个特别优选的设计方案，设置在核心区域两面上的边缘层分别具有小于钢制工件总厚度10％的，优选小于5％的厚度。到目前为止人们一直认为必需设置相对厚和软的表面层以例如在热轧时对表面特性提供足够的保护。但可以看到，以相对薄的边缘层就能够过程可靠的达到通过避免氧化麻点来实现高质量的带材表面。此外，这还有这样的优势，即可以同时获得高的近表面强度。边缘层的厚度优选分别为钢制工件总厚度的3％到5％之间，或者6％到8％之间。在厚度为3％到5％，尤其约4％时，可以达到特别近表面的强度。当厚度为6％到8％之间，尤其约7％时，边缘区域也相应形成得更宽，由此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钢制工件，所述钢制工件具有边缘区域(2)和核心区域(3)，其中所述钢制工件(1)在其边缘区域(2)中形成得比在其核心区域(3)中更软，并且所述钢制工件(1)的合金组分C，Si，Mn，Cr和N的总和总体大于1.45重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.钢制工件，所述钢制工件具有边缘区域(2)和核心区域(3)，其中所述钢制工件(1)在其边缘区域(2)中形成得比在其核心区域(3)中更软，并且所述钢制工件(1)的合金组分C，Si，Mn，Cr和N的总和总体大于1.45重量％。2.根据权利要求1所述的钢制工件，其中所述钢制工件(1)的合金组分C，Si，Mn，Cr和N的总和总体上小于4.5重量％。3.根据权利要求1或2所述的钢制工件，其中合金组分C，Si，Mn，Cr和N在所述边缘区域(2)中的总和大于0.01重量％和/或小于1.35重量％。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的钢制工件，其中合金组分C，Si，Mn，Cr和N在所述核心区域(3)中的总和大于1.7重量％和/或小于4.8重量％。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的钢制工件，其中所述钢制工件(1)的边缘区域(2)由设置在所述核心区域(3)两面上的边缘层(2)构成。6.根据权利要求5所述的钢制工件，其中将设置在所述核心区域(3)两面上的所述边缘层(2)在其厚度和/或组成方面构建为基本一致。7.根据权利要求5或6所述的钢制工件，其中设置在所述核心区域(3)两面上的所述边缘层(2)分别具有小于所述钢制工件(1)总厚度10％的，优选小于5％的厚度。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的钢制工件，其中所述钢制工件(1)的抗拉强度Rm总体上大于700MPa，优选大于800MPa，更加优选大于900MPa，特别优选大于1000MPa...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨沙·西科拉，延斯乌尔里克·贝克尔，斯特凡·米斯洛维奇，梅拉妮·丁特，大卫·皮耶罗纳克，托尔斯滕·贝尔，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE