本发明专利技术涉及用于在奥氏体化之后通过热成形来制造部件的钢。以重量％计，钢由如下组成：小于或等于0.2％的碳(C)、小于或等于3.5％的硅(Si)、1.5‑16.0％的锰(Mn)、8.0‑14.0％的铬(Cr)、小于或等于6.0％的镍(Ni)、小于或等于1.0％的氮(N)、小于或等于1.2％且满足式Nb＝4x(C+N)的铌(Nb)、小于或等于1.2％的钛(Ti)以满足Ti＝4x(C+N)+0.15，以及其它任选的小于或等于2.0％的钼(Mo)、小于或等于0.15％的钒(V)、小于或等于2.0％的铜(Cu)、小于0.2％的铝(Al)、小于或等于0.05％的硼(B)，其余是不锈钢中含有的可避免的杂质和铁。本发明专利技术还涉及车辆运输组件和压力容器或管中的钢。
Steel for the manufacture of parts by hot forming and the use of the parts
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过热成形制造部件的钢以及该部件的用途本专利技术涉及用于通过热成形来制造部件的钢、优选不锈钢。本专利技术还涉及该部件的用途。热成形过程或通常所谓的压制硬化能够与可热成形材料一起实现汽车工业的CO2排放目标，实施主动轻量化并同时提高乘客安全性。热成形被定义为如下过程：在该过程中，将具有铁素体或马氏体微观结构的合适钢板加热最高至奥氏体化温度，并在奥氏体化温度下保持规定的彻底硬化时间。此后，以规定的冷却速率进行淬火加工步骤。此外，该方法包括：从炉中取出材料和将材料转移到热成形工具中。在工具中，使材料成形为目标部件。取决于材料组成，工具必须进行主动冷却。使冷却速率导向为产生材料的马氏体硬化结构的值。用这种方法制造的部件具有高拉伸强度以及非常低的延展性和低能量吸收潜力。这种部件用于乘用车柱、槽(channel)、座椅横梁或踏脚板(rockerpanel)中的安全和碰撞相关部件。可热处理的钢(例如与锰和硼合金化的22MnB5)用于汽车工业中的热成形。该合金经过压制硬化后获得了机械性质，如1050MPa的屈服强度，1500MPa的拉伸强度并且断裂伸长率A80＝5-6％，当材料厚度为1.5毫米时，奥氏体化温度为925℃，保持时间6分钟，并且规定的冷却速率为27K/秒，并且另外从炉子转移到热成形工具的转移时间为7至最高达10秒。用于热成形的初始微观结构是铁素体或铁素体马氏体，并且微观结构通过热成形转变成马氏体硬化结构。如果需要其它机械性质，则仅对一些部件部分或仅局部调整其它类型的微观结构转变。然后改变加热速率或冷却速率。改变微观结构的其它进展在文献中称为定制回火。在现有技术中通过热成形制造的部件分别表现出高硬度和高拉伸强度，但伸长率低。因此，缺点是低延展性、脆性断裂性质以及脆性部件失效连同低缺口抗冲强度，特别是在突然的、动态、循环和冲击载荷下的低能量吸收潜力。除高能量吸收之外，安全相关碰撞组件同时需要低入侵水平。此外，材料在热成形后提供的可弯曲性不充足，这排除了通过冷成形操作对部件进行后处理的选择。另外，在马氏体起始温度(Ms)下(例如根据计算规则，对于钢22MnB5为390℃至415℃)的热修整仅限制性地对现有技术的可热处理钢可行。可以作为在热成形期间该材料加工稳定性的另一个缺点指出的是非空气硬化钢的性质。这意味着必须强制遵守临界冷却速率才能获得完全转变的硬化结构。这必须通过冷却剂通道由热成形工具来采用，这使得工具明显更贵。而且，必须相应地构造工具涂层。否则，在时钟频率期间的经加热工具(up-heatedtool)的情况下，即使仅在局部，也会出现具有铁素体、贝氏体或珠光体微观结构的较软组件，并以不利的方式改变所获得部件的性质，即，不具有碰撞相关部件的所需硬度或强度。在冷却过程期间，在可以从热成形工具中取出部件之前，必须使马氏体最终温度Mf下降(undercut)。这对于确保马氏体完全转变是必要的。但是该限制导致循环时间显著减少，因此是与冷成形制造相比的主要经济缺陷。另一个缺点是需要额外的表面涂层以保护材料在热成形期间不会结垢，并且在部件寿命期间保护材料不会腐蚀。可热处理的钢因为其合金化体系而不能满足腐蚀要求，特别是乘用车中的湿腐蚀。在进一步的部件加工和寿命期间，不能容忍垢层。为了避免板坯表面的缺点，WO公开2005/021822描述了一种基于锌和镁的阴极抗腐蚀体系。不同的是，WO公开2011/023418提出了一种具有锌和镍的主动抗腐蚀体系。此外，由EP公开1143029获知具有锌和铝的表面涂层，并且EP公开1013785限定了基于铝和硅的阻垢表面涂层。WO公开2006/040030中提及了具有基于SiO2的颗粒的有机基质。在这些所有类型的涂层中，层厚调整为8微米至最高35微米。此外，所有这些涂层在热成形过程中具有有限的温度稳定性，这一方面导致了热成形具有有限的工艺窗口，另一方面在奥氏体化过程期间导致不期望的涂层熔化危险。后一方面导致辊底式炉中发生辊破裂的损坏情况，因为陶瓷辊被表面涂层的液相污染。对于一些涂层，由于在第一步中的扩散过程以及随后进行的所考虑的热成形过程，因此需要限定的适度加热曲线来构建耐热中间层。因此，目前尚无法使用采用感应或传导方法的节能减排的快速加热技术。现有技术中用于热成形的可热处理钢和这些钢的表面涂层在其可焊性方面显示出其它显著缺点。对于可热处理钢的热连接过程，可以在热影响区(HAZ)中检测到普通软化。通常，可热处理钢的合金元素(例如碳或硼)阻碍了可焊性。此外，高强度性质导致氢脆化的危险增加，并且随后还存在更高的应力。应力与马氏体硬化结构和氢吸收合力作用。由于在热成形期间露点不足(underrun)或者在对硬化部件进行加工期间进行焊接，氢的吸收可能源于炉加工。由于焊接过程中的熔融相，来自表面涂层的元素(例如铝或硅)可以插入焊缝中。结果导致了脆的、强度降低的金属间AlFe或AlFeSi相。相反，如果表面涂层是锌基的，则在焊接期间会产生低熔锌相，并且由于液态金属脆化而影响裂纹。进一步的进展旨在使硬化和成形过程分离。在第一步中，所谓的预调节使带材或片材奥氏体化和淬火，代替具有部分马氏体转变微观结构的压制硬化。在后续步骤中，可以用低于AC1转变温度的温度使带材或片材形成为部件。美国公开2015047753A1和DE公开102016201237A1描述了在部件制造期间减少CO2排放的这种替代性加工方式。WO公开2010/149561涉及作为用于热成形的材料组的不锈钢。示出了铁素体不锈钢，例如1.4003，铁素体马氏体不锈钢，例如1.4006和马氏体不锈钢，例如1.4028或1.4034。作为特殊形式，提到了最高达6重量％的镍合金马氏体不锈钢。合金元素镍使得抗腐蚀性提高，并且用作奥氏体相形成素。对于这些不锈钢，在该WO公开2010/149561中描述了具有空气硬化性质的一般优点。热成形后可达到的硬度与碳含量的水平有关。对与成形程度相关的奥氏体化温度水平进行区别，建议在高于Ac3的奥氏体化温度下的高成形程度，以防止沉淀的碳化物的负面影响。这些可热成形的不锈钢的缺点首先是高奥氏体化温度，例如1.4304为1150℃。该温度大多超过用于汽车热成形部件的炉的可能温度。为了达到高延展性水平，随后的退火过程是必要的，而这降低了经济效率。此外，碳含量大于0.4重量％的马氏体不锈钢通常被分类为不可焊接的。高碳含量导致在焊接期间的典型冷却速率达到结构转变，并且硬化裂纹和热影响区脆化的倾向高。在热敏区中焊接后，与铬相关的高碳含量会使抗晶间腐蚀性显著下降。此外，固溶退火温度取决于合金化，对于该材料组为400至800℃，在低于固溶退火温度下，由于铬富集碳化物(如Cr23C6)的偏析，可以检测到局部消耗区。相对于具有晶粒的区域，促进在晶界上形成核。对于化学和机械载荷的组合，可导致具有晶间裂纹路径的应力腐蚀开裂。本专利技术的目的是消除现有技术的缺点，并且获得改进的钢，优选不锈钢，以用于通过热成形方法来制造具有高强度、高伸长率和延展性的部件。在所附权利要求中列出了本专利技术的必要特征。根据本专利技术，在热成形工艺中使用的钢是具有规定的多相微观结构的压制硬化钢，由此，期望在热成形之后具有规定的奥氏体含量能够实现良好的延展性、能量吸收和弯曲本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在奥氏体化后通过热成形制造部件的钢，其特征在于，以重量％计，钢由如下组成：小于或等于0.2％的碳(C)、小于或等于3.5％的硅(Si)、1.5‑16.0％的锰(Mn)、8.0‑14.0％的铬(Cr)、小于或等于6.0％的镍(Ni)、小于或等于1.0％的氮(N)、小于或等于1.2％且满足关系式Nb＝4x(C+N)相关的铌(Nb)、小于或等于1.2％且满足Ti＝4x(C+N)+0.15的钛(Ti)，以及其它任选的小于或等于2.0％的钼(Mo)、小于或等于0.15％的钒(V)、小于或等于2.0％的铜(Cu)、小于0.2％的铝(Al)、小于或等于0.05％的硼(B)，其余是铁和不锈钢中含有的可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.10 EP 17155557.61.一种用于在奥氏体化后通过热成形制造部件的钢，其特征在于，以重量％计，钢由如下组成：小于或等于0.2％的碳(C)、小于或等于3.5％的硅(Si)、1.5-16.0％的锰(Mn)、8.0-14.0％的铬(Cr)、小于或等于6.0％的镍(Ni)、小于或等于1.0％的氮(N)、小于或等于1.2％且满足关系式Nb＝4x(C+N)相关的铌(Nb)、小于或等于1.2％且满足Ti＝4x(C+N)+0.15的钛(Ti)，以及其它任选的小于或等于2.0％的钼(Mo)、小于或等于0.15％的钒(V)、小于或等于2.0％的铜(Cu)、小于0.2％的铝(Al)、小于或等于0.05％的硼(B)，其余是铁和不锈钢中含有的可避免的杂质。2.如权利要求1所述的钢，其特征在于，所述钢含有0.08-0.18％的碳(C)。3.如权利要求1或2所述的钢，其特征在于，所述钢含有小于或等于2.0％的硅(Si)。4.如权利要求1、2或3所述的钢，其特征在于，所述钢含有2.0-7.0％的锰(Mn)。5.如前述权利要求中任一项所述的钢，其特征在于，所述钢含有9.5-12.5％的铬(Cr)。6.如前述权利要求中任一项所述的钢，其特征在于，所述钢含有小于或等于0.8％的镍(Ni)。7.如前述权利要求中任一项所述的钢，其特征在于，所述钢含有0.05-...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·斯可勒克，S·林德纳，
申请(专利权)人：奥托库姆普联合股份公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI
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