用于制造压制硬化部件的钢板、具有高强度和碰撞延性的组合的压制硬化部件及其制造方法技术

用于制造压制硬化部件的钢板、通过使所述钢板热成型获得的压制硬化钢部件、及其制造方法，所述钢板具有包含以下的组成：0.15％≤C≤0.22％，3.5％≤Mn<4.2％，0.001％≤Si≤1.5％，0.020％≤Al≤0.9％，0.001％≤Cr≤1％，0.001％≤Mo≤0.3％，0.001％≤Ti≤0.040％，0.0003％≤B≤0.004％，0.001％≤Nb≤0.060％，0.001％≤N≤0.009％，0.0005％≤S≤0.003％，0.001％≤P≤0.020％；具有由小于50％的铁素体、1％至20％的残余奥氏体、渗碳体组成的显微组织，使得大于60nm的渗碳体颗粒的表面密度低于10^7/mm2，补余部分由贝氏体和/或马氏体组成，残余奥氏体的平均Mn含量为至少1.1*Mn％。1.1*Mn％。1.1*Mn％。

【技术实现步骤摘要】
用于制造压制硬化部件的钢板、具有高强度和碰撞延性的组合的压制硬化部件及其制造方法
[0001]本专利技术专利申请是申请日为2018年6月1日、申请号为 201880042276.2、专利技术名称为“用于制造压制硬化部件的钢板、具有高强度和碰撞延性的组合的压制硬化部件、及其制造方法”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及热成型以生产部件并通过由将部件保持在压制工具中实现的冷却步骤而压制硬化的钢板。这些部件用作机动车辆中的用于防侵入或能量吸收功能的结构元件。这样的部件还可以用于例如制造农业机械用工具或部件。

技术介绍

[0003]在这样的类型的应用中，期望生产高机械强度、高耐冲击性、良好的耐腐蚀性和尺寸精度相结合的钢部件。在试图显著减小车辆重量的汽车工业中，这种组合是特别期望的。车辆部件例如防侵入部件和结构部件，特别是前纵梁或后纵梁、车顶纵梁和B柱、底盘部件例如下控制臂、发动机支架以及有助于机动车辆安全性的其他部件例如保险杠、车门或中柱加强件，更是特别需要这些特性。这种重量减轻可以特别由于使用具有马氏体或贝氏体
‑
马氏体显微组织的钢部件而实现。
[0004]在现有技术出版物FR 2 780 984和FR 2 807 447中描述了这种类型的部件的制造，根据该出版物，将在用于热处理的钢板中切割并预涂覆有金属或金属合金的坯件在炉中加热然后使其热成型。在进行成型之后将部件保持在工具中使得可以实现快速冷却，从而导致形成具有非常高的机械特性的硬化显微组织。这种方法称为压制硬化。
[0005]由此获得的部件的机械特性通常通过拉伸强度和硬度测试来评估。因此，以上引用的文献公开了这样的制造方法：其允许从在加热和快速冷却之前的初始拉伸强度TS为500MPa的钢坯开始实现1500MPa的拉伸强度TS。
[0006]然而，某些经硬化和涂覆的部件的使用条件不仅要求高水平的拉伸强度TS，而且要求良好的延性。部件的延性例如通过测量总伸长率来评估。例如，通过FR 2 780 984的制造方法获得的部件虽然具有高拉伸强度，但总伸长率仍低于6％。
[0007]因此，在EP 2 137 327中提出了一种用于由钢坯制造压制硬化部件的方法，该钢坯的组成包含：0.040％至0.100％C，0.80％至2.00％Mn，<0.30％ Si，<0.005％S，<0.030％P，0.01％至0.070％Al，0.015％至0.100％Al， 0.030％至0.080％Ti，<0.009％N，<0.100％Cu、Ni、Mo，<0.006％Ca。在压制硬化之后，可以获得高于500MPa的拉伸强度和至少15％的总伸长率。然而，由于作为等轴铁素体的显微组织的性质，不可能实现非常高的拉伸强度水平。
[0008]此外，文献EP 1 865 086公开了一种钢组成，其包含：0.1％至0.2％C， 0.05％至0.3％Si，0.8％至1.8％Mn，0.5％至1.8％Ni，<0.015％P，<0.003％ S，0.0002％至0.008％B，任选地0.01％至0.1％Ti，任选地0.01％至0.05％ Al，任选地0.002％至0.005％N。这种
组成使得可以制造拉伸强度高于1000 MPa且总伸长率高于10％的压制硬化部件。然而，由于其高的镍含量，该钢制造起来昂贵。
[0009]文献EP 1 881 083公开了一种压制硬化部件，其由包含以下的钢组成制成：0.11％至0.18％C，0.10％至0.30％Si，1.60％至2.20％Mn，<0.0015％ P，<0.010％S，1.00％至2.00％Cr，0.020％N，0.020％至0.060％Nb，0.001％至0.004％B，0.001％至0.050％Ti。该部件的拉伸强度高于1200MPa且总伸长率大于12％。然而，由于其高的铬含量，该钢制造起来也昂贵。
[0010]最重要的是，总伸长率实际上似乎并不是保证部件具有足够的延性以吸收变形或冲击而没有破裂风险的最相关参数。因此，高的总伸长率不保证这样足够的延性。
[0011]相反，如出版物“Crash Ductility and Numerical Modeling of
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1500Fracture behavior”，P.Dietsch和D.Hasenpouth，2015年法兰克福国际汽车车身大会会刊(Proceedings of the International Automotive BodyCongress,Frankfurt 2015)所分析的，对于保证部件具有足够的延性以吸收变形或冲击而没有破裂的风险，特别是在对应于由于部件的几何形状的局部应力集中的区域或者对应于部件表面上潜在存在的微缺陷的区域中，断裂应变和弯曲角度似乎比总伸长率更相关。这种延性也可以称为“碰撞延性”，并且与总伸长率和均匀伸长率不相关。
[0012]文献WO 2017/006159公开了一种用于由钢制造压制硬化部件的方法，该钢的组成包含0.062％至0.095％C，1.4％至1.9％Mn，0.2％至0.5％Si，0.020％至0.070％Al，0.02％至0.1％Cr，其中1.5％≤C+Mn+Si+Cr≤2.7％， 0.040％至0.060％Nb，3.4*N≤Ti≤8*N，0.044≤Nb+Ti≤0.090％，0.0005％至 0.004％B，0.001％至0.009％N，0.0005％至0.003％S和0.001％至0.20％P，压制硬化部件的弯曲角度高于75
°
并且在平面应变条件下的断裂应变高于 0.60。
[0013]然而，这样的部件的拉伸强度仍然低于1200MPa。
[0014]因此，期望没有先前限制的用于制造压制硬化部件的钢板、压制硬化部件及其制造方法。更特别地，期望得到适用于生产以下压制硬化钢部件的钢板和这样的压制硬化钢部件：所述压制硬化钢部件具有至少1000 MPa的屈服强度YS，1300MPa至1600MPa的拉伸强度TS以及由高于 60
°
的弯曲角度和高于0.50的在平面应变条件下的断裂应变表征的高延性。还期望得到用于压制硬化的钢板，其可以以未涂覆状态获得或者以具有在压制硬化之后为钢板提供高的耐腐蚀性的金属涂层获得。
[0015]此外，期望生产在热压成型之前或之后可容易焊接的钢板或压制硬化钢部件。
[0016]特别期望得到这样的钢板：其可以在均质过程中(即，具有相同组成的两个板的焊接)或在异质过程中(具有不同钢组成的两个板的焊接)容易地焊接并且可以进一步进行压制硬化，使得这些压制硬化的焊缝具有高的机械特性。
[0017]为了改善它们的耐氧化性，通常用预涂层特别是铝、基于铝的合金或铝合金预涂层涂覆由可压制硬化的钢制成的板。可以将由这样的预涂覆板制成的坯件焊接至其他坯件，例如其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造压制硬化钢部件的钢板，所述钢板的组成以重量百分比计包含：0.15％≤C≤0.22％3.5％≤Mn<4.0％0.001％≤Si≤1.5％0.3％≤Al≤0.9％0.001％≤Cr≤1％0.001％≤Mo≤0.3％0.001％≤Ti≤0.040％0.0003％≤B≤0.004％0.001％≤Nb≤0.060％0.001％≤N≤0.009％0.0005％≤S≤0.003％0.001％≤P≤0.020％任选地0.0001％≤Ca≤0.003％，剩余部分为铁和不可避免的杂质，所述钢板具有以表面分数计由以下组成的显微组织：小于50％的铁素体，1％至20％的残余奥氏体，渗碳体，使得具有高于60nm的较大尺寸的渗碳体颗粒的表面密度低于10^7/mm2，由贝氏体和/或马氏体组成的补余部分，所述残余奥氏体的平均Mn含量为至少1.1*Mn％，其中Mn％表示钢组成中的Mn含量。2.根据权利要求1所述的钢板，其中所述钢板是退火钢板，所述退火钢板的显微组织为使得所述补余部分由马氏体组成。3.根据权利要求2所述的钢板，其中所述钢板包括两个主面，所述钢板在所述两个主面中的每一个上包括金属预涂层。4.根据权利要求3所述的钢板，其中所述金属预涂层为铝、基于铝的合金或铝合金预涂层。5.根据权利要求3所述的钢板，其中所述金属预涂层为锌、基于锌的合金或锌合金预涂层。6.根据权利要求3所述的钢板，其中所述钢板在所述两个主面中的每一个的表面上在所述金属预涂层的下方包括脱碳区域，所述脱碳区域的深度p
50％
为6微米至30微米，p
50％
为碳含量等于所述钢组成中C含量的50％处的深度，并且其中退火钢板在所述主面和所述金属预涂层之间的界面处不包含铁氧化物的层。7.根据权利要求1所述的钢板，其中所述钢板是未退火钢板，所述钢板的显微组织以表面分数计由以下组成：5％至20％的残余奥氏体，渗碳体，由贝氏体和/或马氏体组成的补余部分。8.根据权利要求7所述的钢板，其中所述钢板是具有高于或等于60J/cm2的比夏比能量
KCv的热轧钢板，所述比夏比能量是对具有角度为45
°
且根半径为0.25mm的2mm深的V槽的夏比冲击试样55
×
10mm2测量的。9.根据权利要求1至8中任一项所述的钢板，其中所述钢板的厚度为0.7mm至5mm。10.一种用于生产用于制造压制硬化钢部件的钢板的方法，所述方法包括以下顺序的步骤：
‑
提供钢半成品，所述钢半成品的组成以重量百分比计包含：0.15％≤C≤0.22％3.5％≤Mn<4.0％0.001％≤Si≤1.5％0.3％≤Al≤0.9％0.001％≤Cr≤1％0.001％≤Mo≤0.3％0.001％≤Ti≤0.040％0.0003％≤B≤0.004％0.001％≤Nb≤0.060％0.001％≤N≤0.009％0.0005％≤S≤0.003％0.001％≤P≤0.020％任选地0.0001％≤Ca≤0.003％，剩余部分为铁和不可避免的杂质，
‑
对所述钢半成品进行热轧以获得经热轧的钢板，
‑
在低于550℃的卷取温度T
卷取
下卷取所述经热轧的钢板以获得经卷取的钢板，
‑
任选地对所述经卷取的钢板进行冷轧。11.根据权利要求10所述的方法，其中以30％至80％的冷轧率对所述经卷取的钢板进行冷轧。12.根据权利要求11所述的方法，其中，在卷取之后且在冷轧之前，将所述经卷取的钢板在550℃至700℃的分批退火温度T
HBA
下分批退火，使所述经卷取的钢板在所述分批退火温度T
HBA
下保持1小时至20小时的分批退火时间t
HBA
。13.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：在高于或等于650℃的退火温度T
A
下对所述经卷取的和任选地经冷轧的钢板进行退火，退火步骤包括将经卷取的和任选地经冷轧的钢板加热至退火温度T
A
，以及使所述经卷取的和任选地经冷轧的钢板在所述退火温度T
A
下保持30秒至600秒的退火时间t
A
。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述退火温度T
A
低于Ae3。15.根据权利要求13所述的方法，其中所述退火温度T
A
高于或等于Ae3。16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，在所述退火温度T
A
下的保持之后，通过在浴中热浸涂，然后冷却至室温来用金属或金属合金预涂覆所述钢板。17.根据权利要求16所述的方法，其中用锌、基于锌的合金或锌合金预涂覆所述钢板。18.根据权利要求16所述的方法，其中用铝、基于铝的合金或铝合金预涂覆所述钢板。19.根据权利要求16所述的方法，其中将所述钢板在所述退火温度T
A
下退火以在退火完
成时在6微米至30微米的深度p
50％
上获得退火钢板的表面的脱碳并且在所述退火钢板的所述表面上没有获得铁氧化物层，其中p
50％
是碳含量等于所述组成中的C含量的50％处的深度。20.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其中所述钢板的厚度为0.7mm至5mm。21.一种压制硬化钢部件，由组成以重量百分比计包含以下的钢制成：0.15％≤C≤0.22％3.5％≤Mn<4.0％0.001％≤Si≤1.5％0.020％≤Al≤0.9％0.001％≤Cr≤1％0.001％≤Mo≤0.3％0.001％≤Ti≤0.040％0.0003％≤B≤0.004％0.001％≤Nb≤0.060％0.001％≤N≤0.009％0.0005％≤S≤0.003％0.001％≤P≤0.020％任选地0.0001％≤Ca≤0.003％，剩余部分为铁和不可避免的杂质，其中在所述压制硬化钢部件的至少95％的体积中，所述压制硬化钢部件的显微组织以表面分数计由以下组成：至少50％的配分马氏体，小于30％的铁素体，至少2％的残余奥氏体，渗碳体，使得具有高于60nm的较大尺寸的渗碳体颗粒的表面密度低于10^7/mm2，以及至多5％的新鲜马氏体，所述残余奥氏体的平均C含量为至少0.5％。22.根据权利要求21所述的压制硬化钢部件，其中所述残余奥氏体的平均Mn含量为至少1.1*Mn％，其中Mn％表示所述钢组成中的Mn含量。23.根据权利要求21所述的压制硬化钢部件，其中：Al≥0.3％。24.根据权利要求21至23中任一项所述的压制硬化钢部件，其中所述部件涂覆有金属涂层。25.根据权利要求24所述的压制硬化钢部件，其中所述金属涂层是基于锌的合金或锌合金涂层。26.根据权利要求24所述的压制硬化钢部件，其中所述金属涂层是基于铝的合金或铝合金涂层。27.根据权利要求21至23中任一项所述的压制硬化钢部件，具有至少1000MPa的屈服强度、1300MPa至1600MPa的拉伸强度、高于0.50的在平面应变条件下的断裂应变和高于60
°
的
弯曲角度，所述弯曲角度根据VDA
‑
238弯曲标准的方法B，在归一化至1.5mm厚度的情况下确定。28.根据权利要求21至23中任一项所述的压制硬化钢部件，包括第一等效变形ε
b
高于0.15的至少一个第一热变形区、和至少一个第二区，所述第二区在压制硬化中已经历与所述第一热变形区相同的冷却循环，所述第二区的第二等效变形ε
b
小于0.05。29.根据权利要求28所述的压制硬化钢部件，其中所述第二区与所述第一热变形区之间的硬度差大于15HV1。30.根据权利要求28所述的压制硬化钢部件，其中与所述第二区中的平均马氏体板条宽度相比，所述第一热变形区中的平均马氏体板条宽度减小超过15％。31.根据权利要求28所述的压制硬化钢部件，其中宽度低于0.8μm的马氏体板条的比例在所述第一热变形区中比在所述第二区中高至少35％。32.根据权利要求21至23中任一项所述的压制硬化钢部件，其中所述压制硬化钢部件的厚度为0.7mm至5mm。33.一种用于制造压制硬化钢部件的方法，包括以下顺序的步骤：
‑
提供根据权利要求1至8中任一项所述的钢板或通过根据权利要求10至15中任一项所述的方法生产的钢板，
‑
将所述钢板切割成预定形状，以获得钢坯，
‑
将所述钢坯加热到800℃至950℃的温度T
m
，并且将所述钢坯在所述温度T
m
下保持60秒至600秒的保持时间t
m
，以获得具有包含70％至...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔公司，
类型：发明
国别省市：