制造極高強(qiáng)度馬氏體鋼的方法及如此獲得的板材或部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及制造鋼板材的方法，所述鋼板材具有完全馬氏體組織的，所述馬氏體組織具有小于1微米的板條平均尺寸，板條的平均延伸因數(shù)為2-5，要理解最大尺寸lmax和最小尺寸lmin的板條的延伸因數(shù)由限定；具有大于1300MPa的彈性極限，具有大于(3220(C)+958)兆帕的機(jī)械強(qiáng)度，要理解(C)表示該鋼的以重量百分?jǐn)?shù)表示的碳含量，該方法包括以下步驟：提供鋼半成品，其組成包含，含量以重量表示：0.15%≤C≤0.40%，1.5%≤Mn≤3%，0.005%≤Si≤2%，0.005%≤Al≤0.1%，1.8%≤Cr≤4%，0%≤Mo≤2%，要理解2.7%≤0.5(Mn)+(Cr)+3(Mo)≤5.7%，S≤0.05%，P≤0.1%，以及任選地：0%≤Nb≤0.050%，0.01%≤Ti≤0.1%，0.0005%≤B≤0.005%，0.0005%≤Ca≤0.005%，該組成的余量由鐵和冶煉產(chǎn)生的不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；加熱該半成品到1050℃-1250℃的溫度T1；然后在1000-880℃的溫度T2下以大于30%的累積壓下率εa對(duì)加熱的半成品進(jìn)行粗軋，以便獲得具有晶粒平均尺寸小于40微米并且優(yōu)選小于5微米的完全再結(jié)晶的奧氏體組織的板材；以大于2℃/s的速度VR1非完全冷卻該板材，直至在亞穩(wěn)態(tài)奧氏體范圍內(nèi)的600℃-400℃的溫度T3；然后在溫度T3下以大于30%的累積壓下率εb對(duì)非完全冷卻的板材進(jìn)行熱精軋以便獲得板材；以大于馬氏體淬火臨界速度的速度VR2冷卻所述板材。
【專利說明】制造極高強(qiáng)度馬氏體鋼的方法及如此獲得的板材或部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造具有馬氏體組織的鋼板材或部件的方法，該鋼板材或部件所具有的機(jī)械強(qiáng)度大于通過奧氏體化并且然后進(jìn)行利用馬氏體淬火的簡(jiǎn)單快速冷卻處理可獲得的機(jī)械強(qiáng)度，并且其機(jī)械強(qiáng)度和延伸率性能使得它們可用于制造機(jī)動(dòng)車輛中的能量吸收部件。
【背景技術(shù)】
[0002]在某些應(yīng)用中，人們?cè)趯で螳@得組合了高機(jī)械強(qiáng)度、大沖擊強(qiáng)度和良好耐腐蝕性的鋼部件。這種類型的組合在尋求車輛顯著減重的汽車工業(yè)中是特別希望的。這可尤其通過使用其顯微組織是馬氏體或貝氏體-馬氏體的具有極高機(jī)械特性的鋼部件獲得。防侵入的、結(jié)構(gòu)的或者參與機(jī)動(dòng)車輛安全性的部件如保險(xiǎn)杠、車門或B柱的加固件、輪輻則例如需要如上所述的性質(zhì)。其厚度優(yōu)選小于3毫米。
[0003]專利EP0971044因而揭示了制造涂覆有鋁或鋁合金的鋼板材，其組成包含以重量含量計(jì)的:0.15-0.5%C,0.5-3%Mn,0.1-0.5%Si,0.011%Cr, Ti〈0.2%, AK0.1%, P〈0.1%,S〈0.05%,0.0005%<B<0.08%，余量為鐵和冶煉所固有的雜質(zhì)。這種板材被加熱以獲得奧氏體轉(zhuǎn)變，然后熱沖壓以獲得部件，該部件然后快速冷卻以便獲得馬氏體或馬氏體-貝氏體組織。這樣可以獲得例如大于1500MPa的機(jī)械強(qiáng)度。不過人們?nèi)栽趯で螳@得具有更高機(jī)械強(qiáng)度的部件。還尋求在給定機(jī)械強(qiáng)度水平下降低鋼的碳含量以便改善其可焊性。
[0004]還已知被稱作“奧氏體應(yīng)變處理(ausforming)”的制造方法，在該方法中，鋼被完全奧氏體化，然后快速冷卻，直至中間溫度，通常為700-400°C左右，在該溫度范圍內(nèi)奧氏體是亞穩(wěn)定的。此奧氏體熱應(yīng)變，然后快速冷卻以便獲得完全馬氏體的組織。專利GB1，080，304因而描述了旨在用于這種方法的鋼板材的組成，其包含0.15_1%C，
0.25-3%Mn,1-2.5%Si,0.5_3%Mo,l_3%Cu,0.2_1%V。
[0005]同樣，專利GB1，166，042描述了適合于這種奧氏體應(yīng)變處理方法的鋼組成，其包含 0.1-0.6%C,0.25-5%Mn，0.5_2%A1，0.5_3%Mo，0.01_2%Si，0.01_1%V。
[0006]這些鋼包含了顯著添加的鑰、錳、鋁、硅和/或銅。它們的目的在于產(chǎn)生對(duì)于奧氏體來說更為顯著的亞穩(wěn)定區(qū)，也即在進(jìn)行熱應(yīng)變的溫度下延遲奧氏體開始向鐵素體、貝氏體或珠光體的轉(zhuǎn)變。致力于奧氏體應(yīng)變處理的大部分研究都是針對(duì)碳含量大于0.3%的鋼進(jìn)行的。因而，這些適應(yīng)奧氏體應(yīng)變處理的組成具有對(duì)于焊接來說需要特殊預(yù)防措施的缺陷，并且在希望進(jìn)行金屬熱浸涂的情況下還具有特殊的困難。此外，這些組成包含昂貴的添加元素。
[0007]人們尋求擁有不具有上述缺陷的鋼板材或部件的制造方法，該鋼板材或部件所具有的斷裂強(qiáng)度比通過所考慮鋼的奧氏體化然后簡(jiǎn)單馬氏體淬火可獲得的斷裂強(qiáng)度高50MPa以上。發(fā)明人已經(jīng)證實(shí)，對(duì)于0.15-0.40%重量的碳含量，通過完全奧氏體化然后簡(jiǎn)單馬氏體淬火制造的鋼的拉伸斷裂強(qiáng)度幾乎只取決于碳含量并且根據(jù)表達(dá)式(l):Rm(兆帕)=3220(C)+908非常精確地與其相關(guān)聯(lián)。[0008]在此表達(dá)式中，(C)表示以重量百分?jǐn)?shù)表示的鋼的碳含量。在鋼給定碳C含量的情況下，因而尋求能夠獲得比表達(dá)式(I)中大50MPa以上的斷裂強(qiáng)度(也即對(duì)于此鋼來說大于3220 (C)+958MPa的強(qiáng)度)的制造方法。尋求擁有能夠制造具有極高彈性極限(也即大于1300MPa)的板材的方法。還尋求擁有能夠制造直接可用的板材或部件的方法，也即不強(qiáng)制需要在淬火之后的回火處理。還尋求擁有能夠制造在金屬浴中可容易地?zé)峤康陌宀幕虿考姆椒ā?br> [0009]這些板材或這些部件應(yīng)當(dāng)是通過常規(guī)方法可焊接的并且不包括合金元素的昂貴添加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于解決如上所述的問題。其尤其旨在獲得具有大于1300MPa的彈性極限、大于(3220 (C)+958)MPa的以兆帕表示的機(jī)械強(qiáng)度并且優(yōu)選地具有大于3%的總延伸率的板材。
[0011 ] 為此，本發(fā)明的目的在于鋼板材的制造方法，所述鋼板材具有完全馬氏體組織，所述馬氏體組織具有小于I微米的板條(lattes)平均尺寸，板條的平均延伸因數(shù)為2-5，要理
解最大尺寸1_和最小尺寸Imin的板條的延伸因數(shù)由
【權(quán)利要求】
1.鋼板材的制造方法，所述鋼板材具有完全馬氏體組織，所述馬氏體組織具有小于I微米的板條平均尺寸，所述板條的平均延伸因數(shù)為2-5，要理解最大尺寸和最小尺寸Imin的板條的延伸因數(shù)由限定；具有大于1300MPa的彈性極限，具有大于

I mm(3220(0+958)兆帕的機(jī)械強(qiáng)度，要理解(C)表示所述鋼的以重量百分?jǐn)?shù)表示的碳含量，該方法包括按照以下順序的相繼步驟: -提供鋼半成品，其組成包含，含量以重量表示:
0.15% ≤ C ≤ 0.40%,
1.5% ^ Mn ^ 3%,
0.005% ^ Si ^ 2%,
0.005% ≤ Al ≤ 0.1%，
1.8% ^ Cr ^ 4%,
0% ^ Mo ^ 2%, 要理解
2.7% ≤ 0.5 (Mn) + (Cr) +3 (Mo) ( 5.7%,
S ≤ 0.05%,
P ≤ 0.1%， 以及任選地:
0% ≤ Nb ≤ 0.050%,
0.01% ^ Ti ^ 0.1%，
0.0005% ^ B ^ 0.005%,
0.0005% ^ Ca ^ 0.005%, 該組成的余量由鐵和冶煉產(chǎn)生的不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， -加熱所述半成品到1050°C _1250°C的溫度T1，然后-在1000-880°C的溫度1~2下以大于30%的累積壓下率e a對(duì)所述加熱的半成品進(jìn)行粗車L以便獲得具有晶粒平均尺寸小于40微米并且優(yōu)選小于5微米的完全再結(jié)晶的奧氏體組織的板材，要理解所述累積壓下率定義，eia表示所述熱粗軋之前的半成品厚




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J a度，而efa表示所述粗軋之后的板材厚度，然后 -以大于2 V /s的速度Vki非完全冷卻所述板材，直至在亞穩(wěn)態(tài)奧氏體范圍內(nèi)的6000C _400°C的溫度T3，然后 -在所述溫度T3下以大于30%的累積壓下率e b對(duì)所述非完全冷卻的板材進(jìn)行熱精軋，以便獲得板材，要理解所述累積壓下率eb由定義，eib表示所述熱精軋之前的板材



eZb厚度，而efa表示所述精軋之后的板材厚度，然后 -以大于馬氏體淬火臨界速度的速度Vk2冷卻所述板材。
2.鋼部件的制造方法，所述鋼部件具有完全馬氏體組織，該馬氏體組織具有小于I微米的板條平均尺寸，所述板條的平均延伸因數(shù)為2-5，要理解最大尺寸和最小尺寸Imin的板條的延伸因數(shù)由
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的部件的制造方法，其特征在于所述坯件被熱沖壓以獲得部件，然后所述部件被保持在沖壓工具中以便以大于馬氏體淬火臨界速度的速度Vk2冷卻所述部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3任一項(xiàng)所述的鋼部件的制造方法，其特征在于所述坯件預(yù)涂覆有招或招基合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的鋼部件的制造方法，其特征在于所述坯件預(yù)涂覆有鋅或鋅基合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的鋼板材或鋼部件的制造方法，其特征在于所述板材或所述部件在150-600°C的溫度T4下經(jīng)歷隨后的回火熱處理5-30分鐘的持續(xù)時(shí)間。
7.彈性極限大于1300MPa且機(jī)械強(qiáng)度大于(3220(0+958)兆帕的板材，要理解(C)表示以重量百分?jǐn)?shù)表示的所述鋼的碳含量，該板材通過權(quán)利要求1所述的方法獲得，具有完全馬氏體組織，該馬氏體組織具有小于I微米的板條平均尺寸，所述板條的平均延伸因數(shù)為 2-5。
8.通過權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的方法獲得的鋼部件，該部件包括至少一個(gè)具有完全馬氏體組織的區(qū)域，該馬氏體組織具有小于I微米的板條平均尺寸，所述板條的平均延伸因數(shù)為2-5，在所述至少一個(gè)區(qū)域中的彈性極限大于1300MPa并且機(jī)械強(qiáng)度大于(3220(0+958)兆帕，要理解(C)表示以重量百分?jǐn)?shù)表示的所述鋼的碳含量。
9.通過權(quán)利要求6所述的方法獲得的鋼板材或部件，其具有完全馬氏體組織，在至少一個(gè)區(qū)域中具有小于1.2微米的板條平均尺寸，所述板條的平均延伸因數(shù)為2-5。
【文檔編號(hào)】C22C38/04GK103562417SQ201280022858
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月12日
【發(fā)明者】朱康英, O·博瓦茲澤 申請(qǐng)人:安賽樂米塔爾研究與發(fā)展有限責(zé)任公司