[發明專利]制造高強度含鐵制品的方法，以及由此制造的制品

無效

• 申請號: 200580038948.5
• 申請日: 2005-09-19
• 公開（公告）號: CN101365399A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: T·麥克洛維茲;B·蘭迪諾
• 申請（專利權）人: 普爾曼工業公司
• 主分類號: A61F2/02
• 分類號: A61F2/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李帆

相關申請

本申請是于2005年9月15日提出的題為“制造高強度貝氏體制 品的方法，和由此制造的制品”的美國專利申請第_____號的部分繼 續。本申請還要求于2004年9月17日提出的題為“使用電阻加熱的 金屬形成方法”的美國臨時專利申請第60/610,720號的優先權。

發明領域

本發明一般涉及由具有受控冶金學性質的含鐵金屬制造制品。更 具體而言，本發明涉及由具有高濃度貝氏體相的含鐵合金制造制品。 最具體而言，本發明涉及由具有高濃度貝氏體相的高強度鋼制造的用 于機動車輛的結構部件以及其它制造制品的制造。

發明背景

使用超高強度鋼來制造機動車輛、建筑結構和其它制造制品的各 種部件。在現有技術的典型過程中，直接由馬氏體鋼制造這些制品， 或者由在生產過程期間可以轉變成馬氏體的低碳鋼制造這些制品。在 任一種情形中，由此生產的鋼產品具有高達和超過200ksi的拉伸強 度。但是，這些馬氏體結構在伸長率性質(典型為4-6％)受到損害。貝 氏體鋼，特別是下貝氏體鋼不僅具有非常高的強度，而且具有非常好 的伸長率性質，典型接近15％。優異的伸長率性質大大提高了這些制 品的利用和/或簡化了它們的制造。

盡管貝氏體鋼在許多應用中是有利的，然而制備具有大量貝氏體 相并且特別是下貝氏體相的鋼是困難的。為了形成貝氏體相，必須首 先將鋼合金加熱至高于它們的奧氏體化溫度的溫度，然后淬火至高于 馬氏體相形成溫度的特定保持溫度，并且必須將它們保持在該溫度下 持續相對長的時段，使得貝氏體相可以形成。當將鋼保持在接近、但 高于馬氏體形成溫度的溫度下時，形成下貝氏體。保持步驟同時需要 相當高溫度和極好溫度控制的組合。因此，典型在相對大量的高溫流 體例如熔融鹽或加熱油中實施該步驟。這些高溫浴具有大的危險性， 消耗相對大量的能量并且占據相對大的區域。

正如將在下文中詳細解釋的，本發明提供了一種方法，通過該方 法可以在具有高度簡化的保持步驟的過程中制造具有精確控制的冶金 學性質的含鐵制品，該保持步驟消除了高溫浴等的使用，但是仍可促 進選定金屬相如上、下或混合貝氏體相的形成。因此，本發明的方法 可以容易地適用于高強度鋼合金制品的大量、高速制造，例如機動車 輛的侵入梁(intrusion?beam)、框架構件、主體構件等，以及建筑結構 的部件和其它制造制品。

發明簡述

本發明公開了一種制備包含高百分比的一種或多種所需金屬相的 含鐵合金體的方法。具體參照貝氏體相的形成來說明本發明；但是可 以使用它來形成其中具有其它所需冶金相的制品。在該方法的第一步 驟中，將包含含鐵合金的工件加熱到高于該合金奧氏體化溫度的溫度。 然后，使工件與淬火介質接觸。至少在工件與淬火介質接觸的一部分 時間期間向工件輸入熱量，使得輸入熱量和淬火介質協同將工件維持 在高于合金的馬氏體相形成溫度的保持溫度下。將工件在這個保持溫 度下持續充足的時段以便在其中形成需要的相，然后將工件冷卻至環 境溫度。在本發明的特定實施方案中，選擇保持溫度和時間的組合， 使得在工件中形成貝氏體相。在特定情形中，工件的厚度不大于5毫 米，并且在某些情形中，其不大于3毫米。

在一些情形中，可以通過電阻加熱來加熱工件，其中使電流從中 流過。淬火介質可以包含氣體或液體，并且可以將其流經(flow across)、噴涂到、或者流過(flow?through)工件，而在其它情形中， 可以將工件浸入淬火劑流體的浴中。在一些情況中，可以對工件進行 改變或者維持其形狀的成形操作?？梢栽诟哂趭W氏體化溫度的加熱之 前、當工件處于奧氏體化溫度時、當工件處于保持溫度時、或者在該 過程結束之后，實施該成形操作。本發明還公開了通過本發明的方法 制造的制品以及用來實施本發明的設備。

附圖說明

圖1是顯示一種加熱曲線的曲線圖，可以依照本發明實施該加熱 曲線以便在工件中產生下貝氏體相；和

圖2是可以在本發明的實施中使用的溫度控制電路的圖解。

發明詳述

本發明是一種冶金方法，通過從此前所使用的保持介質的功能中 去除淬火介質功能，該方法大大簡化了包含貝氏體、或其它所需冶金 相的制品的形成。由此，本發明不需要在所需相的形成期間使用大、 高溫的液體浴用以將制品保持在提高的溫度下。