[發明專利]具有貫穿厚度的梯度微結構的鍍鋅熱成形高強度鋼零件

有效

• 申請號: 201710222523.4
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN107338349B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 王建鋒
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06;C22C38/04;C22C38/14;C22C38/38;C22C38/28;C22C38/02;C22C38/06;C22C38/60
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 董均華;安文森

本發明提供了強化高強度相變誘導塑性(TRIP)鋼的表面區域的方法。該方法可包括對熱成形壓制硬化部件的暴露表面的至少一個區域進行噴丸處理，其中該熱成形壓制硬化部件包括高強度鋼。在噴丸處理之前，部件具有微結構，該微結構在馬氏體基體中包括以體積計大于等于約5％的殘余奧氏體。噴丸處理在小于等于約150℃的溫度下進行，且形成至少一個硬化表面區域，該至少一個硬化表面區域包括以體積計小于或等于約2％的奧氏體。TRIP鋼可涂覆有鋅，并可具有包括鋅并基本上無液態金屬脆性(LME)的表面涂層。本發明還提供了通過此類方法形成的鍍鋅熱成形壓制硬化部件(包括汽車部件)。

技術領域

本發明涉及一種具有貫穿厚度的梯度微結構的熱成形壓制硬化高強度鋼零件以及進行選擇性表面硬化處理以形成熱成形壓制硬化高強度鋼零件的方法。

背景技術

該部分提供了與本發明相關的背景信息，但其不一定是現有技術。

還被稱為“熱沖壓鋼”或“硼鋼”(例如，22MnB5合金)的壓制硬化鋼(PHS)是用于汽車車身結構應用的最堅固的鋼之一，其拉伸強度性能通常約為1400兆帕(MPa)或更高。這種鋼合金具有較低的錳水平，且不具有鋁，而且其具有各種期望性能，包括較高的強度重量比。由PHS形成的部件在各種工業和應用中已經變得越來越普遍，這些工業和應用包括通用制造、建筑設備、汽車或其他運輸業、家用或工業結構件等等。PHS部件通常用于形成諸如結構柱和門梁這樣的承載部件，這些承載部件通常需要高強度的材料。因此，這些鋼的成品狀態被設計成具有較高的強度和足夠的延展性以抵抗外力(例如，在不破裂的情況下抵抗外界物體使其無法進入乘客艙，從而為乘員提供保護)。

隨后，在熔爐內對PHS鋼坯進行奧氏體化處理。奧氏體化處理通常在約880℃至950℃的范圍內的溫度下進行。接著，通過在模具中對鋼坯進行壓制和淬火處理來對鋼坯進行熱沖壓處理。在PHS的熱沖壓處理中，成形和硬化處理被結合為單個操作，該單個操作可為兩種主要工藝類型——直接工藝類型和間接工藝類型——中的一種。在直接方法中，PHS部件在模具之間同時進行成形和壓制處理，這實現了鋼的淬火處理。例如，模具可通過水進行冷卻。在間接方法中，PHS部件在奧氏體化處理之前冷成形為中間部分形狀；接著，執行后續的壓制和淬火步驟。PHS部件的淬火處理通過將微結構從奧氏體轉變為馬氏體來對部件進行硬化處理。在典型的間接或直接PHS工藝之后(在熱成形和淬火處理之后)，PHS高強度鋼微結構的主要成分為馬氏體(例如，大于98％)。

PHS部件可能會需要陰極保護。PHS部件可在適用的預冷成形處理(在使用間接工藝的情況下)或奧氏體化處理之前進行鍍覆。PHS部件的鍍覆處理為底層鋼部件提供了保護層。此類涂層通常包括鋁-硅合金和/或鋅。鋅涂層提供陰極保護；涂層作為犧牲層，且即便在鋼裸露在外的情況下，發生腐蝕的也會是該涂層，而不是鋼部件。然而，當金屬體系在高溫成形期間接觸液態金屬(例如，鋅)時，可能會出現液態金屬脆性(LME)，進而導致發生潛在開裂，而且還會導致總延伸率降低或材料的延展性降低。LME還可導致極限拉伸強度降低。為了在常規PHS工藝中避免出現LME，執行了許多額外的處理步驟。

PHS合金的可選高強度鋼合金材料可用于形成壓制硬化鋼部件，例如，精選的高強度相變誘導塑性(TRIP)鋼(例如，δ-TRIP鋼以及中等錳含量TRIP鋼)。然而，由此類精選TRIP鋼形成的可選熱成形壓制硬化結構通常具有帶有殘余奧氏體的微結構，因此其可能不具有可與具有完全馬氏體化微結構的對比PHS結構相比的高強度或硬度水平。進一步的，當此類精選的可選高強度TRIP鋼合金材料進行鍍鋅或鋅鍍層退火處理并接著進行壓制硬化處理時，它們同樣可能會出現LME。因此，目前仍需要形成具有必要硬度和強度水平的高強度熱成形壓制硬化鋼部件的簡化工藝，同時提供基本上無LME的伽伐尼保護。

發明內容

該部分提供了本發明的一般性概述，但其并沒有全面地公開本發明的整個范圍或所有特征。