[發(fā)明專利]用于生產(chǎn)硬化鋼部件的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780010625.8
• 申請(qǐng)日: 2017-02-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109070173B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·科爾伯格;J·哈斯邁爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奧鋼聯(lián)鋼鐵有限責(zé)任公司;奧鋼聯(lián)金屬成型有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B21D22/02
• 分類號(hào): B21D22/02;B21D22/06;C21D1/673
• 代理公司: 北京市中倫律師事務(wù)所 11410
• 代理人: 楊黎峰;鐘錦舜

本發(fā)明涉及一種用于熱沖壓金屬鋼板部件的方法，其中金屬板坯料從由可硬化鋼合金構(gòu)成的金屬鋼板帶分離，并且然后使金屬鋼板坯料奧氏體化，其中坯料被加熱到大于Ac3的溫度，然后被放置到成型工具中并且在成型工具中成型，并且在成型期間，以大于臨界硬化速度的速度冷卻，其特征在于，為了防止在成型和硬化過(guò)程中產(chǎn)生第二類型的微裂紋，在正半徑和/或拉伸邊緣附近將氧氣供應(yīng)到將要成型的金屬板坯料。本發(fā)明還涉及一種用于該方法的裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)硬化鋼部件的方法和裝置。

背景技術(shù)

硬化鋼部件，特別是在用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的車(chē)身結(jié)構(gòu)中，具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于其出色的機(jī)械性能，可以實(shí)現(xiàn)特別穩(wěn)定的乘客艙，而不必使用在正常強(qiáng)度下更大并且必須由此體現(xiàn)得更重的部件。

為了生產(chǎn)這種硬化鋼部件，使用可以通過(guò)淬火硬化來(lái)硬化的鋼種。這種鋼種包括例如硼合金錳碳鋼，這些鋼中最廣泛使用的鋼是22MnB5。但是其它硼合金錳碳鋼也用于此目的。

為了用這些類型的鋼生產(chǎn)硬化部件，必須將鋼材加熱到奧氏體化溫度(Ac₃)，并且必須等到鋼材奧氏體化。根據(jù)所需的硬度，可以在這方面實(shí)現(xiàn)部分或完全的奧氏體化。

如果在奧氏體化之后，這種鋼材料以高于臨界硬化速度的速度冷卻，則奧氏體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成非常堅(jiān)硬的馬氏體結(jié)構(gòu)。以這種方式，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)1500MPa以上的拉伸強(qiáng)度R_m。

目前，通常使用兩種不同的程序方法來(lái)生產(chǎn)鋼部件。

在所謂的成型硬化中，從鋼帶分離鋼板坯料，例如從鋼帶切出或沖壓出鋼板壞料，然后使用常規(guī)的，例如五步深拉工藝，即，深拉鋼板坯料以生產(chǎn)成品部件。在這種情況下，該成品部件的尺寸略小，以便在奧氏體化期間補(bǔ)償隨后的熱膨脹。

以這種方式使生產(chǎn)的部件奧氏體化，然后被插入成型硬化工具中，在該工具中對(duì)部件進(jìn)行壓制，但是部件沒(méi)有形成或僅形成很小的程度，并且通過(guò)壓制，熱量從部件流出并且進(jìn)入壓制工具，特別是在大于臨界硬化速度的速度下。

另一種程序方法是所謂的壓制硬化，其中從鋼板帶分離坯料，例如從鋼板帶切出或沖壓出鋼板壞料，然后使坯料奧氏體化，并且在優(yōu)選的一步步驟中在782℃以下的溫度形成熱坯料，并且同時(shí)以大于臨界硬化速度的速度冷卻。

在這兩種情況下，都可以使用設(shè)置有帶有例如鋅或鋅基合金的金屬防腐涂層的坯料。成型硬化也稱為間接過(guò)程，而壓制硬化被稱為直接過(guò)程。間接過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的工具幾何形狀。

直接方法的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)更高的材料利用率。但是可實(shí)現(xiàn)的組件復(fù)雜性較低，特別是在一步成型過(guò)程中。

然而，在壓制硬化中，不利的是在表面中形成微裂紋，特別是鍍鋅鋼板坯。

在這方面，區(qū)分了一階微裂紋和二階微裂紋。

一階微裂紋歸因于所謂的液態(tài)金屬脆化。該理論是，在成型過(guò)程中，即當(dāng)將拉伸應(yīng)力施加在材料上時(shí)，液態(tài)鋅相與仍然存在的奧氏體相相互作用，導(dǎo)致在材料中產(chǎn)生深度高達(dá)幾百μm的微裂紋。

申請(qǐng)人通過(guò)主動(dòng)或被動(dòng)冷卻材料成功地抑制這些一階微裂紋-在從加熱爐中取出和熱成型過(guò)程開(kāi)始之間的時(shí)間內(nèi)-到不再存在液態(tài)鋅相的溫度。這意味著熱成型在低于約750℃的溫度下進(jìn)行。

到目前為止，盡管預(yù)冷卻，仍然無(wú)法控制熱成型中的二階微裂紋，即使在低于600℃的熱成型溫度下也會(huì)發(fā)生這種情況。裂紋深度在這種情況下達(dá)到幾十μm。

用戶不接受一階微裂紋和二階微裂紋，因?yàn)樗鼈儤?gòu)成了潛在的破壞源。

然而，利用先前的方法，不可能確保沒(méi)有二階微裂紋的部件的生產(chǎn)。