[發明專利]具有高生產率的壓制硬化部件的制造方法

有效

• 申請號: 201980015129.0
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN111742069B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 亞歷山大·布萊斯;帕斯卡爾·德里耶;蒂埃里·斯圖雷爾
• 申請（專利權）人: 安賽樂米塔爾公司
• 主分類號: C21D9/48
• 分類號: C21D9/48;C23C2/12;C23C2/28;C23C2/40;C23C8/14;C23C8/80
• 代理公司: 北京允天律師事務所 11697
• 代理人: 青煒

一種用于制造非沖壓預合金化的鋼卷、鋼板或鋼坯的方法，包括以下連續步驟：?提供由被鋁或基于鋁的合金或鋁合金的預涂層覆蓋的鋼基底組成的非沖壓預涂覆鋼卷、鋼板或鋼坯，其中鋼卷、鋼板或鋼坯的每一側上的預涂層厚度為10微米至35微米，然后?在包含至少5％氧氣的氣氛下在爐中加熱非沖壓鋼卷、鋼板或鋼坯直至750℃至1000℃的溫度θ₁持續t_1最小至t_1最大的持續時間t₁，其中：t_1最小＝23500/(θ₁?729.5)以及t_1最大＝4.946×10⁴¹×θ₁^?13.08，t₁表示爐中的總持續時間，θ₁以℃表示，t_1最小和t_1最大以秒表示，然后?以冷卻速率V_r1將非沖壓鋼卷、鋼板或鋼坯冷卻至溫度θ_i，然后?將非沖壓鋼卷、鋼板或鋼坯在100℃至500℃的溫度θ₂下保持3分鐘至45分鐘的持續時間t₂，以獲得小于0.35ppm的擴散氫。

本發明涉及用于制造由鍍鋁預涂覆鋼板制成的部件的方法，所述鍍鋁預涂覆鋼板被加熱、壓制成型并冷卻，以獲得所謂的壓制硬化部件或熱壓成型部件。這些具有高屈服強度和抗拉強度的部件確保轎車或卡車車輛中的防侵入功能或能量吸收功能。

對于汽車工業中近期的白車身(Body in White)結構的制造，壓制硬化工藝(也稱為熱沖壓或熱壓成型工藝)是用于生產具有高機械強度的鋼部件的快速發展的技術，其使得可以獲得重量減輕和在車輛碰撞的情況下的高抵抗力。

特別從公開FR2780984和WO2008053273已知使用鍍鋁預涂覆板或坯件來實施壓制硬化：切割可熱處理的鍍鋁鋼板以獲得坯件，在爐中加熱并且快速轉移到壓機中，在壓模中熱成型并冷卻。在爐中的加熱期間，鋁預涂層與基底的鋼合金化，從而形成確保保護鋼表面免于脫碳和形成氧化皮的化合物。加熱在使得可以獲得鋼基底向奧氏體的部分或全部轉變的溫度下進行。奧氏體在由從壓模的熱提取引起的冷卻期間轉變成諸如馬氏體和/或貝氏體的顯微組織成分，由此實現鋼的組織硬化。此后，在壓制硬化之后獲得了高硬度和機械強度。

在典型的工業過程中，將預涂覆鍍鋁鋼坯在爐中加熱3分鐘至10分鐘的總持續時間直至880℃至930℃的溫度以在基底中獲得完全奧氏體顯微組織，此后快速轉移到成型壓機中。立即將其熱成型為期望的部件形狀并同時通過模壓淬火硬化。用22MnB5鋼組成，如果即使在部件的變形區中也期望完全馬氏體組織，則冷卻速率必須高于50℃/秒。從約500MPa的初始抗拉強度開始，最終的壓制硬化部件具有完全馬氏體顯微組織以及約1500MPa的極限抗拉強度值。

為了生產率，期望盡可能地減少預涂覆鍍鋁坯件的加熱持續時間。為了縮短該持續時間，WO2009095427建議在第二加熱和壓制硬化之前進行鍍鋁坯件的第一不完全合金化。在第一步驟中，發生不完全合金化，鋁預涂層在其厚度的至少50％上與Fe合金化。該第一不完全合金化步驟在實踐中通過在500℃直至Ac1(該溫度表示加熱時出現奧氏體)的溫度范圍內分批退火數小時或者通過在950℃下連續退火6分鐘來實現。在該第一步驟之后，將板加熱到高于Ac1的溫度并壓制硬化。

WO2010005121公開了通過在600℃至750℃的范圍內分批退火1小時至200小時的持續時間來進行鍍鋁鋼板的第一熱處理。在該第一步驟之后，將板加熱到高于700℃的溫度并進行熱沖壓。

WO2017111525也公開了第一熱處理以降低爐中鋁熔化的風險并降低氫含量。該第一處理在450℃至700℃的范圍內進行1小時至100小時的持續時間。在該第一熱處理之后，將板加熱并熱壓成型。

然而，上述退火處理具有以下缺點或不足：