[发明专利]一种热成型部件的方法，以及如此成型的部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用热成型技术制造具有非常高的机械性能的涂覆钢部件的方法，以及如此成型的部件。

背景技术

部件的热成型在本领域已被热知，且其主要用于在汽车工业中制造具有降低的重量的复杂部件。

已经发现，由于热成型过程，部件的热成型，例如使用涂覆Zn或Zn合金的钢易于形成微裂纹，其中该微裂纹不仅存在于涂层中，而且还存在于部件本身。将热成型部件中的微裂纹视为不期望的。

本发明的一个目的是提供一种使用热成型技术制造具有非常高的机械性能的涂覆钢部件的方法，其避免了或至少减少了热成型部件中微裂纹的发生。

本发明的另一个目的是提供一种使用热成型技术制造具有非常高的机械性能的涂覆钢部件的方法，其比已知的方法更快速。

依据本发明，上述的一个或多个目的使用下面的方法实现，即一种使用热成型技术制造具有非常高的机械性能的涂覆钢部件的方法，其包括以下步骤：

●提供涂覆钢坯料，其包括具有涂覆层的钢基材，

●在炉子中将坯料加热到800℃或更高的温度，

●从炉子传送加热的坯料，并将该坯料放入热成型压机中，

●将坯料在压机中热成型以形成涂覆钢部件，

●将涂覆钢部件淬火，

其中加热的坯料在放入热成型压机时的温度最多为780℃。

发明人发现，微裂纹的形成受到将坯料放入热成型压机时的坯料温度和热成型部件在热成型压机中成型时的温度的强烈影响。在高温下，例如现有技术中所使用的，在基材中会形成很多微裂纹，其常常具有大于10μm的深度。降低放入热成型压机中的涂覆坯料的温度降低了微裂纹的数量和深度。已经发现，当将加热的坯料放入热成型压机时将其温度冷却到最多780℃已经很大程度上降低了微裂纹的数量和深度。

优选地，将坯料加热到850℃或更高的温度，更优选地880℃或更高的温度，更加优选900℃或更高的温度。通常，将涂覆的坯料加热到使得基材在被放入热成型压机前完全而均匀地奥氏体化的温度。

依据优选的实施方案，当将加热的坯料放入热成型压机时，其具有至少500℃的温度，更优选地至少600℃的温度，更加优选地至少650℃的温度。当将坯料放入坯料(blank)时，坯料的温度可以低于Ar1温度，但优选不将坯料过度冷却，因为在低温下冷却速率非常重要。

将加热的坯料在放入热成型压机时，其优选具有最多740℃的温度，更加优选最多700℃的温度。坯料的温度应该尽可能低，以避免(大的)微裂纹。因此，优化的是，在将坯料放入热成型压机时，坯料的温度在650℃-700℃之间。

根据一个优选实施方案，在炉子和热成型压机之间对加热的坯料通过强制冷却至少部分进行冷却，优选采用至少为30℃/s的平均冷却速度，更优选采用至少40℃/s平均冷却速度，更加优选采用至少为60℃/s的平均冷却速度，最优选采用至少为80℃/s的平均冷却速度。强制冷却以比坯料在露天中冷却时可获得的冷却速率高的冷却速率有效地降低了坯料温度。优选高的冷却速率，从而将坯料保持在炉子和热成型压机之间的时间尽可能的短。为了获得期望的高强度成型部件，并为了减少坯料上涂层的氧化，这是有益的。

优选在最多10秒的时间跨度内，更优选最多8秒的时间跨度内，且更加优选最多6秒的时间跨度内将加热的钢坯料在炉子和热成型压机之间传送。短的传输时间也有利于降低制造热成型部件的周期时间。

依据一个优选的实施方案，利用气体使用加速的冷却将加热的坯料在炉子和热成型压机之间冷却，例如采用强制空气流进行冷却，采用强制N₂流进行冷却，或采用强制CO₂流或使用固体CO₂的冷却的CO₂进行冷却。使用气流冷来却坯料提供了高的冷却能力，其可易于控制。

根据另一个优选实施方案，在炉子和热成型压机之间使用液体或固体材料，例如液体或固体CO₂颗粒，或金属冷却板将加热的坯料进行冷却。液体或固体材料将是供快的冷却速率，但较难控制。固体CO₂颗粒例如具有快速冷却能力的优点，且其额外的优点是，涂层上的氧化物层至少部分被同时去除，但固体CO₂颗粒较难以准确的时间段供应。接触加热的坯料的金属冷却板提供非常高的冷却速率，但需要冷却时间的严格控制。

优选坯料上的涂层为金属涂层，优选为锌或锌合金的涂覆层。锌或锌合金可提供有效的腐蚀防护。