[发明专利]半成品及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种带形，板形或者片形的半成品，其包括颗粒增强的钢材，以及涉及该半成品相应的应用。

背景技术

汽车生产商身上背负着在未来几年降低CO₂排放量，尤其是私人汽车的CO₂排放量，从而避免被罚款的巨大压力。降低CO₂排放的可能性之一为降低车辆重量。由于不断升高的安全性要求而不能排除将来会有额外的部件或构件安装在车辆中从而满足这些安全性要求的可能，而这又与想要达到的车辆重量的降低相矛盾。节省重量的一个可能性为比如通过与传统采用的材料相比轻质的以及创新性的材料更轻地构建或建造汽车的车身，框架和/或底盘。由此能够比如在特定的部件上通过更轻但是具有相同特性的材料来替换传统材料。

比如能够将颗粒增强的，尤其是利用TiC和TiB₂颗粒增强的高强度钢设计为比传统钢材更薄，该颗粒增强的高强度钢在相同的特性时具有更小的密度和更高的弹性模量，并且通过材料厚度的降低对车辆上相应部件的总重量产生正面影响。这种钢材特别适合汽车工业。符合该种类的钢材在现有技术中是已知的，并且在欧洲专利申请文件2 703 509中公开有实施例。

具有在钢基质中精细分散的颗粒的颗粒增强钢材的生产在该专业领域中也是已知的(参见EP 2703509 A1)。只能对钢基质内部的颗粒分布在特定情况下或者以较高的成本产生影响，由此并不能排除颗粒也会在生产过程中在表面附近或者直接在表面上沉积或者附着。通常使用的颗粒比基质材料要硬，由此随着终端产品制造的进行会出现一种情况，即硬质的颗粒从钢基质的表面层中凸出，由此成形工具，比如在炼钢厂的生产中以及在冲压车间的继续加工中，会在接触区域中更快地磨损或者遭受严重磨损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由颗粒增强钢材制成的半成品，利用该半成品能够极大地减小，尤其能够避免成形工具的磨损，以及给出该半成品相应的应用。

该目的由此解决，即颗粒增强的钢材在一面或者两面上整面地以及材料接合地与由未经颗粒增强的金属材料制成的至少一个层相连接。

发明人已经确定，通过设置至少一个在一面或者两面上整面地以及材料接合地与颗粒增强的钢材相连的由未经颗粒增强的金属材料制成的层能够保证，没有颗粒出现在表面附近区域并且该至少一个由未经颗粒增强的金属材料制成的层能够起到阻隔和/或保护层的功能。为了钢材的强化，能够以单独的或组合的方式考虑所有适合的颗粒，尤其是陶瓷颗粒，例如SiC颗粒，Al₂O₃颗粒，TiC颗粒，ZrO₂颗粒和/或TiB₂颗粒，这些颗粒根据颗粒的性质(类型，大小)以5至40重量％的占比，尤其以10至35重量％的占比，优选以15至30重量％的占比分散在钢基质中。

根据符合本发明的半成品的第一种设计方案，该至少一个由未经颗粒增强的金属材料制成的层具有基于该半成品总厚度计算0.2％和20％之间，尤其0.5％和15％之间的材料厚度。作为阻隔和/或保护层设置的未经颗粒增强的金属材料的材料厚度应如此设计，即一方面基本不对颗粒增强的钢材的特性产生负面影响，其中该至少一层的材料厚度最大为以半成品的总厚度计算的20％，尤其最大15％，优选最大10％，另一方面保证颗粒增强钢材的颗粒不从半成品的表面凸出，其中该至少一层的材料厚度至少为以半成品的总厚度计算的0.2％，尤其至少0.5％，优选至少1％。

根据符合本发明的半成品的另一个设计方案，该未经颗粒增强的金属材料由钢材，比如由结构钢或者不锈钢组成。根据符合本发明的半成品的应用，结构钢适合于作为未经颗粒增强的钢材，因为其生产成本较低。如果使用不锈钢作为未经颗粒增强的钢材，能够除光学改进外，根据不同不锈钢材，通过该一个层或多个层使得该半成品受到腐蚀保护，而不需设置额外的涂层。当然，根据不同应用也可使用其它的钢材。比如能够在符合本发明的半成品的外面施加一个有机和/或无机涂层，优选锌基涂层。

根据符合本发明的半成品的另一个设计方案，该半成品利用包层，尤其是辊轧包层或者利用浇铸生产。优选利用热辊轧包层来生产该根据本发明的半成品，正如德国专利文献102005006606所公开的那样。这里也援引该专利文献，其内容也采纳在本申请中。备选地能够利用浇铸来生产根据本发明的半成品，其中有关其生产的一种可能性公开在日本公开文件03133630中。金属复合生产是现有技术。

另外一方面，本发明涉及根据本发明的半成品的应用。该根据本发明的半成品尤其在成形后用于支承结构的组成部分或构件。作为支承结构可以考虑的有框架，比如车辆制造(私人汽车，包括拖车在内的商用车辆)的辅助车架或者铁路建设，船舶制造或者航空和航天中的框架，也有建筑领域中的框架，比如墩子。