[发明专利]用于生产硬化钢部件的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于热冲压金属钢板部件的方法，其中金属板坯料从由可硬化钢合金构成的金属钢板带分离，并且然后使金属钢板坯料奥氏体化，其中坯料被加热到大于Ac3的温度，然后被放置到成型工具中并且在成型工具中成型，并且在成型期间，以大于临界硬化速度的速度冷却，其特征在于，为了防止在成型和硬化过程中产生第二类型的微裂纹，在正半径和/或拉伸边缘附近将氧气供应到将要成型的金属板坯料。本发明还涉及一种用于该方法的装置。

技术领域

本发明涉及一种用于生产硬化钢部件的方法和装置。

背景技术

硬化钢部件，特别是在用于机动车辆的车身结构中，具有以下优点：由于其出色的机械性能，可以实现特别稳定的乘客舱，而不必使用在正常强度下更大并且必须由此体现得更重的部件。

为了生产这种硬化钢部件，使用可以通过淬火硬化来硬化的钢种。这种钢种包括例如硼合金锰碳钢，这些钢中最广泛使用的钢是22MnB5。但是其它硼合金锰碳钢也用于此目的。

为了用这些类型的钢生产硬化部件，必须将钢材加热到奥氏体化温度(Ac₃)，并且必须等到钢材奥氏体化。根据所需的硬度，可以在这方面实现部分或完全的奥氏体化。

如果在奥氏体化之后，这种钢材料以高于临界硬化速度的速度冷却，则奥氏体结构转变成非常坚硬的马氏体结构。以这种方式，可以实现高达1500MPa以上的拉伸强度R_m。

目前，通常使用两种不同的程序方法来生产钢部件。

在所谓的成型硬化中，从钢带分离钢板坯料，例如从钢带切出或冲压出钢板坏料，然后使用常规的，例如五步深拉工艺，即，深拉钢板坯料以生产成品部件。在这种情况下，该成品部件的尺寸略小，以便在奥氏体化期间补偿随后的热膨胀。

以这种方式使生产的部件奥氏体化，然后被插入成型硬化工具中，在该工具中对部件进行压制，但是部件没有形成或仅形成很小的程度，并且通过压制，热量从部件流出并且进入压制工具，特别是在大于临界硬化速度的速度下。

另一种程序方法是所谓的压制硬化，其中从钢板带分离坯料，例如从钢板带切出或冲压出钢板坏料，然后使坯料奥氏体化，并且在优选的一步步骤中在782℃以下的温度形成热坯料，并且同时以大于临界硬化速度的速度冷却。

在这两种情况下，都可以使用设置有带有例如锌或锌基合金的金属防腐涂层的坯料。成型硬化也称为间接过程，而压制硬化被称为直接过程。间接过程的优点是可以实现更复杂的工具几何形状。

直接方法的优点是可以实现更高的材料利用率。但是可实现的组件复杂性较低，特别是在一步成型过程中。

然而，在压制硬化中，不利的是在表面中形成微裂纹，特别是镀锌钢板坯。

在这方面，区分了一阶微裂纹和二阶微裂纹。

一阶微裂纹归因于所谓的液态金属脆化。该理论是，在成型过程中，即当将拉伸应力施加在材料上时，液态锌相与仍然存在的奥氏体相相互作用，导致在材料中产生深度高达几百μm的微裂纹。

申请人通过主动或被动冷却材料成功地抑制这些一阶微裂纹-在从加热炉中取出和热成型过程开始之间的时间内-到不再存在液态锌相的温度。这意味着热成型在低于约750℃的温度下进行。

到目前为止，尽管预冷却，仍然无法控制热成型中的二阶微裂纹，即使在低于600℃的热成型温度下也会发生这种情况。裂纹深度在这种情况下达到几十μm。

用户不接受一阶微裂纹和二阶微裂纹，因为它们构成了潜在的破坏源。

然而，利用先前的方法，不可能确保没有二阶微裂纹的部件的生产。