[发明专利]热成型复合材料，其生产，部件及其用途

说明书

本发明涉及一种热成型复合材料(1)，其由至少三层的材料复合物组成，该材料复合物包括由可淬火钢制成的芯层(1.1)和两个由铁素体的、无转化的FeAlCr钢制成的、与该芯层(1.1)材料配合连接的盖层(1.2)。

技术领域

本发明涉及由至少三层的材料复合物组成的热成型复合材料。

背景技术

汽车工业正在寻找新的解决方案以减轻车辆的重量，从而减少油耗。在此，为了能够减轻车辆的重量，轻量化构造是重要的因素。实现此目的的一种方法是使用具有增强强度的材料。其弯曲能力通常随着强度的增加而降低。为了在提高强度以实现轻量化构造的情况下还在与碰撞相关的部件中确保必要的乘员保护，必须确保所使用的材料能够通过变形来转换碰撞中引入的能量。这需要高度的变形能力，尤其是在车辆结构的与碰撞相关的部件中。减轻重量的一种方法是，例如，借助于与传统使用的材料相比有创新的材料以更轻的方式配置或建造陆地车辆的车身和/或底盘。例如，可以用具有性能相当壁厚较低的材料在特定组件上代替常规材料。例如，汽车工业越来越多地使用由两种或更多种不同材料组成的混合材料或材料复合物，其中每种单独材料都具有特定的、部分相反的性能，其被统一在材料复合物中，以在材料复合物中实现与单独的整体材料比较改进的性能。材料复合物，尤其是由不同钢组成的材料复合物在现有技术中是已知的，例如从德国的公开文献DE 102008 022 709 A1和欧洲公开文献EP 2886 332 A1中。

申请人以商标1200和1400出售用于热成型的钢材料复合物。为了达到高强度和延展性的目的，使用超高强度可淬火钢作为芯层，而延展性钢作为不同材料厚度的盖层。为了在这种材料配对的情况下在模压淬火状态下获得可接受的残余变形能力，设置了可延展的复合物配对件的高材料厚度。这从两个方面降低了材料复合物的强度：首先，是延展性成分本身导致了这种情况；其次，由于在制造(热辊轧包层)和加工(热成型)过程中发生了合金元素在复合物配对件之间的扩散流动，因此降低了芯的强度。例如，碳从芯层扩散到盖层，使其硬化，同时降低了芯区域的强度。当使用薄的盖层时，虽然获得了高的整体强度，但是扩散过程导致可延展的复合物配对件的相对显著的硬化，使得最终无法实现延展性的目标。

在热成型过程中，首先将开头提及的钢材料复合物裁切成板坯并加热到奥氏体化温度，以随后在冷却的模具中同时将其热成型和冷却(直接热成型)。可替代地，可以首先将板坯冷成型为预成型件，将该预成型件加热，然后可以在冷却的模具中将其热成型为最终的形状，尤其是经过校准和冷却(间接热成型)。通过强烈冷却，其中当使用22MnB5作为芯层时需要至少27K/s的冷却速度，奥氏体的组织结构完全转变为马氏体，并且加工成部件的材料在模压淬火状态下获得芯层中所需的高强度。该过程在专业领域中也被称为模压淬火。为了防止在将钢板坯加热到奥氏体化温度的过程中不希望的氧化皮形成，用于该目的的钢材料复合物已经设置有铝基涂层，例如AlSi涂层。