[发明专利]钢的两步式热成形

说明书

提供了用于模压硬化由中锰组成的钢合金的方法。该模压硬化钢合金可具有至少1,700MPa的最终拉伸强度(UTS)以及至少8％的拉伸伸长。可以以马氏体终止温度上的两个形成步骤形成该模压硬化钢合金。该模压硬化钢可具有微观结构，该微观结构包括大于或等于约80％到小于或等于约98％的马氏体以及剩余的小于或等于约20％到大于或等于约2％的奥氏体。

前言

本节提供涉及本发明的背景信息，该背景信息却不一定是现有技术。

本发明涉及一种模压硬化钢合金的两步式成形方法，以形成高强度模压硬化部件。

模压硬化钢(PHS)也称作为“热冲压钢”，是用于汽车主体结构应用的最强钢中的一种，其具有约1,500兆帕(MPa)数量级的拉伸强度属性以及约5％到6％数量级的总伸长。这种钢具有许多期望的属性和用途，包括形成具有显著增加的强度重量比的钢部件。另外，PHS部件已经在各种工业和应用中变得越来越普及，包括通用制造、建筑设备、汽车或其它运输工业、家用或工业结构等等。例如，在汽车制造应用中，燃料效率和性能的不断改进是期望的；因此，PHS部件已经越来越多地被使用。PHS部件经常被用于形成负载承载部件，像门梁，负载承载部件通常需要高强度材料。因而，这些钢的最终状态被设计成具有用于抵抗外力的高强度和足够的韧性，以抵抗侵入乘客室而不破裂，以便提供对乘客的保护。此外，电镀的PHS部件可提供阴极保护。

典型的PHS工艺涉及片状钢坯件在炉内的奥氏体化，直接随后地是将该片材在模具中压制和淬火。用于制造PHS部件的钢典型地包含硼；一种公知的用于制造PHS部件的钢在商业上被称作为22MnB5(其包括0.22重量％的C，1.2重量％的Mn，0.2重量％的Si，0.001-0.005重量％的B，包括作为杂质的P、N、S和O的微量元素，和一定余量的Fe)。这里有两种主要类型的PHS工艺：间接和直接。通常地在约900℃的范围中进行奥氏体化。在直接的方法下，PHS部件在模具之间同时地形成和压制，这实现对钢的淬火。在非直接的方法下，在奥氏体化和随后的压制和淬火步骤之前，PHS部件冷形成为中间局部形状。PHS部件的淬火通过将微观结构从奥氏体变换成马氏体而使部件硬化。该PHS部件必需以至少27℃/s的速率淬火，以确保奥氏体变换成马氏体，且并不变换成不期望的微观结构，例如铁素体和贝氏体。在PHS部件未被覆盖的情况下，在从炉子到模具的传输过程中形成氧化层。因此，在淬火之后，氧化物必需从PHS部件和模具上去除。典型地通过喷丸清理来去除氧化物。在喷丸清理之后，典型地通过完成激光切割来进一步形成PHS部件，因为针对给出高强度的PHS部件通常模切并未有效。不断地需要增加PHS部件的强度和伸长，以及降低处理时间以及与制造它们相关的伴随成本。

发明内容

本节提供本发明的大致发明内容，且并非它的全部范围或它的所有特征的完全公开。

在某些方面，本发明涉及一种模压硬化钢合金的方法。中锰钢合金坯件被加热至小于或等于约850℃的温度，以使得钢合金奥氏体化。然后该坯件在大于或等于约马氏体起始温度的温度下被模压硬化以形成模压硬化部件。在小于或等于约马氏体起始温度到大于或等于约马氏体终止温度的温度下进一步形成模压硬化部件，且该模压硬化部件具有大于或等于约1,700MPa的最终拉伸强度。在其它实施例中，该坯件被加热至小于或等于约800℃的温度，以使得中锰钢合金奥氏体化。在另外其它实施例中，中锰钢合金包括大于或等于约0.1wt％到小于或等于约0.4wt％的碳以及大于或等于约5wt％到小于或等于约12wt％的锰。在另外的实施例中，在加热之前电镀中锰钢合金坯件。在又一实施例中，模压硬化部件具有大于或等于约8％的拉伸伸长。在更进一步的实施例中，在进一步形成模压硬化部件之后，模压硬化部件被空气冷却至小于或等于约室内温度。在另外的实施例中，模压硬化部件具有微观结构，该微观结构具有大于或等于约80％到小于或等于约98％的马氏体以及剩余的小于或等于约20％到大于或等于约2％的奥氏体。