[发明专利]合金和在金属零件的成型过程中形成屈服强度分布的方法

说明书

本发明涉及通过供应具有在冲压过程中原位强化能力的金属坯件来提高金属冲压件强度的方法，以实现预期不到的性质组合，其比坯件的起始性质基础高得多。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年1月17日提交的美国临时申请号62/618,356的权益，其通过引用完全并入本文。

技术领域

本公开内容涉及合金和在金属零件的成型过程中形成屈服强度分布的方法。通过例如冲压的工序成型金属零件，尤其对于复杂几何形状而言，涉及要求延展性的可冷成型性。本文合金在成型之后改进屈服强度分布，其减小开裂和在金属零件成型中其它相关的问题。

背景技术

金属冲压涉及许多步骤，包括冲压的成功成型和在冲压中实现一组目标性质。冲压的成功成型取决于材料性质，包括在各种应力状态和应变速率下的总体和局部可成型性。需要充分的可冷成型性从而在冲压操作过程中产生目标几何形状，此后在冲压中保持非常有限的材料延展性。这使冲压件可能易于通过各种模式而后续失效，因为内部塑性不足以在裂纹尖端的前方形成有效的塑性区域来防止裂纹扩展。另外，由于缺少剩余延展性，金属冲压件还将缺少韧性。

在金属冲压中，只要产生无裂纹的冲压件，则通常不规定冲压的性质。而是，说明用于冲压的片材材料的性质。对于常规钢材而言，冲压零件中的性质与所使用的片材材料中的性质类似，因为它们经历在冲压操作过程中有限的应变硬化和有限的性质改变。

随着钢材开发取得进展，尤其是用于车体应用，已经发现了对于减轻重量/规格减薄所需的强度提高导致如由图1中的“香蕉型图”所示的延展性/可成型性减小。因此，强度和延展性存在矛盾，并且随着材料变得更强，它们变得延展性/可成型性更小。

因此，仍有需要开发这样的合金和方法:其将提供在金属零件的成型过程中形成改进的屈服强度分布的能力，使得消除或减小失效机制例如开裂，同时总体上改进所产生的成功成型零件的数量。

发明内容

在成型的金属零件中形成屈服强度分布的方法,包括：

(a)供应金属合金，该金属合金包含至少70原子％铁和选自Cr、Ni、Mn、Si、Cu、Al或C的至少四种或更多种元素，熔化所述合金，以250K/s的速率冷却并凝固到25.0mm直至500mm的厚度；

(b)将所述合金加工成具有厚度0.5-10mm的片材形式，其中所述片材表现出的屈服强度为A1(MPa)、极限拉伸强度为B1(MPa)、真极限拉伸强度C1(MPa)、总延伸率D1(％)；

(c)以10⁰/s至10²/sec的应变速率在1℃至50℃的环境温度下对所述片材施以大于所述屈服强度A1的应变一次或多次，并且形成具有屈服强度A2、A3和A4分布的金属零件，其中

(i)A2＝A1±100；

(ii)A3A1+100和A3A1+600；和

(iii)A4≥A1+600。

附图简要描述

参考附图可更好地理解以下详细描述，出于说明性目的提供所述附图并且不将其视作限制本发明的任何方面。

图1World Auto Steel“香蕉型图”。

图2应变零件中屈服强度分布的概述。

图3合金8的应力-应变曲线实例，显示0.2％、0.5％和1.0％弹性极限应力(proofstress)的定义，如右边的放大图像中所示。

图4合金1的增量拉伸测试的概述，包括：a)工程应力-应变曲线、真应力-真应变曲线和增量工程应力-应变曲线，和b)屈服强度和Fe％与应变的函数关系。