CN101061240A - 微处理铁基础合金的方法与设备和从其产生的料材 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一个微处理铁基合金的方法和设备,包含加热及立即淬火到室温以产生具有高度延展性(high tensile)且具有不同厚度的铁基合金。此方法可在具有拉力或无拉力的情况实施,在控制下使用不同的拉力能产生令人满意的结果。此经由微处理过的铁基合金具有令人满意的贝氏体来增加形成度(formability)和伸长强度(tensile strength)。此具有不同厚度的铁基合金满足工业需求,因为其具有多种不同的应用,例如用来形成汽车钢板。
Description
相关申请相互参照
本申请要求2004年11月16日申请的美国临时专利申请号60/628,316的优先权利益。
发明领域
本发明涉及处理过的铁基合金,特别是涉及其生产过程与设备和从其产生的料材,用微回火(micro-tempering)或微处理(micro-treating)低碳合金,将低碳钢和其它铁基合金转化成贝氏体(bainite)和/或马氏体(martensite)。
发明背景
长久以来,用低成本的方法,像包括焖火(annealing),淬火(quenching)和回火(tempering)等,将低档金属,例如低碳钢,冶炼成高质量钢和更令人满意的产品,一直是的冶金师的目标。早先的尝试成效有限因为他们不能稳定的生产出令人满意的产品。
本发明的目标和优点是它提供一个低廉,快速和容易的方法生产含有贝氏体和马氏体的低碳铁基合金。
钢材的处理一般需要大型设备,昂贵又危险的热流体,例如淬火油(quenching oils)和淬火盐(quenching salts),和回火的过程,包括对从烤箱和倾倒溶钢所散出的余热的利用,及之后的淬火以提高钢的硬度,使其达到令人满意的程度。贝氏体和马氏体是非常令人满意的料材,并且他们的硬度一般有罗克韦尔硬度(Rockwell hardnesses)约40及以上。
贝氏体一般是针状钢,其构造结合了亚铁盐碳化物而呈现出可观的韧性,并且有高强度与高延展性。通常通过奥氏等温淬火(austempering)形成,贝氏体是一个非常令人满意的产品。贝氏体钢的实用好处是在贝氏体转化发生了之后,不用还的热处里就可以得到相对地高强度与充分延展性。钢具有可焊性,因为贝氏体,而不是马氏体,会在被焊接金属附近受热影响的区域形成,因此将减少破裂情况的发生。此外,钢有低碳含量,这将改进其可焊性并且减少在转化时出现的拉力。
马氏体是另一种以主体为中心,在四边形的铁格子用坚硬,过饱和的碳固溶体形成的针状钢。它一般是一个亚稳(metastable)的过渡结构,形成于称为马氏体转化(martensitic transformation)或错切转化(sheartransformation)的阶段转化期,此时奥氏体化的钢(austenized steel)的温度被减低到一个在马氏体转化范围之上,并且保持在那个温度使其整体达到同一温度后再降到室温。因为化学过程在高温中会加速,马氏体很容易在加热中被毁坏。对某些合金,这种作用可以用增加会干涉渗碳铁生核的元素而减少,例如钨,但这种现象多半会被利用。由于淬火难以控制,多数钢淬火产生过量的马氏体,然后再回火逐渐减少它的集中度,直到达到正确的应用结构。太多马氏体使得钢易碎,太少会使得钢太软。
所以,本发明提供一个微处理低碳铁基合金方法和设备,以使它具有令人满意的贝氏体和马氏体的含量。被微处理过的低碳铁基合金可以有不同的厚度可供应用,并且可焊性高,有高度的延展性,以节省料材并减少重量。
本发明的目标和优点是提供低廉,快速和容易的方法生产含有贝氏体和马氏体的低碳铁基合金。
发明总览
本发明提供一个微处理低碳铁基合金的方法和设备,以使它具有不同的厚度,并含有令人满意的贝氏体或马氏体的含量。
微处理铁基合金的方法包括提供一个有第一微结构和第一厚度的瘦长碳铁基合金,铁基合金顺着运作路线以第一送入速率通过第一拉伸装置(tensioning unit);在拉伸下加热铁基合金;之后立刻将铁基合金在一个毗邻的淬火装置降到室温;然后将铁基合金以不同的速率拉过第二拉伸装置,一些拉出速率较佳为高于送入速率,以转化铁基合金形成第二微结构,其所形成之第二厚度可与第一厚度不同。重复调整在第一或第二拉伸装置的送入和拉出速率,使铁碳合金有不同的厚度。
微处理低碳铁基合金,较佳为低碳条钢,的设备包括至少一个用来加热铁基合金的加热装置;一个装设在加热装置附近的淬火装置,其用来将极热的铁基合金迅速地降到室温;放在加热装置和淬火装置两侧的第一和第二拉伸装置,在拉紧的较佳状态下,运送铁基合金通过加热装置和淬火装置;和一个控制单元以控制和调整第一拉伸装置的送入速率,第二拉伸装置的拉出速率,加热装置的加热速率和淬火装置的降温速率。一个选择性的绝缘体可装置在位于在加热装置和淬火装置之间,以隔绝加热装置和淬火装置并拉直移动的条钢。
本发明的一个优点是微处理的低碳铁基合金,其可能具有不同的厚度,可以在迅速和低廉地处理后产生高量的贝氏体和马氏体,然后无须更还加工就可立即被运用。
本发明的另一优点是,它使用高集中的加热装置来加热,其燃料为高度燃烧的气体,例如丙烷或氧气,因此高温度火焰能直接烧在铁基合金的表面,使其在相对很短的时间内加热到约华氏2500度()。此加热装置可减轻为了加热大熔炉而增加的燃料费用,因为本发明将加热局部化。
本发明的另一优点是它使用坚硬淬火,因此淬火破裂和制件畸变可被缓和。
附图简介
为还理解本发明的本质,期望范围的优点和各种实施方式,必须参考下面的详述并结合附图,其中同样的部件给与同样的参考数字,其中:
图1是一个运用本发明处理低碳铁基合金的设备的侧视图;
图2是图1中介于两个拉伸装置部分的侧面爆炸的剖视图;
图3是一个低碳铁基合金依照本发明处理后不同厚度的侧视图;
图4是一个厚度对时间的关系图,用以说明依照本发明处理所形成低碳铁基合金不同的厚度;
图5是一个温度对时间的关系图,用以说明依照本发明处理一个铁基合金样品时,温度在加热和淬火步骤时的变化;
图6是一个温度对时间的关系图,用以说明依照本发明处理一个铁基合金样品时,温度在选择性的预热,和加热,淬火等步骤时的变化;
图7是一个依照本发明,用于处理低碳钢卷以用于汽车钢板的高生产量设备的透视图;
图8是一个依照本发明,利用计算机控制微处理步骤于汽车钢板内产生的贝氏体的侧视图;和
图8A是图8中汽车钢板的剖面图。
发明詳述
本发明提供一个新方法微处理铁基合金,包括低碳钢,产生可有许多令人满意应用的硬化料材。在本发明,铁基合金可用二套拉伸装置之间被拉伸成不同的厚度,和被加热到一个华氏1,900度()之上适当的温度,尔后立刻用在热源附近的淬火装置淬火到室温以形成贝氏体和/或马氏体的结构化合物。微处理铁基合金的步骤包括提供一个铁基合金,将铁基合金持续地顺着运作路线送入第一拉伸装置,将铁基合金加热到高温;然后立刻将铁基合金淬火;再将铁基合金拉过第二拉伸装置以将至少部分的合金形成贝氏体和/或马氏体。藉由调整第二拉伸装置拉出的速率,处理过的铁基合金可在任意的时间间隔内被伸展,形成连续而厚度不同的钢片,使其随时可被压印。因其令人满意的贝氏体或马氏体含量的和可供应用的各种不同厚度,它最适用于制造物件,譬如车身的钢板。
虽然以下实施方式说明本发明微处理低碳铁基合金条的过程和设备,它也可以被应用在导线、板料、空心管,而被制作成为旗杆和条状物料。铁基合金的含碳量范围一般最好能在大约百分之0.001到百分之4的碳对重量比(wt%)。更好的铁基合金含碳量在百分之0.003到百分之2的碳对重量比的范围。最好的碳容量是从大约0.1碳对重量比对大约0.7的碳对重量比。
为了更好解释本发明的过程和设备,我们首先看对图1,其中微处理设备一般由10表示。虽然本发明可用于大量生产铁基合金卷,我们在这一般将谈论较小钢卷的应用。如此在这实施方式中,被卷起的铁基合金条被显示为12,大约是3到5英寸宽和1毫米(0.0393英寸)到2毫米(0.0787英寸)厚,并且它显示的情况为当它通过第一拉伸装置14和第二拉伸装置16时被处理的情况。第一拉伸装置14以大约7.00IPM(英寸/每分钟)到15.00IPM的速率送入钢条。第一个和第二个拉伸装置(14和16)可以是任何适当的设备用来提供拉伸移动铁基合金12,譬如拉卷机、驱动起锚机,和伸长驱动机。
一个主要加热装置18形成大约4到6英寸长,1/2到2英寸宽,1到2英寸深的加热区。主要加热装置18将一系列极高温的火焰直接加热在铁基合金条12上,使其几乎在瞬间被加热到较佳为华氏2,200度()之上。一个选择性地次要加热装置19可以在铁基合金条12进入主要加热装置18形成的加热区前,将其预先加热到约华氏1,400度()至华氏1,800度()。由于铁基合金条12可以被选择性地预先加热,次要加热装置19可以被安置在任何一个适当的地点,譬如在第一拉伸装置14旁或在第一拉伸装置14和主要加热装置18之间。
紧接再此之后,一个淬火装置20,较佳为大约华氏32度()到华氏150度()的冷却水,用直线方式对准浇在铁基合金条12上,以将加热后的铁基合金立刻降到室温。淬火装置20最好包括一水桶23将铁基合金条12降到室温,储水器25收集由水桶23溢出的冷却水,和被连接到水桶23的冷却器21使水桶23保持在一个适当的淬火温度。虽然在这裡的淬火媒介是冷却水,其他任何适当的淬火液体都可被使用,包括,但不仅于,油、盐、有机液体和其它无机液体。
在直接淬火以后,第二拉伸装置16以大约15.00IPM到20.00IPM的速率拉出合金条。主要加热装置18和淬火装置20之间的适当距离取决于第一拉伸装置14送入合金条的速率和第二拉伸装置16拉出合金条的速率,这整体上是其生产出的料材厚度变化的决定因素。
应用在直立的情况下,我们发现最有帮助的是,在主要加热装置18和淬火装置20之间加入一绝缘体22,因此可将主要加热装置18与淬火装置20相隔,并调直在加热和淬火中移动的铁基合金条12。绝缘体22可用任何适当的抗热料材制成,譬如陶瓷或聚酰胺纤维织片(woven Kevlar sheets)。对本发明,一块被织碳片包裹的陶瓷板材是最适当的。这绝缘体的配置较佳为能表现微处理厚度的变化,亦即,裂缝宽度不会是固定的。织板料要够有弹性以容纳不同的厚度。
电脑操作的控制单元24控制和调整第一拉伸装置14的送入速率,第二拉伸装置16的拉出速率,主要加热装置18的加热速率和淬火装置20的冷却速率。所以,低碳铁基合金条12可通过控制单元24的操作施与不同的拉力而有不同的厚度。更好的是,形成的铁基合金厚度较佳为大约0.049到0.54英寸。另外,实验性结果显示,形成的铁基合金被转化成了高数量的贝氏体或马氏体。
主要或次要加热装置可以是任何适当的加热工具,譬如电阻加热器、流化床、电熔炉、电浆熔炉、微波炉、开放式丙烷熔炉、瓦斯火具、固体燃料,和火炬。加热装置可以用各种各样的方式转移热,譬如辐射、传导、对流,和归纳。就此处的应用,最好的加热装置应当是丙烷火炬。丙烷火炬可以包括喷嘴17和阀门控制(没显示)操作连接到喷嘴17以控制热度,如在图1和图2所示。小型的丙烷火炬已被证明可以在被控制的环境下极有效地将钢从室温提高到大约华氏1,832度()到华氏5,072度()(约摄氏1,000度(℃)到摄氏2,800度(℃))。火炬可以非常有效的将铁基合金迅速加热,虽然上述方法也同样地能完成相同的任务。必须知道,铁基合金的加热可以有很多方式,虽然丙烷火炬加热器可达到理想的结果。
另外,淬火可以用许多方式完成,包括用与冷却水接触的方式,含水溶液、油、溶解的盐、盐水、空气,和各式料材的粉末。淬火的操作非常靠近加热的操作,即在丙烷加热器之下数分之一英寸到几英尺之内。淬火的装置最好应该设置在加热旁附近,以控制铁基合金的温度。本发明″微处理″的优点是经由装置间的距离达成。在加热和冷却的步骤,铁基合金可以只是被送通过,或它也可以保持在拉力之下,因此在加热中被拉长,然后在淬火后成固定地长条尺寸。上述淬火的媒介可依据被微处理的特定料材来选择。在以下例子,淬火装置运用的是自来水,直接洒在铁基合金的两面。
为充分达到它硬化的潜力,较佳为使用硬淬火,以缓和淬火破裂和制件畸变。熔炉加热的不利处将被排除,因为脆化的元素没有足够时间到达钢的晶界而导致破裂。回火可,也可不,使用以达到本发明最大的潜能。
以下的例子,说明但不限制发明,解释某些在此使用的参量。碳钢的化学资料(wt%)被作为例子使用如下:
表一
化学资料 | 1018碳钢 | 1019碳钢 | 1020碳钢 | 1008碳钢 |
碳 | 0.14-0.2 | 0.15-0.2 | 0.17-0.23 | 0.1最大值 |
铁 | 平衡 | 平衡 | 平衡 | 平衡 |
锰 | 0.6-0.9 | 0.7-1 | 0.3-0.6 | 0.3-0.5 |
磷 | 0.04最大值 | 0.04最大值 | 0.04最大值 | 0.04最大值 |
硫磺 | 0.05最大值 | 0.05最大值 | 0.05最大值 | 0.05最大值 |
表二
化学资料 | 8620碳钢 |
碳 | 0.18-0.23 |
铬 | 0.4-0.6 |
锰 | 0.7-0.9 |
钼 | 0.15-0.25 |
镍 | 0.4-0.7 |
磷 | 0.035max |
硅 | 0.15-0.35 |
范例一
尺寸为0.064英寸厚,3.02英寸宽的1018-1020低碳钢条在拉力下以10.75IPM的送入速率和13.25IPM的拉出速率拉过第一拉伸装置和第二拉伸装置的两个固定点。在固定点之间,一个主要加热装置喷出二套极细微,每个大约直径0.5英寸的高温火焰到钢条的两面,将钢条加热到华氏1,900度()。当钢向下移动了和拉伸通过第一拉伸装置,一个在火焰下0.5英寸的淬火桶将冷却水泼到加热后处于拉力下的钢条,将钢条冷却到大约华氏57度(),其产生的钢测试为30Rc。
范例二
尺寸0.062英寸厚,3.00英寸宽的8620低碳钢条以10.75IPM的送入速率和13.25IPM的拉出速率拉过第一拉伸装置和第二拉伸装置的两个固定点。在固定点之间,一个主要加热装置喷出二套相反的多条极细微的高温火焰到钢条的两面,每条大约1/8英寸高,3英寸宽,将钢条加热到华氏2,350度()。当钢向下移动了和拉伸通过第一拉伸装置,一个在火焰下3/4英寸的淬火装置将冷却水泼到加热后处于拉力下的钢条,将钢条在数秒内冷却到大约华氏70度(),其产生的钢测试为48Rc。此料材含有百分之85的贝氏体微结构内容。其形成的厚度在控制下从0.062英寸被减少到0.049英寸到0.054英寸的范围。
范例三
此时0.065英寸厚,3.02英寸宽的1008低碳钢条(约0.036wt%)以10.75IPM的送入速率和约10.75IPM到16IPM的拉出速率拉过第一拉伸装置和第二拉伸装置的两个固定点。在固定点之间,一个主要加热装置喷出二套相反的多条极细微的高温火焰到钢条的两面,每条大约1/8英寸高,3英寸宽,将钢条加热到华氏2,250度()。当钢向下移动了和拉伸通过第一拉伸装置,一个在火焰下约英寸到1英寸的淬火装置将冷却水泼到加热后处于拉力下的钢条,将钢条在数秒内冷却到大约华氏70度(),其产生的钢测试为1到36Rc。此料材被发现含有大部分是马氏体的微结构内容。其形成的厚度在控制下从0.065英寸被减少到0.046英寸到比0.065英寸低一点的范围。低碳钢,譬如1008钢,可从1Rc到36Rc中被採取,相当于最多到161KSI的拉力强度。
图3是一张显示不同段的铁基合金有不同厚度变化的侧视图,譬如低碳钢依本发明处理。在段A,铁基合金的厚度和最初的厚度一样。在段B,二个拉伸装置将铁基合金的厚度从最初/第一厚度减少到第二种厚度。在段C,铁基合金被从第二厚度处理回到第一厚度。在段D,铁基合金被二个拉伸装置在从第一厚度减少到第二厚度。本图可以不停地重覆第一厚度和第二厚度的週期。但是,除第二厚度之外,铁基合金也可以有第三或第四厚度,如果制造者希望他的合金有在完成时有四个不同区段。
一般较好的第一厚度是在0.009到0.250英寸的范围,而较好的第二厚度是在0.003到0.200英寸的范围。更好的第一厚度是在0.060到0.125英寸的范围,而更好的第二厚度是在0.030到0.080英寸的范围。
图4是一个厚度对时间的关系图,说明低碳铁基合金依照本发明处理后区段厚度的不同。在微处理的过程期中,调整拉伸装置的送入速率和拉出速率使形成的合金有不同的厚度,如图3所示。这种在不同厚度中变动的能力使我们可以制造适合持续压印,预铸成形的钢卷。各个预铸的形可从钢卷中压印出来,并且某些零件实质上可以在钢卷中较厚的部分被″加强″,而在较薄的地点被预铸压印。这种能力意味着也许不需要再将次要钢板被在汽车门板铰链安全区銲接在一起以做为加强。
图5是一个温度对时间的关系图,说明相对温度在处理铁基合金样品的加热和淬火步骤时的变化。为说明目的,铁基合金被依温度梯度曲线加热,一般用数字50表示,温度依正面倾斜边52的曲线增加,和依负面倾斜边56的曲线减少。曲线52代表铁基合金通过加热装置时的所希望的温度梯度。最高温度是在其奥氏体碳钢料材温度的点54之上。铁基合金根据边56的曲线淬火。
图6是一个温度对时间的关系图,说明在本发明的另一个实施方式中,相对温度在处理铁基合金样品的预热,加热和淬火步骤时的变化。为说明目的,铁基合金被依温度梯度曲线加热,一般用数字60表示,温度依正面倾斜边62,64和68等的曲线被增加,和依负面倾斜边63的曲线减少。当铁基合金通过一个次要加热装置预热,温度增加到一个低于形成奥氏体的温度,由曲线62表示。然后铁基合金的温度在进入主要加热装置之前被保持在曲线64一段短时期。当铁基合金通过主要加热装置,温度依曲线68增加到一个高于形成奥氏体的温度,由点62表示。在这之后,铁基合金立刻被送入淬火装置迅速将温度降低倒室温,由曲线63表示。
可被改造的铁基合金可以包括任合一种横剖面,包括钢条和/或钢片,角钢,空心管,汽车门外皮,使用在汽车门内的激光拼焊板、工字金属梁配置,和部份的拼焊板。另外,在板条或板料的表面,钢板条可有贝氏体、马氏体,或两者任何组合的形成。
图7显示一个设备的透视图,一般由70表示,为依据本发明处理低碳钢71以形成汽车的钢板。微处理一张钢片的过程与上述微处理铁基合金的过程相似。
在这个实施方式中,低碳钢71的板料在拉力下被处理拉过第一拉伸装置74和第二拉伸装置76。第一和第二拉伸装置74和76可以是任何提供移动中的铁基合金12拉力的适当设备,譬如拉卷机、驱动起锚机、和伸长驱动机。
如同之前,一个主要加热装置75喷出一套多条极细微的高温火焰到钢71的两面,将钢板料加热到华氏2,200度()以上。一个较好的加热装置是运用丙烷火炬。丙烷火炬可以还加装喷嘴77和阀门控制(没显示)操作连接到喷嘴77以控制热度。部份加热的步骤可由控制阀门以关闭部份喷嘴77而达成。对于某些应用,贝氏体也许只需要在钢卷的某些部分。所以,当部分的钢片通过主要加热装置,只有希望钢片上有贝氏体的部份将被加热到期望的温度然后立刻淬火以转化钢的那个部分。一个次要加热装置78可以选择性地在钢板料进入主要加热装置75之前将其预热到约华氏1,400度()和华氏1,800度()的范围。
立即在此之后,一个淬火装置79,也许最好地是约华氏32度()到华氏150度()的冷却水,以直线方式对准浇在钢板料71上,以将加热后的钢立刻降到室温。为了变化厚度,第二拉伸装置76可以用比第一拉伸装置74送入速率更高且紧的拉出速率拉钢板料。由于钢条71在加热器中很热,这在″熔化″(“molten”)中强烈的拉展将导致钢条变长和变薄。主要加热装置75和淬火装置79之间的适当距离取决於第一拉伸装置74的送入速率和第二拉伸装置76的拉出速率,这整体上是其生产出的料材厚度变化的决定因素。
图8是一个依照本发明,利用微处理步骤产生汽车钢板的侧视图。一个汽车钢板,一般由数字80表明,能由本发明而将低碳铁基合金部分转化,使其分散于不同位置的表面转化成贝氏体,马氏体或其组合。
此制造汽车钢板的方法包括提供一经过微处理而具有一部分贝氏体的单层钢板,此钢板在拉力下经由加热至一选择温度后立即淬火而形成不同的厚度。此微处理一单层钢板的方法与前述微处理一低碳铁基合金相似。
在提供一具有不同厚度且其片段经过部分或全部转化成贝氏体的钢板后,此制造汽车钢板的方法,包括压印此钢板使其行成一汽车钢板80,包括有前梁82与后梁84和一后车门间隙88。此汽车钢板的前梁82和后梁84具有充分转化的贝氏体在其中,且可能具有相同的厚度。贝氏体增加前梁82与后梁84在边缘的强度(strength)和形成度(formability)。此前梁82与后梁84其外边缘因为具有贝氏体而更容易成型且能够重复成型,并具有强硬的外层和一有能量吸收的中心。
图8A是图8中汽车钢板的剖面图。其汽车钢板的前梁82和后梁84具有充分经由转化而成的贝氏体可能具有相同的厚度,其厚度是较薄且较轻于前车门间隙86和后车门间隙88。
另一例子包括使用强化的具有贝氏体的中空管于汽车座椅下的结构。许多其它汽车零件能够经由本发明而制成。雷射焊接而成的零件原型也能够被利用于汽车门内的钢板。将低碳铁基合金延长其本身大约介于百分之二(2%)至百分之十五(15%)的长度已经经由本发明实验达成。更近一步的延长可预计由更多实验来实现。延长可由拉卷机(hydraulic pressure drawing rollers)、驱动起锚机(drive capstans),伸长驱动机(elongation drives)和任何适当的机器将此低碳铁基合金至于拉力下来达成。
本发明的另一面为将一一毫米厚度的原型与另一一毫米厚度的原型雷射焊接成一体,并置于两个滚轮的拉力下,使其能够沿着其原型的长度而改变尺寸。当此钢原型介于两个伸拉装置(滚轮或任何能将钢在加热和淬火下延伸的方法)中并加热,此钢在立即淬火的步骤前,延伸一小部分。此延伸方式特别适用于汽车零件的制造,因零件原件沿着其原件长度而有不同尺寸的需求,以符合不同的设备和性质。
本发明降低了用在加热整个熔炉而逐渐增加的能源费用,因为本发明的加热很集中。另外,此长条状的优点和不需要机械拉直的修正是非常重要的。其它熔炉加热的缺点包括加热的长周期时间,必须使用真空或无氧状态的环境以避免氧化,整体性的加热控制。因为本发明不需要长“浸泡”时间(a long“soak”time),所以具备产业界需要的优点。
在前面描述的本发明的较佳的实施方式为此提出例证和描述。它并不意欲为详尽的或使本公开发明限制于此精确的形式。明显的修改或变异上述关于具体实施方式的教学是可能的。这些被选择和供开的实施方式是为了最佳说明本发明的概念与实际应用原则因此使一个所属技术领域具有一般知识之人士能最佳地运用本发明的各种各样的实施方式和施行各种各样的修改。
工业应用
本发明可运用在工业设施和适用于铁基合金的制造,包括加强钢和汽车钢零件的制造,包括汽车门板和其它汽车钢板,以及其他铁基合金零件的制造,譬如从逐渐变细的筒形钢做成的旗杆,和/或任何有部分需要被加强制造的钢制品。
Claims (57)
1.一种微处理低碳铁基合金的方法,其方法包括:
提供一个有第一微结构和第一厚度的铁基合金,所述铁基合金为加热至一选择的高温后立即淬火下能够转化成一具有第二微结构和第二厚度的铁基合金;
顺着运作路线运送所述铁基合金,使其以第一送入速率通过第一拉伸装置(tensioning unit);
加热所述铁基合金于一加热装置至一高于奥氏转化温度(austeniteconversion temperature)的选择温度;
立即将此铁基合金在一个毗邻加热装置的淬火装置淬火;
拉出所述铁基合金,使其以高于送入速率的第一拉出速率通过第二拉伸装置(tensioning unit),因而产生一具有第二微结构和第二厚度的铁基合金的第一片段;
调整第二拉伸装置(tensioning unit)的拉出速率使其产生一具有第二微结构和第三厚度的铁基合金的第二片段,
是以此铁基合金在加热与淬火的步骤下逐渐变细而形成不同厚度。
2.根据要求1的方法,其中所述铁基合金的含碳量范围在大约百分之0.001到百分之4的碳对重量比(wt%)。
3.根据要求1的方法,其中所述第一厚度是介于约0.009英寸至约0.125英寸。
4.根据要求3的方法,其中所述第一厚度约为0.065英寸。
5.根据要求1的方法,还包括一个将此铁基合金预热至范围在大约华氏1400度()到华氏1800度()的步骤。
6.根据要求1的方法,其中所述第一和第二伸拉装置是从以下挑选,包括:拉卷机(hydraulic pressure drawing rollers)、驱动起锚机(drivecapstans),和伸长驱动机(elongation drives)。
7.根据要求1的方法,其中所述送入速率是介于大约7至12英寸/每分钟(ipm)。
8.根据要求1的方法,其中所述送入速率是大约10.75英寸/每分钟(ipm)。
9.根据要求1的方法,其中所述加热装置是从以下挑选,包括:电阻加热器、流化床、电熔炉、电浆熔炉、微波炉、开放式丙烷熔炉、瓦斯火具、固体燃料、高温盐床、火炬和任何以上之组合。
10.根据要求1的方法,其中所述加热装置转移热的方法是从以下挑选,包括:辐射、传导、对流,引导和任何以上之组合。
11.根据要求1的方法,其中所述加热装置包括丙烷火炬。
12.根据要求1的方法,其中所述选择温度是至少约华氏1900度()。
13.根据要求1的方法,其中所述选择温度是约华氏2250度()。
14.根据要求1的方法,其中所述淬火装置采用的媒介是从以下挑选,包括:水、含水性溶液、油、溶解的盐、盐水、气体、粉末和任何以上之组合体。
15.根据要求1的方法,其中所述拉出速率是介于大约7至12英寸/每分钟(ipm)。
16.根据要求1的方法,其中所述第二厚度是介于约0.009英寸至约0.125英寸。
17.根据要求1的方法,其中所述第三厚度与第一厚度相同。
18.一种微处理低碳钢条的方法,其方法包括:
提供一个有第一微结构、第一厚度和第一宽度的低碳钢条,所述铁基合金为加热至一选择的高温后立即淬火下能够转化成一具有第二微结构、第二厚度和第二宽度的钢条;
顺着运作路线运送所述钢条,使其以第一送入速率通过第一拉伸装置(tensioning unit);
加热所述钢条于一加热装置至一高于奥氏转化温度(austeniteconversion temperature)的选择温度;
立即将此钢条在一个毗邻加热装置的淬火装置淬火;
拉出所述钢条,使其以高于送入速率的第一拉出速率通过第二拉伸装置(tensioning unit),因而产生一具有第二微结构、第二厚度和第二宽度的第一片段钢条;
调整第二拉伸装置(tensioning unit)的拉出速率使其产生一具有第二微结构、第三厚度和第三宽度的第二片段钢条,
是以此钢条在加热与淬火的步骤下逐渐变细而形成不同厚度和宽度。
19.根据要求18的方法,其中所述钢条的含碳量不超过百分之2的碳对重量比(wt%)。
20.根据要求18的方法,其中所述第一厚度是介于约0.009英寸至约0.125英寸。
21.根据要求20的方法,其中所述第一厚度约为0.065英寸。
22.根据要求18的方法,还包括一个将所述铁基合金预热至范围在大约华氏1400度()到华氏1800度()的步骤。
23.根据要求18的方法,其中所述第一宽度是介于约2英寸至约5英寸。
24.根据要求18的方法,其中所述第一宽度约为3英寸。
25.根据要求18的方法,其中所述第一和第二伸拉装置是从以下挑选,包括:拉卷机(hydraulic pressure drawing rollers)、驱动起锚机(drivecapstans),和伸长驱动机(elongation drives)。
26.根据要求18的方法,其中所述送入速率是介于大约7至12英寸/每分钟(ipm)。
27.根据要求26的方法,其中所述送入速率是大约10.75英寸/每分钟(ipm)。
28.根据要求18的方法,其中所述加热装置是从以下挑选,包括:电阻加热器、流化床、电熔炉、电浆熔炉、微波炉、开放式丙烷熔炉、瓦斯火具、固体燃料、高温盐床、火炬和任何以上之组合。
29.根据要求18的方法,其中所述加热装置转移热的方法是从以下挑选,包括:辐射、传导、对流,引导和任何以上之组合。
30.根据要求18的方法,其中所述加热装置包括丙烷火炬。
31.根据要求18的方法,其中所述选择温度是至少华氏1900度()。
32.根据要求31的方法,其中所述选择温度是从以下挑选,包括:华氏1900度()、华氏2250度()和华氏2350度()。
33.根据要求18的方法,其中所述淬火装置采用的媒介是从以下挑选,包括:水、含水性溶液、油、溶解的盐、盐水、气体、粉末和任何以上之组合体。
34.根据要求18的方法,其中所述拉出速率是介于大约7至12英寸/每分钟(ipm)。
35.根据要求18的方法,其中所述第一片段钢条的厚度是介于约0.03英寸至约0.07英寸,宽度是介于约3英寸至约6英寸。
36.根据要求18的方法,其中所述第一片段钢条的厚度是介于约0.049英寸至约0.54英寸,宽度是介于约3英寸至约5英寸。
37.根据要求18的方法,其中所述第一片段钢条的厚度是介于约0.046英寸至约0.065英寸,宽度是介于约3英寸至约5英寸。
38.根据要求18的方法,其中所述第二片段钢条的厚度是介于约0.009英寸至约0.125英寸,宽度是介于约2英寸至约5英寸。
39.一种微处理低碳铁基合金的装置,其装置包括:
一加热装置具有一加热速率,用来加热此低碳铁基合金至一第一选择温度;
一淬火装置,其毗邻于加热装置,用来快速淬火此低碳铁基合金;
第一和第二伸拉装置分开架设于加热装置和淬火装置两侧,用来运送所述低碳铁基合金穿过此加热装置和淬火装置,所述第二伸拉装置具有较第一装置的送入速率快的拉出速率,因此第一和第二伸拉装置是利用拉力来造成此低碳铁基合金的不同厚度;
一绝缘体介于所述加热装置和淬火装置之间,用来将加热装置与淬火装置相隔,并调直在加热和淬火中移动的铁基合金;和
一控制单元,用来控制和调整所述第一伸拉装置的送入速率,所述第二伸拉装置的拉出速率,所述加热装置的加热速率,所述淬火装置的冷却速率,
是以所述铁基合金具有不同厚度。
40.根据要求39的方法,其中所述第一选择温度是介于至少约华氏1900度()。
41.根据要求39的方法,其中所述加热装置包括一个被安置在第一拉伸装置和绝缘体之间的主要加热装置,和一个次要加热装置,将低碳铁基合金预先加热到一第二选择温度。
42.根据要求39的方法,其中所述第一选择温度是不超过约华氏1500度()。
43.根据要求39的方法,其中所述加热装置是从以下挑选,包括:电阻加热器、流化床、电熔炉、电浆熔炉、微波炉、开放式丙烷熔炉、瓦斯火具、固体燃料、高温盐床、火炬和任何以上之组合。
44.根据要求39的方法,其中所述加热装置包括丙烷火炬,其具有火焰喷嘴和一连接火焰喷嘴的阀门用来控制加熱。
45.根据要求39的方法,其中所述淬火装置采用的冷却媒介是从以下挑选,包括:水、含水性溶液、油、溶解的盐、盐水、气体、粉末和任何以上之组合体。
46.根据要求39的方法,其中所述淬火装置包括一水桶铁基合金降到室温,和一连接到水桶的冷却器,使水桶保持在一个适当的温度。
47.根据要求39的方法,其中所述第一和第二伸拉装置是从以下挑选,包括:拉卷机(hydraulic pressure drawing rollers)、驱动起锚机(drivecapstans),和伸长驱动机(elongation drives)。
48.一种微处理低碳铁基合金的装置,其装置包括:
一组瓦斯火炬其具有一加热速率,用来加热所述低碳铁基合金至一选择温度;
一水冷装置连接于一冷却器,具有一冷却速率其毗邻于瓦斯火炬,用来快速淬火此低碳铁基合金;
第一和第二伸拉装置分开架设于瓦斯火炬和水冷装置两侧,用来运送所述低碳铁基合金穿过此瓦斯火炬和水冷装置,所述第二伸拉装置具有较所述第一装置的送入速率快的拉出速率,因此所述第一和第二伸拉装置是利用拉力来造成所述低碳铁基合金的不同厚度;
一绝缘体介于所述加热装置和淬火装置之间,用来将瓦斯火炬与水冷装置相隔,并调直在加热和淬火中移动的铁基合金;和
一控制单元,用来控制和调整所述第一伸拉装置的送入速率,所述第二伸拉装置的拉出速率,所述瓦斯火炬的加热速率,所述水冷装置的冷却速率,
是以此铁基合金具有不同厚度。
49.根据要求48的方法,其中所述第一选择温度是介于至少约华氏1900度()。
50.根据要求48的方法,其中所述第一选择温度是不超过约华氏1500度()。
51.根据要求48的方法,其中所述瓦斯火炬包括丙烷火炬,其具有火焰喷嘴和一用来控制此火焰喷嘴的阀门。
52.根据要求48的方法,其中所述水冷装置包括一水桶将加热过的铁基合金淬火,和一储水器收集由水桶流出的冷却水。
53.根据要求48的方法,其中所述第一和第二伸拉装置是由水压(hydraulic pressure)起重。
54.根据要求48的方法,其中所述隔热体包括一块被织碳片包裹的陶瓷板材。
55.据要求48的方法,其中所述控制单元是由计算机控制。
56.一种制造单层汽车钢板的方法,其方法包括:
提供一经过微处理而具有一部分贝氏体的单层钢板,此钢板在不同的拉力下经由加热至一选择温度后立即淬火而形成不同的厚度;和
压印此钢板使其行成一具有前樑与后樑的汽车钢板,
是以此具有前樑与后樑的汽车钢板,包括充足的贝氏体,来增加其前樑与后樑的强度和形成度。
57.根据要求48的方法,其中所述选择温度是至少约华氏1900度()。
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