CN103890213A - 具有极高强度和延展性的在工具中热成形和/或淬火之后析出硬化的轧制钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轧制钢板材或坯件，其化学组成包含，含量以重量%表示：C≤0.1%；0.5%≤Mn≤7%；0.5%≤Si≤3.5%；0.5%<Ti≤2%；2%<Ni≤7%；Al≤0.10%；Cr≤2%；Cu≤2%；Co≤2%；Mo≤2%；S≤0.005%；P≤0.03%；Nb≤0.1%；V≤0.1%；B<0.005%；N≤0.008%要理解硅和钛的含量使得Si+Ti≥2.5%并且满足式（I），该组成的余量由铁和冶炼产生的不可避免的杂质构成。本发明还涉及用于通过热冲压由该板材或坯件制造陆地机动车辆的部件的方法。该部件的微观组织基本上由马氏体和Fe₂TiSi型金属间化合物析出物构成，其中Fe₂TiSi型金属间化合物析出物的面积分率为1-5%。

Description

具有极高强度和延展性的在工具中热成形和/或淬火之后析出硬化的轧制钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及轧制钢部件的制造，所述轧制钢部件具有可成形性（formabilité）和强度的高机械性能，尤其是在后接硬化热处理的在工具中热冲压和/或淬火之后。

背景技术

获得这种强材料是为了响应越来越迫切的减少温室气体排放的要求，日益严厉的汽车安全要求和燃料价格。这三项约束实际上推动了陆地机动车辆的制造者在车身中使用具有越来越高机械强度的钢以降低部件的厚度并且因而降低车辆的重量，同时保持甚至提高的结构的机械强度性能。B柱、保险杠、防侵入部件和其它安全部件是下述这样部件的实例，该部件要求高机械强度以确保它们的主要功能以及对于所述部件的成形来说足够的可成形性。

具有高水平机械强度的钢的成形需要众所周知的程序，所述程序在于生成母相：奥氏体，奥氏体转变为贝氏体和/或马氏体，以及任选地，调节机械性能并且尤其是其硬度，这根据最终部件所力求达到的运行性能通过各种热或热机械处理来实现。

马氏体的机械性能尤其与碳含量有关，这是因为，马氏体中的碳含量越高，马氏体将越硬。

在“Materials Science and Engineering”A273-275（1999）第40-57页中发表的G.Krauss的题为《Martensite in steel:Strength and structure（钢中马氏体：强度和结构）》的文章明确说明了马氏体的硬度与碳含量之间的关系，这种关系与以重量百分数表示的碳含量的平均根是几乎线性的。明显大于1500MPa的机械强度可通过以下的组合实现：提高碳含量并且添加促进固溶体硬化或析出硬化的各种元素。但是，具有如此高强度的材料的延展性（ductilité）对于形成结构部件来说是不可接受的，因而目前已知的最佳组合是在部件成形之后获得高强度水平，所述成形可以是热成形。非常有利的是，在成形之前具有低强度并且因而具有改善的延展性以便于成形。

以上提及的方法被描述于专利申请WO2009145563中，该文献涉及具有优异热处理性能的极高强度钢板材，所述板材包含，以%重量表示，C:0.2-0.5%，Si:0.01-1.5%，Mn:0.5-2.0%，P:0.1%或者更少（但不为0%），S:0.03%或者更少（但不为0%），可溶Al:0.1%或者更少（但不为0%），N:0.01-0.1%，以及Cr:0.1%-2.0%，余量由Fe和不可避免的杂质构成。这种钢板材具有在热成形之前测量的小于或等于800MPa的抗拉强度。该板材进行热成形并且快速冷却以便具有大于或等于1800MPa的抗拉强度。

但是，在此文献中描述的碳含量（0.2%-0.5%）目前已知是对于陆地机动车辆（即组装的结构）的白车身来说在点焊方面的问题根源。

此外，专利申请WO200136699涉及一种组合物和一种方法，用于制造析出硬化的马氏体不锈钢产品，其组成包含至少0.5%重量的Cr和至少0.5%重量的Mo，Cr、Ni和Fe之和超过50%。所获得的微观组织包含至少50%的马氏体并且所述钢然后经历425-525℃的老化处理以获得准晶体颗粒的析出。这种材料满足耐腐蚀性、高强度和良好韧性（ténacité）的要求。该发明的实例是具有1820MPa的弹性极限和6.7%的总伸长率的钢。如果所获得的材料非常强，具有在1800MPa附近的机械强度，则利用如此强度钢不可能形成复杂的部件，因为已知的是，高强度的必然结果是相对低的延展性，这为要求可成形性的部件留下很少的操作空间。

发明内容

本发明的目的因而在于通过提出以下这样的钢来解决这些问题，所述钢在工业条件下可容易地进行焊接，在硬化热处理之后在热冲压部件上具有高的延展性和机械强度性能。为此，本发明旨在获得下述这样的轧制钢，所述钢在热冲压和析出热处理之后具有大于或等于1300MPa的弹性极限以及大于或等于4%的断裂伸长率。本发明还旨在避免为获得这些性能而添加过量的昂贵合金元素。

在本发明的范围内，坯件（flan）被理解为通过切割板材所得，而部件（pièce）被理解为通过冲压板材或坯件所得。

本发明的目的在于轧制钢板材或坯件，其组成包含，含量以重量表示：C≤0.1%；0.5%≤Mn≤7%；0.5%≤Si≤3.5%；0.5%<Ti≤2%；2%<Ni≤7%；Al≤0.10%；Cr≤2%；Cu≤2%；Co≤2%；Mo≤2%；S≤0.005%；P≤0.03%；Nb≤0.1%；V≤0.1%；B<0.005%；N≤0.008%,并且硅和钛的含量使得：

Si+Ti≥2.5%并且

该组成的余量由铁和冶炼产生的不可避免的杂质构成。

在一种优选实施方案中，该板材或坯件具有以下组成，以重量百分数表示:C≤0.050%；3%≤Mn≤5%；1.0%≤Si≤3.0%；0.5%≤Ti≤1.5%；2.5%≤Ni≤3.5%；Al≤0.10%；Cr≤1%；Cu≤0.05%；Co≤1%；Mo≤2%；S≤0.005%；P≤0.03%；Nb≤0.1%；V≤0.1%；B<0.005%；N≤0.008%，并且硅和钛的含量使得：

Si+Ti≥2.5%并且

该组成的余量由铁和冶炼产生的不可避免的杂质构成。

本发明的另外目的在于由本发明的板材或坯件制造的部件，其微观组织包含至少95%的马氏体，以及Fe₂TiSi型金属间化合物析出物。

根据一种优选实施方案中，该部件的Fe₂TiSi型金属间化合物析出物的面积分率（fraction surfacique）为1-5%。

根据一种优选实施方案中，析出物的平均半径为1-10纳米。

根据一种优选方案，钢部件的弹性极限大于或等于1300MPa并且断裂伸长率大于或等于4%。

根据一种优选方案，该钢部件包括含有锌、锌合金或锌基合金的涂层。

根据本发明的一种变化形式，该钢部件包括含有铝、铝合金或铝基合金的涂层。

本发明的另外目的在于用于制造钢部件的方法，包括以下所列的相继步骤：

-提供具有上述组成的轧制钢板材，其微观组织包含以面积比例（proportion surfacique）表示的小于1%的Fe₂TiSi型金属间化合物析出物，然后切割该板材以获得坯件，所述坯件可任选地进行焊接。然后在炉中使该坯件达到温度T_γ，持续时间为t_γ，以使得所述钢的结构变成完全奥氏体的。然后，该坯件任选地被取出，然后在高于温度Ms下热冲压。该部件然后在空气中或者通过在工具中淬火以速率V_ref1冷却，以便由奥氏体母结构获得基本上马氏体的结构；冲压之后的冷却因而一直到低于Ms的温度。“基本上马氏体”的结构是指包含至少95%的马氏体的结构。最后，1%-5%面积比例的Fe₂TiSi型金属间化合物的析出热处理则在温度T_OA下进行时间长度t_OA，以硬化该部件并且赋予其在本发明范围内所寻求的机械性能。

本发明的另外目的在于用于制造钢部件的方法，包括以下所列的相继步骤：提供具有上述组成的轧制钢板材，其微观组织包含以面积比例表示的小于1%的Fe₂TiSi型金属间化合物析出物，然后切割该板材以获得坯件，所述坯件可任选地进行焊接。该坯件然后进行冷冲压，以获得部件或者所寻求的最终部件的预成形件。该部件或者预成形件然后在炉中以任意速率V_c1被再加热到温度T_γ，持续时间为t_γ，以获得完全奥氏体的结构，之后任选地被取出，然后热冲压以赋予其最终形状。该部件然后在空气中或者通过在工具中淬火以速率V_ref1冷却，以便由奥氏体母结构获得基本上马氏体的结构；冲压之后的冷却因而一直到低于Ms的温度。最后，1%-5%面积比例的Fe₂TiSi型金属间化合物的析出热处理则在温度T_OA下进行时间长度t_OA，以硬化该部件并且赋予其在本发明范围内所寻求的机械性能。

根据一种优选方案，温度T_γ为700-1200℃，更特别地优选880-980℃。

优选地，保温时间t_γ是60-360秒。

优选地，在Tγ和马氏体转换温度M_s之间的热冲压之后的冷却速率V_ref1为10℃/s-70℃/s。

根据一种特别的方案，金属间化合物的析出热处理在于以任意速率V_c2加热该部件一直到保温温度T_OA，持续时间为t_OA，然后以大于1℃/s的速率V_ref2冷却该部件以赋予其所寻求的机械特性。空气冷却是特别优选的。

根据一种优选方案，保温温度T_OA为400-600℃。

根据一种优选方案，在T_OA下的保温时间t_OA为30-600分钟。

本发明的另外目的在于根据本发明的部件，其被加热到温度T_OA，持续时间为t_OA，然后用锌、锌合金或锌基合金涂覆。

本发明的另外目的在于根据本发明的部件，其被加热到温度T_OA，持续时间为t_OA，然后用铝、铝合金或铝基合金涂覆。

本发明的另外目的在于根据本发明的部件用于制造陆地机动车辆用结构或安全部件的用途。防侵入部件是尤其寻求的。

附图说明

任选地参考附图将更详细地描述本发明的其它特性和优点，其中：

-图1：示出两个传统抗拉强度曲线，显示了在实施例的表3中试验A，通过浇铸1产生的本发明钢的机械性能。虚曲线表示在T_γ=950℃下t_γ=180秒的奥氏体化后接30℃/s的冷却V_ref1到环境温度（其低于M_s）之后在单轴张力下的机械性能。实曲线表示在T_OA=500℃且t_OA=180分钟的纳米级金属间化合物析出热处理之后在单轴张力下的机械性能。

-图2：在30℃/s冷却V_ref1之后的完全马氏体的中间微观组织的照片。该图还示出了与图1中的虚曲线对应的微观组织。

-图3：在金属间化合物析出热处理之后的本发明钢的微观组织的照片。照片中的黑色箭头表示Fe₂TiSi析出物。该图还示出了与图1中的实曲线对应的微观组织。

具体实施方式

对于本发明钢的化学组成，所给出的含量指的是重量百分数。

碳含量必须小于或等于0.1%重量，因为如果高于这个限值，构成本发明钢基体的低碳马氏体的韧性开始下降。另外希望避免形成碳化钛TiC，其对可成形性有害并且消耗钛。优选地，希望限制碳含量到0.05%以最大限度地降低获得脆性马氏体的风险。

锰含量将是0.5-7%。这种元素起到脱氧的作用并且其间隙固溶体硬化性能有利于实现所寻求的机械性能。另一方面，其对可淬性的正面作用也被用来例如通过空气冷却循环而由母奥氏体获得马氏体结构。因而，在本发明的范围内推荐0.5%的最小含量。不过为了避免在环境温度下材料的脆性性能，在本发明的范围内设置7%的上限。优选地，采用3%的下限和5%的上限以在本发明的目标方面获得最佳结果。

关于硅，所寻求的含量是0.5-3.5%。这种元素对钢的可淬性具有正面作用并且在本发明的范围内用来促进Fe₂SiTi型金属间化合物的细析出。因而要求0.5%的最小含量以获得对于形成金属间化合物Fe₂SiTi析出物来说足够的Si量。不过，硅已知会引起脆性，这会导致轧制困难，因而当高于3.5%时，轧制可引起断裂并且中断工业过程。优选地，推荐包含端值在内的1.0%-3.0%的硅含量，以在Fe₂TiSi金属间化合物析出物的分布、表面密度和尺寸方面获得最佳结果。

钛的量将为0.5-2%以平衡三元Fe-Si-Ti体系，即具有有利于形成根据本发明的Fe₂TiSi化合物的化学计量。0.5%的最小钛含量是必需的以足以形成细的Fe₂TiSi金属间化合物析出物。不过，当含量大于2%时，形成粗碳化钛的风险变大，因为这些碳化物对可成形性有害并且消耗钛。因而所寻求的最大钛含量是2%。优选地，推荐包含端值在内的0.5%-1.5%的钛含量，以在Fe₂TiSi金属间化合物析出物的分布、密度和尺寸方面获得最佳结果。

镍含量将为2-7%。这种元素使得能够提高奥氏体区的尺寸，以提高抗腐蚀性能，并且提高材料的韧性。不过，这种元素的成本要求将其含量限制到7%。当低于2%时，上述的正面作用显著降低。优选地，镍含量将为2.5-3.5%以实现本发明的目标。

在本发明的范围内，铝含量将被限制到0.10%。在加热到温度T_γ的过程中要求完全奥氏体化，以使得钢基体变为完全奥氏体，不过铝是一种已知非常α-生成性的元素，即其往往提高以下这样的温度，从该温度开始实现完全奥氏体区。加有铝的钢的其它特性（如更加困难的浇铸性能）对于本发明来说是不可接受的，因而这种主要特性促使本发明人将铝含量限制到0.10%。

铬含量小于或等于2%。这种元素在本发明的范围内由于其对可淬性的主要作用而作为锰的昂贵替代物，甚至作为另外的硬化性元素。优选地，铬将被限制到1%。

铜含量小于或等于2%。这种元素也是有益但昂贵的替代锰的元素，不过存在出现表面裂纹的风险并且因而对热可煅性有害。因而优选地，铜将被限制到0.05%。

钴含量将被限制到2%。在结构部件的最终成形之后进行的金属间化合物析出热处理的持续时间可通过添加这种元素来降低，这种元素对韧性也具有正面作用。因而可添加钴以加速硬化性金属间化合物的析出动力，不过这种元素是昂贵的，并且由于此原因其使用被限制到2%甚至1%。

在本发明的范围内钼的添加被限制到2%，因为其是一种昂贵的元素，不过它也可由于其有助于提高固熔体强度或者由于其对可淬性的正面作用而被添加。

硼含量必须严格小于0.005%，因为高于这个量则存在在液体阶段形成TiB₂的风险，甚至是氮化硼。由于这种类型的析出物的硬化性显著低于Fe₂TiSi，因此一部分的钛将不再可用于充分地硬化所述钢。

氮含量被限制到0.008%，这是因为不希望形成粗的氮化钛TiN（归因于这种夹杂物对可成形性的有害特性）。

微合金元素如铌和钒具有限制到0.1%的含量。它们可用来降低奥氏体晶粒的尺寸以提高机械强度。不过，由于这些元素的析出区出现在比冷却过程中马氏体转换温度要高的温度下，因此它们不可用于在热处理过程中的析出硬化。可能的风险是获得硬钢并且因而具有低可成形性，甚至是在冲压之前，因为会包含基于铌和钒的析出物，这降低了不出现裂纹的冲压能力。

诸如硫和磷的元素被限制到在工业规模上的杂质水平，并且因而分别具有以下的最大限值：0.005%和0.03%。

根据本发明的板材和坯件的基体是基本上马氏体的。这种马氏体具有等于标称含量的碳浓度，其在下文被称作低碳马氏体。在微观组织中还可允许以面积比例表示的最高达5%的残余奥氏体。

这种基体包含Fe₂TiSi型金属间化合物析出物。为了实现本发明的目标，必须具有特别的这些Fe₂TiSi型金属间化合物析出物的尺寸、密度和分布，它们在部件上是由于析出热处理并且是通过以下所述的组合获得的：

-硅和钛的质量含量之和大于或等于2.5%。

-钛的质量含量与硅的质量含量之比大于或等于0.3。

本发明的板材可通过任何合适的方法制造。但优选使用包含多个步骤的本发明方法。

首先提供从具有本发明组成的板材上切割的板材或者坯件。该板材可例如通过浇铸液体钢来制造，该液体钢一旦冷却则产生板坯（brame）。该板坯然后再加热到1100℃-1275℃之间的温度，持续时间要足以使温度在该板坯的任一点都是相同的。在该再加热之后并且一旦板坯中的温度均匀，则以大于或等于890℃的轧制终了温度T_fl热轧该板坯，因为希望温度高于Ar₃，轧制应当在奥氏体区进行。

在此热轧之后，本发明的一个重要步骤在于将钢一直冷却到低于400℃的卷取温度T_bob以避免金属间化合物的任何过早析出。一直到T_bob的冷却速率V_bob必须为30℃/s-150℃/s。该钢然后通过在空气中从温度T_bob冷却到环境温度任选地进行卷取。

在本发明的一种变化形式中，在奥氏体化和冲压之前该坯件可焊接到其它钢元件上以形成更为复杂的结构。实际上已知的是，取决于应用，在部件中可存在某些区域，它们可能需要具有不同于该部件的其余部分的机械性能或厚度。因而，当主要关注于效率和重量增益时，某些部件可具有不同的钢和/或不同的厚度，并且以所谓接合坯件（flans raboutés）的形式或者以由柔性轧制获得的具有可变厚度的坯件的形式组装。该焊接可使用所有现有的技术（激光焊接、电弧焊、电阻点焊等）来进行，而具有可变厚度的坯件要求以轧制辊的可变间隔进行柔性冷轧或者热轧。

根据本发明的另一种变化形式，在加热板材或者坯件之前，可使该坯件冷变形以部分地接近于最终部件的形状或者使已经冷却的部件成形，如果其没有要求热冲压的特定问题的话。最后，这种冷变形步骤还可制造预成形件，所述预成形件更适合于随后的冷却工具，其因而使得工具与部件之间能够更好的接触，因此可以更均匀且更快速地进行冷却。这种冷变形也可简单地是为了进一步降低钢的厚度。

在这两个同时任选且可兼有的变化形式之后，板材或坯件在热处理炉中被加热到所谓奥氏体化温度T_γ，其高于Ac3。这后一个参数对应于下述这样的温度，从该温度开始，材料的微观组织是完全奥氏体的。奥氏体退火温度T_γ必须为700℃-1200℃。为了促进均匀化，要在奥氏体范围内加热的钢或区域将优选保持在温度T_γ，持续时间t_γ为60秒至360秒。在工业规模上，更长的时间在经济上是无益的，因为主要目的在于实现坯件在温度T_γ下的均匀化。优选地，奥氏体退火温度T_γ为880℃-980℃。

如此加热到温度T_γ并且持续时间为t_γ的坯件或板材可任选地从炉中取出并且然后进行热变形以获得最终部件。在已经制造冷预成形件的情况下，则压出最终形状并且部件与冷却工具之间的接触将会更好。

优选地，在高于Ac₃加热之后并且在热冲压之前获得的母奥氏体的平均晶粒尺寸小于30μm。

该钢在10-70℃/s之间具有稳定的机械性能，这具有以下的工业优势：能够使用相同的冷却或淬火工具，而不论要被冷却的部件的厚度如休。另外，通过保持在工具中进行的冷却使得能够控制部件的几何形状。

避免板材传送并且使得能够在炉中的加热和温度均匀化之后立即冲压的技术在工业生产率方面具有优势。

如果不使用这项技术，一旦坯件被传送到用于冲压的压机，热冲压工具也使得能够通过传导进行冷却并且冷却速率以及冷却均匀性取决于板材的厚度、温度T_γ、在炉与热成形工具之间的传送时间以及工具冷却系统。本发明钢的可淬性使得在空气中的冷却足以在环境温度下形成基本上马氏体的结构并且稳定化小于5%的奥氏体。这意味着，比一直到温度Ms的空气冷却速率高的任何速率使得能够形成基本上马氏体的结构，因此设定70℃/s的限值以提高均匀性并且符合工业实践。另外，通过保持在工具中进行的冷却具有可控制部件形状的优点。马氏体转换的开始温度将通过K.Ishida在《Journal of Alloys Compound.220》(1995)第126页》公布的公式进行计算：

含量为质量含量。

冷却到低于温度Ms的速率将通过以下方式影响马氏体的机械性能：进行马氏体的回火，降低其硬度（与冷却到低于Ms的缓慢度有关）。建议具有至少等于空气冷却的冷却速率。T_int是低于M_s的温度，在该温度下，冲压后的冷却停止并且处于金属间化合物析出热处理步骤之前。

然后，板材或坯件进行以Fe₂TiSi形式硬化的纳米级金属间化合物的析出热处理。这种热处理在400-600℃之间的温度T_OA下进行，这个温度范围是与上述析出物对应的温度范围。在此温度T_OA下的保温将持续时间t_OA，其是30-600分钟。在将部件一直冷却到低于M_s的温度的步骤之后可紧接上述的热处理，而不必到达环境温度。此硬化热处理所具有的优点是它在热冲压或冷冲压之后进行，并且在金属间化合物析出之前的机械强度小于1000MPa，正如在图1中以虚曲线所示出的。这使得能够拥有与甚至在冲压之前就具有硬化结构的钢相比更大的延展性，由此可以生产复杂的部件。

本发明的微观组织因而包括低碳马氏体基体，所述低碳马氏体基体以具有板条构型的岛状物的形式存在，在其内部有Fe₂TiSi型析出，该Fe₂TiSi具有1-5%的面积分率和1-10nm的平均析出物半径。对于这后一个标准，把析出物看作是圆形物，其半径则被测量。

如此形成的部件可通过焊接与其它具有不同尺寸、形状、厚度和组成的元件组装以形成更大且更复杂的结构。如此形成的部件然后可通过浸涂或电解涂覆合适的涂层，如果要求它们具有防腐蚀或者美学性能的话。

本发明所赋予的其它优点通过以下的试验展示，它们以非限制性实施例的方式呈现。

浇铸三种化学组成，第一种对应于本发明（钢1），另外两种（钢2和3）用作参比。希望显示本发明的益处以实现本发明的目的，其为不贵的等级，使得能够实现大于或等于1300MPa的弹性极性，以及大于或等于4%的断裂伸长率。钢No.2是马氏体时效处理钢。钢No.3是用于热冲压的钢，所谓22MnB5钢。

表1给出了以质量百分数表示的浇铸钢的化学组成；不对应于本发明的元素含量以下划线示出。

表1

钢	C	Mn	Si	Ti	Ni	Al	Cr	Cu
									1	0.03	3.76	1.99	0.97	3.01	0.01	<0.002	0.0007
2	0.006	<0.2	0.047	0.44	18.24	0.087	0.053	0.053
									3	0.23	1.18	0.26	0.04	0.01	0.053	0.18	0.02

钢	Co	Mo	S	P	Nb	V	B	N
									1	<0.002	0.001	<0.001	0.002	<0.002	<0.002	0.0005	0.0039
2	8.86	5.03	<0.001	<0.02	<0.002	<0.002	<0.001	<0.002
									3	<0.002	0.002	0.0008	0.0125	<0.002	0.0007	0.0029	0.0039

表2给出了表1中所示化学组成的Si+Ti之和、Si/Ti之比以及马氏体转换温度。

表2

钢	Si+Ti Ti/Si	Ms(℃)
			1	2.960.49	398
2	0.499.36	343
			3	0.30.15	440

浇铸这三种组成以形成板坯，所述板坯然后经历下述轧制参数：

-再加热到1200℃，持续45分钟。

-通过具有900℃的轧制终了温度的热轧的90%厚度压下量。

-在最后轧制辊出口处冷却钢到200℃。

-从轧制终了温度T_fl=900℃到200℃的卷取温度T_bob的冷却速率为每秒100℃，之后是空气冷却。

-使用化学酸洗工艺在环境温度下酸洗氧化的热轧板材。

-然后通过冷轧将板材的厚度降低70%。所获得的板材厚度为0.8-2.4mm。

然后切割如此获得的板材以获得坯件，这些坯件然后进行在表3中总结的热处理，各栏表示：

-加热速率：V_C1，以℃/s表示，

-奥氏体化温度Tγ，以℃表示，

-奥氏体化时间tγ，以秒表示，

-平均冷却速率V_ref1，以℃/s表示，

-冷却V_ref1停止温度T_int，

-第二加热以进行析出热处理V_C2，以℃/s表示，

-析出保温温度T_OA，以℃表示，

-析出保温时间t_OA，以分钟表示，

-最终空气冷却V_ref2。

表3

在试验A和B的钢中，在950℃下奥氏体化5分钟之后并且在冷却Vref1之前冲压该坯件。这使得能够形成B柱，并且揭示出本发明钢的热冲压能力。在这之后，在500℃下3小时（180分钟）的热处理使得能够在由试验A钢1制造的部件上实现大于1300MPa的弹性极限水平以及大于4%的总伸长率，正如表4中所示出的。

经过了试验A的钢1的试样浸涂Zn合金，其中浴具有以下的组成：0.208%的Al和0.014%的Fe，余量是锌。如此形成Fe₂Al₅(Zn)中间层，其上是锌合金层，具有几乎与所述浴相同的组成。所获得的涂层是粘着性和覆盖性的。

为了提供关于根据本发明设计的钢的机械响应的另外信息，表4汇总了当进行试验A-E时获得的机械性能：

表4

试验	钢	弹性极限(MPa)	机械强度(MPa)	断裂伸长率A%
					A	1	1376	1437	7.9
B	2	1930	1950	3.5
					C	3	846	903	11.9
D	3	1048	1193	7.0
					E	3	704	798	13.9

试验B不符合本发明，因为使用了马氏体时效处理等级的钢，这导致不足的断裂伸长率。另外，机械强度甚至在冲压之前都是高的，这降低了冲压过程中的可成形性。

利用通过浇铸3生产的钢进行的试验C并不对应于本发明所要求的机械特性，因为化学组成不能使得具有实现1500MPa的弹性极限和4%的总伸长率所需的和所寻求的所有技术特性。碳含量太高并且硅和钛含量不能使得具有本发明所寻求的硬化析出物。因而弹性极限水平显著小于1300MPa。

试验D和E分别涉及在所指范围内的T_OA下限（400℃）和上限（600℃）。这些温度均不能使得实现在弹性极限方面的目标，因为在这种情况下涉及到马氏体回火，其在所述范围内的升温将导致结构的软化。

本发明还使得能够制造以下这样的部件，所述部件任选地进行浸涂或者通过电解沉积涂覆，在硬化热处理之后具有机械特性如大于或等于1300MPa的弹性极限以及大于或等于4%的断裂伸长率。这种热处理在最终部件上或者在旨在经历热处理的区域（例如在接合坯件的情况下）上实现稳定且特别高的机械性能。

因而，作为实例且非限制性地，这些部件也可有利地用作用于陆地机动车辆构造的增强或防侵入安全部件。

这些部件可具有可变的厚度，这归因于与其它钢部件的焊接或者本发明钢的柔性轧制，即在具有可变间隔的两个轧制辊之间单一板材的轧制，从而使得能够在轧制结束时在这个板材上具有至少两种不同的厚度。

Claims (19)

1.轧制钢板材或坯件，其化学组成包含，含量以重量百分数表示：

C≤0.1%

0.5%≤Mn≤7%

0.5%≤Si≤3.5%

0.5%≤Ti≤2%

2%≤Ni≤7%

Al≤0.10%

Cr≤2%

Cu≤2%

Co≤2%

Mo≤2%

S≤0.005%

P≤0.03%

Nb≤0.1%

V≤0.1%

B<0.005%

N≤0.008%

要理解硅和钛的含量使得：

Si+Ti≥2.5%

$\frac{\mathrm{Ti}}{\mathrm{Si}}\&GreaterEqual;0.3$

该组成的余量由铁和冶炼产生的不可避免的杂质构成。

2.根据权利要求1的钢板材或坯件，其化学组成包含，含量以重量百分数表示:

C≤0.050%

3%≤Mn≤5%

1.0%≤Si≤3.0%

0.5%≤Ti≤1.5%

2.5%≤Ni≤3.5%

Al≤0.10%

Cr≤1%

Cu≤0.05%

Co≤1%

Mo≤2%

S≤0.005%

P≤0.03%

Nb≤0.1%

V≤0.1%

B<0.005%

N≤0.008%

要理解硅和钛的含量使得：

Si+Ti≥2.5%

$\frac{\mathrm{Ti}}{\mathrm{Si}}\&GreaterEqual;0.3$

该组成的余量由铁和冶炼产生的不可避免的杂质构成。

3.由根据权利要求1或2任一项的板材或坯件制造的钢部件，其微观组织包含至少95%的马氏体，以及Fe₂TiSi型金属间化合物析出物。

4.根据权利要求3的钢部件，其中所述金属间化合物析出物的面积分率为1-5%。

5.根据权利要求3或4的钢部件，其中所述金属间化合物析出物的平均半径为1-10纳米。

6.根据权利要求3-5任一项的钢部件，其弹性极限大于或等于1300MPa并且其断裂伸长率大于或等于4%。

7.根据权利要求3-6任一项的钢部件，包括含有锌、锌合金或锌基合金的涂层。

8.根据权利要求3-6任一项的钢部件，包括含有铝、铝合金或铝基合金的涂层。

9.制造钢部件的方法，包括以下所列的相继步骤：

-提供具有根据权利要求1或2的组成的轧制钢板材，其微观组织包含以面积比例表示的小于1%的Fe₂TiSi型金属间化合物析出物，

-切割所述板材以获得坯件，

-在炉中加热所述坯件到温度T_γ，持续时间为t_γ，以赋予其完全奥氏体的结构，

-在工具中在高于温度Ms的温度下冲压所述坯件以获得部件，然后

-以平均冷却速率V_ref1冷却所述部件，一直到低于温度Ms的温度，以形成马氏体基体，然后，

-将所述钢部件加热到保温温度T_OA，保温时间为t_OA，以通过1%-5%面积比例的Fe₂TiSi型金属间化合物的析出赋予其所寻求的机械特性。

10.制造钢部件的方法，包括以下所列的相继步骤：

-提供具有根据权利要求1或2的组成的轧制钢板材，其微观组织包含以面积比例表示的小于1%的Fe₂TiSi型金属间化合物析出物，

-切割所述板材以获得坯件，

-冲压所述坯件，

-在炉中加热所述钢坯件到温度T_γ，持续时间为t_γ，以赋予完全奥氏体的结构，

-从该炉中取出所述坯件，

-在工具中在高于温度Ms的温度下冲压所述坯件以获得部件，

-以平均冷却速率V_ref1冷却所述部件，一直到低于温度Ms的温度，

-将所述钢部件加热到保温温度T_OA，保温时间为t_OA，以通过1%-5%面积比例的Fe₂TiSi型金属间化合物的析出赋予其所寻求的机械特性。

11.根据权利要求9或10的制造方法，其中所述温度T_γ为700-1200℃。

12.根据权利要求11的制造方法，其中所述温度T_γ为880-980℃。

13.根据权利要求9-12任一项的制造方法，其中保温时间t_γ是60-360秒。

14.根据权利要求9-13任一项的制造方法，其中平均冷却速率V_ref1为10℃/s-70℃/s。

15.根据权利要求9-14任一项的制造方法，其中所述保温温度T_OA为400-600℃。

16.根据权利要求9-15任一项的制造方法，其中保温时间t_OA为30-600分钟。

17.根据权利要求9-16任一项的制造方法，其中被加热到温度T_OA持续时间为t_OA的所述部件然后用锌、锌合金或锌基合金涂覆。

18.根据权利要求9-16任一项的制造方法，其中被加热到温度T_OA持续时间为t_OA的所述部件然后用铝、铝合金或铝基合金涂覆。

19.根据权利要求1-8任一项的部件或者根据权利要求9-18任一项制造的部件用于制造陆地机动车辆用结构或安全部件的用途。

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