CN104451041A - 改善先进的高强度钢的成型性的激光热处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于改善成型性的高强度钢的激光热处理方法。该方法包括通过用激光照射包括马氏体结构和铁素体结构的高强度钢坯件的表面来进行热处理，从而减少马氏体结构的部分并增加铁素体结构的部分。另外，缓慢地冷却高强度钢坯件以便回火或退火该热处理后的坯件，并对冷却的坯件进行冷压成型。

Description

改善先进的高强度钢的成型性的激光热处理的方法

相关申请的交叉参考

本申请根据U.S.C第35条第119款，要求于2013年9月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2013-0111533的优先权，其全部内容包括在此以作参考。

技术领域

本发明涉及一种用于改善由先进的高强度钢制造的并且较难成型的部件的成型性的方法，并且更具体地，涉及一种通过热处理等，例如，通过辐照由先进的高强度钢制造的并且较难成型的部件来改善成型性的方法。

背景技术

近来，钢铁工业和汽车工业的研究兴趣一直专注于提高强度和减轻重量，并且，由于汽车设计已经变得复杂并且消费者的需求已经多样化，需要具有高强度和良好的加工性以及成型性的先进的高强度钢等。具体地，对于在汽车上使用的先进的高强度钢，基于该趋势的强度提高所带来的安全性等已经被认为是重要的，而且伴随轻量化的节能减排也被认为是重要的。此外，由于消费者对设计的需求已经变得多样化和复杂化，需要具有高度成型性能的高品质钢板，但是现有技术中的先进的高强度钢由于其较差的成型性，限制了它应用在需要复杂成型的部件中。

更具体地，用于车辆的先进高强度钢是指具有约590MPa或更高的抗拉强度的材料，该材料被分类为由铁素体和贝氏体组成的双相钢，由铁素体、贝氏体和残余奥氏体结构组成的TRIP钢，由马氏体、残余奥氏体、铁素体、贝氏体的复合结构组成的多相复合钢等，并且根据用于每个车辆部件的目的选择性地应用。然而，先进高强度钢的最大缺点之一是由于其较低的成型性或低的延伸性限制了其被广泛地应用到难以成型的部件或类似物中。因此，将先进高强度钢应用在车辆中是存在问题的。

已经尝试使用感应热处理等方法改进先进高强度钢的成型性，但因为难以对先进的高强度钢进行局部热处理，对整体先进的高强度钢进行热处理，这样，由先进的高强度钢的成型性提高而导致有可能降低整体强度。

发明内容

本发明提供一种使用激光热处理温度，激光热处理速度，冷却速度等改善先进的高强度钢的成型性的方法。

本发明的示例性实施方式提供一种用于改善先进的高强度钢的成型性的方法，其可包括，通过用激光照射由包括马氏体结构和铁素体结构的高强度钢制造的坯件的表面来进行热处理，从而减少马氏体结构的部分并增加铁素体结构的部分；缓慢地冷却以回火或退火该热处理后的坯件；以及对缓慢冷却的坯件进行冷压成型。

可通过与移动的，同时以预定的距离间隔的工业机器人互相配合的激光束头照射激光。具体地，先进的高强度钢可以是双相钢（DP），相变诱生塑性钢（TRIP），铁素体-贝氏体钢（FB），多相复合钢（complexphase steel）（CP）或马氏体钢（MS）等。热处理的温度可为约500℃至约800℃。激光热处理的速率可以是约5mm/s至约20mm/s。缓慢冷却坯件的速率可为约20℃/s或更小。此外，该激光热处理方法可以应用于车用先进的高强度钢。

如上所述，根据本发明，由于可通过激光热处理温度，激光热处理速率，冷却速率等的范围改善先进高强度钢的成型性，先进高强度钢可容易地应用在难以成型的部件中。由于先进高强度钢可被应用在车辆内难以型的部件中，可实现重量减轻，燃料效率提高，并且冲击性能可以得到改善。由于先进的高强度钢的成型性的改善，因可减少裂纹、缩颈、回弹等并且模具在冷压加工过程中的磨损降低，因而生产成本可降低，并且模具的使用寿命可增加。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的对难以成型的坯件的一部分照射激光的激光束头的位置的示例性示意图；

图2是比较本发明的示范性实施方式的延伸性和根据本发明的示范性实施例的对比例的延伸性的示例性图示；

图3是根据本发明的示例性实施方式的对比例的微细结构的示例性图像；以及

图4是本发明的示例性实施方式的微细结构的示例性图像。

具体实施方式

应理解，本文中使用的术语”车辆”或”车辆的”或其他类似的术语一般包括机动车辆，如包括运动型多功能车（SUV），公交车，货车，各类商用车辆的客车；包括各种船和艇的水运工具；飞机等，并包括混合动力汽车，纯电动汽车，插电式混合动力电动汽车，氢动力汽车燃料电池汽车和其它替代燃料汽车(例如，从除石油以外的资源得到的燃料)。

本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施例的目的而不意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种（a、an）”和“该（the）”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括（comprises和/或comprising）”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

除非详细说明或者可以从上下文中明显地看出，本文中使用的术语“约”应当理解为是在本领域的正常公差范围之内，比如在均值的2个标准误差内。“约”可理解为在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%、或0.01%之内。除非在上下文中另外明确地说明，本文中所有的数量值通过术语“约”进行修饰。

本说明书和权利要求中存在的术语和词语不应该被解释为限于一般或字典含义，而应被解释为具有符合本发明的技术思想的含义和概念，这基于发明者可以适当地定义术语的概念从而以最佳的方式来描述本发明。

本发明涉及一种改善先进的高强度钢的成型性的激光热处理方法，在下文中将详细说明本发明。

本发明是这样一种方法，即通过使用激光进行局部热处理软化由先进的高强度钢制造的且难以成型的部件，例如，在成型的过程中常常产生裂纹等的弯曲部件，进料口部件，拉伸部件和装饰部件，以赋予改善的成型性的方法。由于激光束的快速加热和各种尺寸使得热处理的程度可以自由地调节，因此激光是有利的。

先进的高强度钢可以是车用高强度钢（high tensile steel），并且通常是指一种强度约为590MPa或更高的并且屈服强度约为300MPa或更高的钢，该高强度钢可以是双相钢（DP），相变诱生塑性钢（TRIP），铁素体-贝氏体钢（FB），多相复合钢（CP）或马氏体钢（MS）等。

更具体地，根据本发明的激光热处理方法可以包括：通过用激光照射由包括马氏体结构和铁素体结构的高强度钢制造的坯件的表面来进行热处理，从而减少马氏体结构的部分并增加铁素体结构的部分；缓慢地冷却（例如，以较慢的速度进行冷却）以回火或退火该热处理后的坯件；和对缓慢冷却后的坯件进行冷压成型。

为了在热处理过程中在精确位置对坯件表面进行热处理，可以将坯件固定在一个夹具上。另外，在热处理过程中被激光照射的作为高强度钢的坯件的热处理温度可以为约500℃至约800℃。由于在该温度下对作为先进高强度钢的坯件进行回火和退火处理的作用，坯件的内应力可减小并且其韧性增加，并且在达到奥氏体化温度之后，作为高强度钢的坯件的马氏体结构，经受相变过程，然后被冷却以保持延展性等。换句话说，通过在该温度下进行热处理，具有高强度的马氏体结构可形成回火马氏体结构，其中内应力减小并且延展性提高，由于高强度而使得具有较低成型性的马氏体结构的部分减少，与此同时，由于相对较低的强度而使得具有较高成型性的铁素体结构的部分增加，因此提高了延伸性，成型性等。

另一方面，当热处理温度低于约500℃时，作为高强度钢的坯件的内部应力可能不能充分地去除，并且马氏体结构难以相转化为铁素体结构，并且当热处理温度大于约800℃时，作为高强度钢的坯件的强度由于内应力等的产生进一步提高，其中内应力的产生是由于与正常温度（从约15℃至约20℃）较为显著的温差导致的快速冷却造成的。

另外，图1是示出激光束头300的位置的示例性示意图，其中激光束头300对难以成型的坯件100的部件200照射激光。用于热处理的激光可通过激光束头300照射，该激光束头300与移动的、同时以预定的距离间隔的工业机器人相互配合，并且激光可从激光束头300照射用于对难以成型的部件200而进行热处理。与工业机器人互相配合的激光实现更精确的温度和更精确的控制，因而可以在预期部位进行预期的热处理。

更具体地，激光热处理的速率，即，激光束头300的进给速率可以是约5mm/s至约20mm/s。当进给速率小于约5mm/s时，坯件的强度可进一步由于内应力的产生而增加，该内应力的产生是作为先进高强度钢的坯件的温度过量升高引起的，并且因此可能降低成型性，而当进给速率为大于约20mm/s时，由于不能在足够的温度下进行热处理，导致马氏体结构难以进行相转变，因此难以改善的成型性。

另外，缓慢冷却可以是在正常温度下空冷作为先进的高强度钢的坯件以便进行回火或退火，并且冷却速率可为约20℃/s或更小。具体地，当冷却速度大于20℃/s时，由于诱导快速冷却，碳不能充分地扩散到作为先进高强度钢的坯件的基体结构中，作为先进高强度钢的坯件的强度可进一步增加，并且可能降低延伸性，因此可能降低成型性。

实施例

以下，将通过实施例对本发明进行更详细地所述。这些实施例仅用于说明本发明的示例性实施方式，并且，显而易见，对于本领域技术人员来说，本发明的范围并不解释为由这些实施例限制。

将根据本发明的示范性实施方式的激光热处理方法应用于抗拉强度为980MPa的先进高强度钢（其通常被用作车辆碰撞元件）的实施例的延伸率与未应用激光热处理方法的对比例的延伸率进行比较。更具体地，图2是比较实施例和对比例的延伸率的示例性图表，该实施例中的热处理温度为650℃，并且热处理的速度，也就是激光束头的进给速率为约10mm/s。

如图2所示，应用根据本发明的示例性实施方式的激光热处理方法的实施例的延伸率约18％，大于对比例的约14％的延伸率。延伸率的差异可能是由于热处理导致该实施例的高强度钢的内应力减小且发生了马氏体结构的相转变而产生的，并且较高的延伸率可表示高强度钢的成型性提高。

图3是对比例的微细结构的示例性图像，且图4是实施例的微细结构的示例性图像。在图3的对比例中，均匀分布着深色的马氏体结构和包括铁素体结构的较亮的珠光体结构，但是在图4中，由于根据本发明的示范性实施方式的激光热处理使得深色的马氏体结构减少而包括铁素体结构的较亮的珠光体结构增多，成型性较低的马氏体结构的部分减少，并且成型性较好的铁素体结构增加。

因此，当对根据本发明的示例性实施方式的热处理方法得到的先进高强度钢进行冷压加工时，可减少由于较低的成型性导致的缺陷，例如，可能出现在相关技术中由先进的高强度钢制造的并且难以成型的部件中的裂纹和缩颈，并且因为屈服强度降低，也可以减小能够影响尺寸稳定性的回弹效果等，并因此，根据本发明的示例性实施方式的热处理方法可以改善由先进的高强度钢制造的并且难以成型的部件的成型性。

如上所述，本发明已经相对于本发明示例性的实施方式进行了描述，但是这仅仅是为了说明，并且本发明并不限于此。所描述的示例性实施方式可以由发明的本领域的技术人员改变或修改而不脱离本发明的精神和范围，在本发明的技术精神和权利要求的等效范围内的各种变化和修改都是可能的，权利要求书将在下面描述。

附图说明

图2

Example，实施例

Comparative example，对比例

Strength，强度

Elongation ratio，延伸率

Claims (7)

1.一种用于钢的激光热处理的方法，所述方法包括：

通过用激光照射包括马氏体结构和铁素体结构的高强度钢坯件的表面来进行热处理以减少马氏体结构的部分并增加铁素体结构的部分；

缓慢地冷却所述高强度钢坯件以回火或退火该热处理的坯件；和

对冷却的坯件进行冷压成型。

2.根据权利要求1的方法，其中通过与移动的同时以预定的距离间隔的工业机器人互相配合的激光束头照射所述激光。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述高强度钢选自双相钢（DP）、相变诱生塑性钢（TRIP）、铁素体-贝氏体钢（FB）、多相复合钢（CP）和马氏体钢（MS）。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述热处理的温度为约500℃～800℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述热处理的速率为约5mm/s至20mm/s。

6.根据权利要求1所述的方法，其中缓慢冷却的速度为约20℃/s或更低。

7.一种用于车辆的高强度钢，其应用如权利要求1所述的激光热处理方法。