CN110636939B - 热成形材料,组件以及用途 - Google Patents
热成形材料,组件以及用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110636939B CN110636939B CN201780090936.XA CN201780090936A CN110636939B CN 110636939 B CN110636939 B CN 110636939B CN 201780090936 A CN201780090936 A CN 201780090936A CN 110636939 B CN110636939 B CN 110636939B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- maximum
- weight
- percent
- hot
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 131
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- FEPMHVLSLDOMQC-UHFFFAOYSA-N virginiamycin-S1 Natural products CC1OC(=O)C(C=2C=CC=CC=2)NC(=O)C2CC(=O)CCN2C(=O)C(CC=2C=CC=CC=2)N(C)C(=O)C2CCCN2C(=O)C(CC)NC(=O)C1NC(=O)C1=NC=CC=C1O FEPMHVLSLDOMQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 31
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 229910000789 Aluminium-silicon alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- PALQHNLJJQMCIQ-UHFFFAOYSA-N boron;manganese Chemical compound [Mn]#B PALQHNLJJQMCIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
- B32B15/011—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of iron alloys or steels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/03—3 layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
本发明涉及由三层材料复合物组成的热成形材料,包括由可淬火钢组成的核心层和两个材料配合地与核心层连接的覆盖层,所述可淬火钢在热成形材料的加压淬火状态下具有抗拉强度>1900MPa和/或硬度>575HV10,尤其抗拉强度>2000MPa和/或硬度>600HV10,优选抗拉强度>2100MPa和/或硬度>630HV10,更优选抗拉强度>2200MPa和/或硬度>660HV10,再优选抗拉强度>2300MPa和/或硬度>685HV10,所述覆盖层由与核心层相比较软的钢组成,该较软的钢在热成形材料的加压淬火状态下具有抗拉强度>750MPa和/或硬度>235HV10,尤其抗拉强度>900MPa和/或硬度>280HV10,优选抗拉强度>1000MPa和/或硬度>310HV10,优选抗拉强度>1100MPa和/或硬度>340HV10,更优选抗拉强度>1200MPa和/或硬度>370HV10。本发明还涉及组件以及对应的用途。
Description
技术领域
本发明涉及由三层材料复合物组成的热成形材料。
背景技术
在汽车工业中寻找降低交通工具重量且由此同时降低燃料消耗的新解决方案。其中轻型构造是重要元素,以能够降低交通工具重量。这可另外通过使用具有提升强度的材料来实现。随着强度的提升,通常其弯曲能力降低。为了不仅实现用于轻型构造的提升的强度还确保碰撞相关组件所必需的乘客保护,要保证所使用的材料可通过变形来转化通过碰撞导入的能量。这以高水平变形能力为条件,尤其在交通工具结构的碰撞相关组件中。一种节约重量的可能性为例如通过与常规使用的材料相比创新的材料,来再更轻地设计或构造陆基交通工具的车身和/或底盘(Fahrwerk)。这样可以例如通过具有更薄壁厚、具有相近性质的材料来代替组件特定的常规材料。例如发现越来越多由两种或多种不同材料组成的混合材料或材料复合物进入汽车工业,其中每个单种材料具有特定的(部分相反的)性质,这些性质在材料复合物中被统一,以使材料复合物与单一、单片材料相比,获得改善的性质。材料复合物,尤其是由不同钢组成的材料复合物在现有技术中已知,例如在德国公开文本DE102008022709 A1中或在欧洲公开文本EP2886332A1。
为热成形设计的钢材料复合物在申请人的商品名称1200和1400下销售。以不同的材料厚度使用极高强度、极高硬度的钢作为核心层且使用可伸展的钢作为覆盖层,以达到高强度和延展性的目的。对于这些材料结合体,为了在加压淬火状态下达到可接受的剩余成形能力,提供可延展的复合物组成件(Verbundpartner)的高材料厚度。这以两种方式减少材料复合物的强度:第一种是可延展的部分本身导致的,第二种是核心的强度降低,因为在制作过程(热轧包层)和加工(热成形)中,在复合物组成件之间出现合金元素的扩散流。例如碳从核心层扩散到覆盖层,使覆盖层硬化并同时降低核心区域的强度。在使用薄覆盖层时,即使达到高总强度,却通过扩散过程出现可延展的复合物组成件的相对强烈的硬化,使得最终不能达到延展度目标。
在热变形中将开头提到的钢材料复合物切割成扁坯并加热至奥氏体化温度,以便它随后在冷却的模具中同时热变形和冷却。通过强烈的冷却,其中在使用22MnB5作为核心层时冷却速率必需至少为27K/s,结构从奥氏体完全转化成马氏体,且待加工至组件的材料在加压淬火状态下得到其所期望的核心层内的高强度。此方法在技术领域中也以加压淬火概念为人所知。在此所使用的钢复合材料通常配有基于铝的涂层,例如AlSi涂层,以当钢板加热到奥氏体化温度时避免不合需要的氧化皮形成(Zunderbildung)。
用于热成形的钢材料复合物的设计迄今为止基于机械性质进行。由于复合物组成件的化学组成,不利地引起局部合金元素的互相作用,尤其在材料复合物制作期间以及热成形期间,这导致材料复合物的令人不满意的强度和/或延展性。
发明内容
本发明的任务是提供热成形材料,其即使在制作和加工时进行扩散过程的情况下,与由现有技术所知的材料复合物相比,单层(复合物组成件)的性质具有较小的改变,同时在表面邻近区域具有高强度和延展性。
通过具有权利要求1所述特征的热成形材料来解决此任务。
为了解决有关扩散的上述问题并在高剩余延展性的同时提升材料复合物的可达到的总强度,必需以适合的方式来抑制复合物组成件之间的扩散。这可通过以下达到,即,基本上贡献于强度和/或硬度的合金元素碳在覆盖层中与现有技术相比具有更高的C含量,由此该合金元素的扩散速率能够因为覆盖层和核心层之间更小的浓度差而降低。根据本发明的热成形材料由三层材料复合物组成,包括由可淬火钢组成的核心层和两个材料配合地与核心层连接的覆盖层,所述可淬火钢在热成形材料的加压淬火状态下具有抗拉强度>1900MPa和/或硬度>575HV10,尤其抗拉强度>2000MPa和/或硬度>600HV10,优选抗拉强度>2100MPa和/或硬度>630HV10,更优选抗拉强度>2200MPa和/或硬度>660HV10,再优选抗拉强度>2300MPa和/或硬度>685HV10,所述覆盖层由与核心层相比较软的钢组成,该较软的钢在热成形材料的加压淬火状态下具有抗拉强度>750MPa和/或硬度>235HV10,尤其抗拉强度>900MPa和/或硬度>280HV10,优选抗拉强度>1000MPa和/或硬度>310HV10,优选抗拉强度>1100MPa和/或硬度>340HV10,更优选抗拉强度>1200MPa和/或硬度>370HV10,特别优选抗拉强度>1300MPa和/或硬度>400HV10,且限制抗拉强度最大1800MPa和/或硬度最大550HV10,尤其抗拉强度最大1700MPa和/或硬度最大520HV10,优选抗拉强度最大1600MPa和/或硬度最大500HV10,以与极高强度的单片钢材料相比,以可比较的强度在机械性质方面发挥钢材料复合物的优点。
HV对应维氏硬度且根据DIN EN ISO 6507-1:2005至4:2005来确定。
该热成形材料可构造为带形、板形或片形或提供于后续工艺步骤。该热成形材料可因此结合在现存的热成形标准工艺中,而不必在工艺链中进行改变。
根据该热成形材料的另一个设计方案,除Fe和生产条件下不可避免的杂质以外,该核心层以重量%由以下组成:
C:0.31–0.6%,
Si:至高0.5%,
Mn:0.5-2.0%,
P:至高0.06%,
S:至高0.03%,
Al:至高0.2%,
Cr+Mo:至高1.2%,
Cu:至高0.2%,
N:至高0.01%,
Nb+Ti:至高0.2%,
Ni:至高0.4%,
V:至高0.2%,
B:至高0.01%,
As:至高0.02%,
Ca:至高0.01%,
Co:至高0.02%,
Sn:至高0.05%。
C是一种强度提升的合金元素且随着增加的含量有助于强度的提升,以至于存在至少0.31重量%,尤其至少0.33重量%,优选至少0.37重量%,更优选至少0.42重量%,特别优选至少0.45重量%的含量,以获得或设定所期望的强度。脆性也随着升高的强度而增加,以至于将含量限制于最大0.6重量%,尤其最大0.55重量%,优选最大0.53重量%,以不负面影响材料性质并确保足够的可焊接性。
Si是一种合金元素,可有助于混合晶体淬火并可取决于含量积极作用于强度提升,以至于可存在至少为0.05重量%的含量。该合金元素限制于最大0.5重量%,尤其最大0.45重量%,优选最大0.4重量%,以确保足够的可轧制性。
Mn是一种合金元素,可有助于可淬火性并可积极作用于抗拉强度,尤其用于与S结合成MnS,以至于可存在至少为0.5重量%的含量。该合金元素限制于最大2.0重量%,尤其最大1.7重量%,优选最大1.5重量%,以确保足够的可焊接性。
Al作为合金元素可有助于脱氧,其中可存在至少为0.01重量%,尤其为0.015重量%的含量。该合金元素限制于最大0.2重量%,尤其最大0.15重量%,优选最大0.1重量%,以基本上降低和/或避免材料中的析出(尤其以非金属氧化夹杂物的形式),该析出可负面地影响材料性质。可例如将含量设定在0.02和0.06重量%之间。
Cr作为合金元素取决于含量也可有助于强度的调节,尤其积极有助于可淬火性,通过尤其至少0.05重量%的含量。该合金元素限制于最大1.0重量%,尤其最大0.8重量%,优选最大0.7重量%,以确保足够的可焊接性。
B作为合金元素可有助于可淬火性和强度提升(尤其当N被结合),且可以以至少为0.0008重量%,尤其至少0.001重量%的含量存在。该合金元素限制于最大0.01重量%,尤其最大0.008重量%,因为更高的含量可不利地作用于材料性质且将导致材料中硬度和/或强度的降低。
Ti和Nb作为合金元素可单独或以组合加合金用于晶粒细化(Kornfeinung)和/或N结合,尤其当Ti以至少0.005重量%的含量存在时。为了N的完全结合,将以至少3.42*N的含量提供Ti。合金元素以组合计限制于最大0.2重量%,尤其最大0.15重量%,优选最大0.1重量%,因为更高的含量不利地作用于材料性质,尤其负面地作用于材料的韧性。
Mo、V、Cu、Ni、Sn、Ca、Co、As、N、P或S为合金元素,当它们不以特定性质的设定为目的而加合金时,可单独或以组合算作杂质。将其含量限制于最大0.2重量%Mo、最大0.2重量%V、最大0.2重量%Cu、最大0.4重量%Ni、最大0.05重量%Sn、最大0.01重量%Ca、最大0.02重量%Co、最大0.02重量%As、最大0.01重量%N、最大0.06重量%P、最大0.03重量%S。
除了Fe和生产条件下不可避免的杂质外,该热成形材料的覆盖层以重量%由以下组成:
C:0.08-0.3%,
Si:至高1.0%,
Mn:0.3-3.0%,
P:至高0.1%,
S:至高0.06%,
Al:至高1.0%,
Cr+Mo:至高1.5%,
Cu:至高0.3%,
N:至高0.01%,
Ni:至高0.3%,
Nb+Ti:至高0.25%,
V:至高0.05%,
B:至高0.01%,
Sn:至高0.05%,
Ca:至高0.01%,
Co:至高0.02%。
为了提高热成形材料的表面邻近区域的强度,C作为合金元素以至少0.08重量%存在,且由于可变性形和可涂覆性限制于最大0.3重量%。C含量例如在0.13-0.28重量%之间,尤其在0.17-0.25重量%之间的区域中。
Si为一种合金元素,其可有助于混合晶体淬火且积极作用于强度提升,以至于可存在至少为0.01重量%的含量。该合金元素限制于最大1.0重量%,尤其最大0.9重量%,优选最大0.8重量%,以确保足够的可轧制性和/或表面品质。
Mn为一种合金元素,其可有助于可淬火性,且积极作用于抗拉强度,尤其对于从S至MnS的结合,以至于可存在至少为0.3重量%的含量。该合金元素限制于最大3.0重量%,尤其最大2.8重量%,优选最大2.6重量%,以确保足够的可焊接性。
Al作为合金元素可有助于脱氧,其中可存在至少为0.005重量%,尤其至少0.01重量%的含量。将Al限制于最大1.0重量%,尤其最大0.9重量%,优选最大0.8重量%,以基本上减少和/或避免材料中的析出(尤其以非金属氧化夹杂物的形式),该析出可负面地影响材料性质。
Cr作为合金元素取决于含量也可有助于强度调节,尤其以至少0.05重量%的含量且限制于最大1.3重量%,尤其最大1.1重量%,优选最大0.9重量%,以能够保证表面的基本上完全的可涂覆性。
B作为合金元素可有助于可淬火性和强度提升(尤其当N结合时),且可以以至少0.0008重量%的含量存在。将该合金元素限制于最大0.01重量%,尤其最大0.005重量%,因为更高的含量可不利地作用于材料性质且将导致材料中硬度和/或强度的降低。
Ti和Nb作为合金元素可单独或以组合加合金用于晶粒细化和/或N结合,以尤其至少0.001重量%Ti和/或至少0.001重量%Nb的含量。为了N的完全结合,将以至少3.42*N的含量提供Ti。合金元素以组合计限制于最大0.25重量%,尤其最大0.2重量%,优选最大0.15重量%,因为更高的含量可不利地作用于材料性质,尤其负面地作用于材料的韧性。
Mo、V、Cu、Ni、Sn、Ca、Co、N、P或S为合金元素,当它们不以特定性质的设定为目的而加合金时,可单独或以组合算作杂质。含量限制于最大0.2重量%Mo、最大0.05重量%V、最大0.3重量%Cu、最大0.3重量%Ni、最大0.05重量%Sn、最大0.01重量%Ca、最大0.02重量%Co、最大0.01重量%N、最大0.1重量%P、最大0.06重量%S。
覆盖层优选同样由可淬火的钢组成。
根据热成形材料的另外一个设计方案,基于热成形材料的总材料厚度,该覆盖层各自具有5%至30%之间,尤其10%至20%之间的材料厚度。覆盖层应该如此确定其材料厚度,使得核心层的积极性质不被明显地负面影响,其中基于热成形材料的总材料厚度,将覆盖层的材料厚度(每面)限制在最大15%,尤其最大10%,优选最大5%,以确保来源于该强度水平的轻型构造潜力,其中试图保持材料复合物的(总)强度尽可能接近极高强度的核心材料作为单片材料的水平。该热成形材料或者说三层材料复合物具有在0.6和8.0mm之间,尤其在1.2和5.0mm之间且优选在1.5和4.0mm之间的总材料厚度。
根据该热成形材料的另一个设计方案,通过包层,尤其是轧制包层,优选热轧制包层或通过浇铸来制造该材料复合物。优选通过热轧制包层(如在例如德国专利DE102005006606B3公开的)来制造根据本发明的热成形材料。参考此专利并将其内容在此并入本申请。或者可通过浇铸制造根据本发明的热成形材料,其中制造它的一种可能性公开在日本公开文本JP-A 03133630中。金属材料复合物的制造普遍从现有技术所知。
为了保持单层(复合物组成件)之间碳浓度的差尽可能的小,根据该热成形材料的另一个设计方案,核心层的C含量:覆盖层的C含量的比例<6,尤其<5,优选<4,特别优选<3。由此可达到热成形材料的(总)强度的更小落差的目的。由此产生的另一个优点是,减小了局部存在的化学组成的混合。其导致更少的混合区域的形成。因此复合物组成件在其区域内的性质更加对应于各个材料作为单片材料时所已知的。
为了在可延展的覆盖层具有足够的材料厚度同时,能够具有高的总强度以及弯曲强度,材料复合物应该在表面邻近区域尽可能具有高强度。根据一个优选设计,热成形材料在加压淬火状态下具有因子S>1000000[MPa2],尤其因子S>1500000[MPa2],优选因子S>2000000[MPa2],特别优选因子S>2005000[MPa2]。该因子S通过各层的抗拉强度的总和(依赖于各自材料厚度)与加压淬火状态下覆盖层抗拉强度的乘积来测定。如下确定S:
S=(%Rm(核心层)+%Rm(覆盖层))*Rm(覆盖层),其中Rm对应于各层抗拉强度且%对应于各层材料厚度百分比。
为了保持通过提供与核心层相比更加可延展的覆盖层的强度损失尽可能的小,使用其自身带来尽可能大强度并且还能补偿极高强度的核心层的小的剩余延展性的覆盖层。根据另一个优选的设计方案,热成形材料在加压淬火状态下具有因子M>110000[°MPa]。该因子M通过热成形材料在加压淬火状态下的弯曲角度和抗拉强度的乘积来测定。如下确定M:
M=Rm(复合物)*α(复合物),其中Rm对应于热成形材料的抗拉强度,且α对应于热成形材料的弯曲角度。α根据VDA238-100来确定。
为了能够使用极高强度热成形材料的轻型构造潜力,尤其不必采取后续额外措施(例如钢的氧化皮去除)并能够提供对腐蚀一定的屏障作用,根据另一个设计方案,该热成形材料一面或双面配有腐蚀保护涂层,尤其是基于锌或基于铝的涂层,优选AlSi涂层,使得由热成形材料制造的组件能够无进一步花费地随后装配在交通工具结构中(例如电阻点焊)并具有足够的漆附着力。
根据第二个方面,本发明涉及通过加压淬火由根据本发明的热成形材料制造的组件,尤其用于制造汽车构造的部件。与由现有技术所知的材料复合物组成相比,该经加压淬火的热成形材料仅具有较小的单层(复合物组成件)性质变化,同时在表面邻近区域具有高强度和延展性。
根据第三个方面,本发明涉及由根据本发明的热成形材料制造的组件在陆基交通工具的车身或底盘(Fahrwerk)中的用途。在此其优选涉及载人机动车、商用车或巴士,其为具有内燃机、纯电动驱动或混合驱动的交通工具。组件可作为纵梁或横梁或柱在陆基交通工具中使用,例如将它作为型材设计,尤其在保险杠、门槛、侧面碰撞梁或要求在碰撞事故中几乎没有变形/侵扰的区域中作为碰撞型材。
接下来通过图和实施例进一步说明本发明。
附图说明
图1显示根据VDA238-100通过薄板弯曲试验测定的不同样品的结果。
具体实施方式
由市售可得的扁钢产品通过热轧包层产生具有三层材料复合物的热成形材料。使用在表1中给出的钢作为覆盖层D1-D7并使用在表2中给出的钢作为核心层K1-K6。表1和表2中列出的抗拉强度是在加压淬火状态下的。总共排列26种不同的热成形材料,见表3。覆盖层D4和D7或用覆盖层D4和D7生产的热成形材料不符合根据本发明的实施方案。另外提供了两个单片锰硼热成型钢R1和R2。
其中用两个覆盖层和一个布置于其中的核心层彼此堆叠各个片坯件(Blechzuschnitte),其中至少区域性地沿它们的边缘材料配合地(优选通过焊接)互相连接成预复合物(Vorverbund)。将该预复合物引至>1200℃的温度并在多个步骤中热轧成具有3mm总厚度的材料复合物并继续加工成具有1.5mm的冷带材。对该材料复合物或者说热成形材料用基于铝的涂层(各自具有20μm的层厚度的AlSi涂层)进行双面涂覆。所述层厚度可在5和30μm之间。
由所制造的热成形材料和两种单片热成形钢分割成扁坯。将扁坯在炉中各自加热至奥氏体化温度,尤其在Ac3(有关核心层)以上大约6min并热透且随后在经冷却的模具中各自热成形为相同的组件并冷却。冷却速率为>30K/s。核心层整个厚度基本上全部由马氏体组成,其中向覆盖层的过渡区域可另外含有铁氧体和/或贝氏体部分。在覆盖层中出现由以下形式中的至少一种组成的结构/混合结构:铁氧体、贝氏体和马氏体。在单片中基本上完全变为马氏体结构。
从加压淬火的组件中切出样品,其根据VDA238-100经受薄板弯曲试验。结果整理在图1中。图1显示一个图表,其中在x轴上记录以[MPa]为单位的总抗拉强度,并在y轴上记录以[°]为单位的弯曲角度。通过1600MPa的最小总强度等级与由M关系式M=Rm(复合物)*α(复合物)产生的限界(M=110000°MPa的情况下)来张开目标区域。即目标区域(根据本发明的区域,见图1)包含所有根据本发明的实施方案,这些根据本发明的实施方案同样地适用于:具有总强度>1600MPa和≥110000°MPa的值M,并尤其满足条件S>1000000[MPa2]。对于非根据本发明的实施方案在表3中用o来表示,显而易见的是,它们位于目标区域外。尽管实施例K5-D4由于在表面邻近区域的高强度满足条件S>1000000[MPa2],然而这个实施例的表现远在值M>110000°MPa以下,以至于通过此热成形材料的性质不具经济的轻型构造可能性。
本发明不限制于所展示的实施例以及概述的实施方案。相反,根据本发明的热成形材料还可为定制产品的零件,例如作为定制焊接坯料和/或定制轧制坯料的零件。
C | Si | Mn | P | S | Al | Cr | Nb | Ti | B | Rm[MPa] | |
D1 | 0.155 | 0.4 | 2.3 | <=0.02 | <=0.003 | 0.7 | 0.7 | 0.025 | 0.025 | 0.0015 | 1152 |
D2 | 0.14 | 0.23 | 1.15 | <=0.015 | <=0.005 | 0.09 | 0.25 | 0.025 | <=0.008 | 0.0025 | 1216 |
D3 | 0.23 | 0.25 | 1.3 | 0.01 | 0.0015 | 0.035 | 0.15 | 0.0015 | 0.003 | 0.0028 | 1531 |
D4 | 0.07 | 0.205 | 0.8 | 0.02 | 0.006 | 0.04 | 0.075 | 0.02 | 0.004 | <=0.001 | 458 |
D5 | 0.16 | <=0.1 | 1.1 | <=0.015 | <=0.006 | <=0.01 | 0.9 | <=0.003 | <=0.008 | <=0.001 | 917 |
D6 | 0.09 | 0.25 | 0.8 | <=0.025 | <=0.015 | 0.04 | 0.4 | <=0.01 | 0.03 | 0.0025 | 823 |
D7 | 0.04 | <=0.03 | 0.24 | <=0.015 | <=0.012 | 0.04 | <=0.05 | <=0.004 | <=0.004 | <=0.001 | 387 |
表1
C | S | Mn | P | S | Al | Cr | Ni | Nb | Ti | V | B | Ca | Rm[MPa] | |
K1 | 0.35 | 0.25 | 1.3 | 0.01 | 0.0015 | 0.035 | 0.14 | <=0.06 | 0.0015 | 0.0325 | <=0.01 | 0.0028 | 0.0018 | 1911 |
K2 | 0.37 | 0.095 | 0.85 | <=0.025 | <=0.005 | 0.043 | 0.2 | <=0.15 | <=0.01 | 0.043 | <=0.05 | 0.002 | 1997 | |
K3 | 0.42 | 0.225 | 1.3 | 0.02 | 0.303 | 0.035 | 0.35 | <=0.06 | 0.003 | 0.0275 | <=0.01 | 0.003 | 0.0013 | 2093 |
K4 | 0.45 | 0.07 | 0.62 | 0.01 | 0.004 | 0.04 | 0.22 | <=0.1 | 0.002 | 0.026 | <=0.01 | 0.003 | <=0.005 | 2304 |
K5 | 0.48 | 0.22 | 1.2 | 0.01 | 0.002 | 0.035 | 0.24 | <=0.1 | 0.002 | 0.03 | <=0.01 | 0.0032 | 0.002 | 2400 |
K6 | 0.53 | 0.23 | 1.19 | 0.01 | 0.003 | 0.03 | 0.58 | 0.2 | 0.002 | 0.025 | 0.02 | 0.003 | 2518 |
表2
表3。
Claims (12)
1.由三层材料复合物组成的热成形材料,包括由可淬火钢组成的核心层和两个材料配合地与核心层连接的覆盖层,所述可淬火钢在热成形材料的加压淬火状态下具有抗拉强度>1900MPa和/或硬度>575HV10,所述覆盖层由与核心层相比较软的钢组成,该较软的钢在热成形材料的加压淬火状态下具有抗拉强度>750MPa和/或硬度>235HV10,
其中,所述核心层除Fe和生产条件下不可避免的杂质外,以重量%由以下组成:
C:0.31–0.6%,
Si:至高0.5%,
Mn:0.5-2.0%,
P:至高0.06%,
S:至高0.03%,
Al:至高0.2%,
Cr+Mo:至高1.2%,
Cu:至高0.2%,
N:至高0.01%,
Nb+Ti:至高0.2%,
Ni:至高0.4%,
V:至高0.2%,
B:至高0.01%,
As:至高0.02%,
Ca:至高0.01%,
Co:至高0.02%,
Sn:至高0.05%,
并且所述覆盖层除了Fe和生产条件下不可避免的杂质外,以重量%由以下组成:
C:0.13-0.3%,
Si:至高1.0%,
Mn:0.3-3.0%,
P:至高0.1%,
S:至高0.06%,
Al:至高1.0%,
Cr+Mo:至高1.5%,
Cu:至高0.3%,
N:至高0.01%,
Ni:至高0.3%,
Nb+Ti:至高0.25%,
V:至高0.05%,
B:至高0.01%,
Sn:至高0.05%,
Ca:至高0.01%,
Co:至高0.02%。
2.根据权利要求1所述的热成形材料,其特征在于,所述核心层具有0.33-0.55重量%之间的C含量。
3.根据权利要求1所述的热成形材料,其特征在于,所述覆盖层具有0.17-0.25重量%之间的C含量。
4.根据权利要求1所述的热成形材料,其特征在于,基于所述热成形材料的总厚度,所述覆盖层各自具有5%和30%之间的材料厚度。
5.根据权利要求1所述的热成形材料,其特征在于,所述材料复合物通过包层或通过浇铸来制造。
6.根据权利要求1所述的热成形材料,其特征在于,所述核心层的C含量:覆盖层的C含量的比例<6。
7.根据权利要求1所述的热成形材料,其特征在于,所述热成形材料在加压淬火状态下具有因子S>1000000[MPa2],其中S=(%Rm(核心层)+%Rm(覆盖层))*Rm(覆盖层),其中Rm对应于各层抗拉强度且%对应于各层材料厚度百分比。
8.根据权利要求1所述的热成形材料,其特征在于,所述热成形材料在加压淬火状态下具有因子M>110000[°MPa],其中M=Rm*α,其中Rm对应于热成形材料的抗拉强度,且α对应于热成形材料的弯曲角度,其中α根据VDA238-100来确定。
9.根据权利要求1所述的热成形材料,其特征在于,所述热成形材料一面或双面地配有腐蚀保护涂层。
10.根据权利要求1所述的热成形材料,其特征在于,所述热成形材料为定制产品的零件。
11.组件,由根据权利要求1-10中任一项所述的热成形材料通过加压淬火制造。
12.根据权利要求11所述的组件在陆基交通工具的车身或在车架中的用途。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2017/061773 WO2018210415A1 (de) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | Warmumformmaterial, bauteil und verwendung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110636939A CN110636939A (zh) | 2019-12-31 |
CN110636939B true CN110636939B (zh) | 2021-09-14 |
Family
ID=58794052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780090936.XA Expired - Fee Related CN110636939B (zh) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | 热成形材料,组件以及用途 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11110686B2 (zh) |
EP (1) | EP3625044B1 (zh) |
JP (1) | JP2020519765A (zh) |
KR (1) | KR20200007003A (zh) |
CN (1) | CN110636939B (zh) |
BR (1) | BR112019024206A2 (zh) |
CA (1) | CA3063335A1 (zh) |
MX (1) | MX2019013667A (zh) |
WO (1) | WO2018210415A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022209522A1 (ja) | 2021-03-31 | 2022-10-06 | Jfeスチール株式会社 | クラッド鋼板および部材、ならびに、それらの製造方法 |
US20240150876A1 (en) | 2021-03-31 | 2024-05-09 | Jfe Steel Corporation | Clad steel plate, member, and production methods for same |
CN114934228B (zh) * | 2022-05-18 | 2023-06-16 | 湖南华菱涟源钢铁有限公司 | 一种热成形钢板及其生产方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03133630A (ja) | 1989-10-20 | 1991-06-06 | Nippon Steel Corp | 耐デント性、耐面歪性に優れた良成形性クラッド鋼板 |
DE102005006606B3 (de) | 2005-02-11 | 2006-03-16 | Thyssenkrupp Steel Ag | Verfahren zum Herstellen von walzplattiertem Warmband zur Weiterverarbeitung zu Kaltband und gewickeltes Coil aus solchem Warmband |
WO2007118939A1 (fr) * | 2006-04-19 | 2007-10-25 | Arcelor France | Procede de fabrication d'une piece soudee a tres hautes caracteristiques mecaniques a partir d'une tole laminee et revetue |
DE102008022709A1 (de) | 2008-05-07 | 2009-11-19 | Thyssenkrupp Steel Ag | Verwendung eines metallischen Verbundwerkstoffs in einer Fahrzeugstruktur |
EP2886332B1 (de) | 2013-12-20 | 2018-11-21 | ThyssenKrupp Steel Europe AG | Stahlflachprodukt, und verfahren zur herstellung eines bauteils für eine fahrzeugkarosserie und einer karosserie für ein kraftfahrzeug. |
DE102014114365A1 (de) | 2014-10-02 | 2016-04-07 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Mehrschichtiges Stahlflachprodukt und daraus hergestelltes Bauteil |
DE102015114989B3 (de) | 2015-09-07 | 2016-09-29 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren zum Herstellen einer Bauteilstruktur mit verbesserten Fügeeigenschaften und Bauteilstruktur |
DE102015116619B4 (de) | 2015-09-30 | 2018-11-29 | Thyssenkrupp Ag | Herstellung von Halbzeugen und Strukturbauteilen mit bereichsweise unterschiedlichen Materialdicken |
DE102016115036A1 (de) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Thyssenkrupp Ag | Fahrwerkskomponente mit hoher Betriebsfestigkeit |
DE102017208252A1 (de) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Thyssenkrupp Ag | Dreilagiger Verschleißstahl oder Sicherheitsstahl, Verfahren zur Herstellung einer Komponente und Verwendung |
-
2017
- 2017-05-16 EP EP17726226.8A patent/EP3625044B1/de active Active
- 2017-05-16 MX MX2019013667A patent/MX2019013667A/es unknown
- 2017-05-16 BR BR112019024206-6A patent/BR112019024206A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2017-05-16 US US16/612,817 patent/US11110686B2/en active Active
- 2017-05-16 KR KR1020197036443A patent/KR20200007003A/ko unknown
- 2017-05-16 CA CA3063335A patent/CA3063335A1/en not_active Abandoned
- 2017-05-16 CN CN201780090936.XA patent/CN110636939B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2017-05-16 JP JP2019563138A patent/JP2020519765A/ja not_active Withdrawn
- 2017-05-16 WO PCT/EP2017/061773 patent/WO2018210415A1/de unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR112019024206A2 (pt) | 2020-06-02 |
US11110686B2 (en) | 2021-09-07 |
US20200346436A1 (en) | 2020-11-05 |
CA3063335A1 (en) | 2019-10-29 |
JP2020519765A (ja) | 2020-07-02 |
EP3625044B1 (de) | 2021-01-13 |
EP3625044A1 (de) | 2020-03-25 |
WO2018210415A1 (de) | 2018-11-22 |
MX2019013667A (es) | 2020-01-13 |
KR20200007003A (ko) | 2020-01-21 |
CN110636939A (zh) | 2019-12-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101921441B1 (ko) | 프레스 경화용 강 및 그 강으로부터 제조된 프레스 경화 부품 | |
EP3088552B1 (en) | Steel sheet for hot press formed product having superior bendability and ultra-high strength and method for manufacturing same | |
US9902133B2 (en) | Multi-layer flat steel product and component produced therefrom | |
EP2246453A1 (en) | Ferrite-austenite stainless steel sheet for structural members excellent in workability and impact absorption characteristics and process for the production of the sheet | |
US20210189531A1 (en) | High performance press-hardened steel | |
CN105829095A (zh) | 扁钢制品,由这种扁钢制品制成的钢构件及汽车车身 | |
EP2374910A1 (de) | Stahl, Stahlflachprodukt, Stahlbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Stahlbauteils | |
CN110621497B (zh) | 热成形材料,组件以及用途 | |
US11400690B2 (en) | High performance press-hardened steel assembly | |
CN110636939B (zh) | 热成形材料,组件以及用途 | |
US20200017941A1 (en) | Flat steel semi-finished product, method for producing a component, and use thereof | |
KR101406444B1 (ko) | 연신율 및 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 이의 제조방법 | |
EP3301197B1 (en) | Method for cold deformation of an austenitic steel | |
EP3346018B1 (en) | Steel sheet | |
US20190084273A1 (en) | Semifinished part and method for producing a vehicle component, use of a semifinished part, and vehicle component | |
CN114026014A (zh) | 冲击吸收构件、冲击吸收构件的制造方法以及冷塑性加工用钢板的制造方法 | |
EP3625048A1 (de) | Warmumformmaterial, bauteil und verwendung | |
CN111183026A (zh) | 热成型复合材料,其生产,部件及其用途 | |
KR20240148909A (ko) | 강판 및 부재, 그리고, 그들의 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210914 |