CN117568569A - 制备高性能冲压硬化钢部件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了制备高性能冲压硬化钢部件的方法。提供了一种用于制备冲压硬化钢部件的方法。方法包括通过在具有两个或更多个区的炉的第一区中将钢合金坯料加热至第一温度来形成加热的坯料，并且在将钢合金坯料加热至第一温度之后，在炉的第二区中将钢合金坯料加热至第二温度。第二温度大于第一温度。第一区具有用于保护气体的第一流速，并且第二区具有用于保护气体的第二流速，所述第二流速大于第一流速。方法还包括以恒定速率冲压和淬火加热的坯料至限定钢合金坯料的钢合金的马氏体相变终了温度和室温之间的温度，以形成冲压硬化钢部件。

Description

制备高性能冲压硬化钢部件的方法

技术领域

本发明公开了一种用于制备冲压硬化钢部件的方法。

背景技术

本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

冲压硬化钢(PHS)，也称为“热冲压钢”或“热成形钢”，是用于汽车车身结构应用的最强的钢之一。例如，在某些应用中，冲压硬化钢可具有约1,500兆帕(MPa)的拉伸强度性质和强度重量比的显著增加。冲压硬化钢部件在各种工业和应用中已经变得越来越普遍，所述各种工业和应用包括一般制造、建筑设备、汽车或其它运输工业、家用或工业结构等。例如，当制造车辆，尤其是汽车时，希望燃料效率和性能的持续改进。因此，冲压硬化钢部件越来越多地用于汽车或其它运输工业。例如，冲压硬化钢部件通常用于形成载荷支承部件（load-bearing component），如侧门防撞梁（door beam），其通常需要高强度材料。这些冲压硬化钢部件具有高强度和足够的延展性来抵抗外力，包括例如抵抗侵入乘客舱。

许多用于形成冲压硬化钢部件的工艺包括使用炉将钢板坯料奥氏体化。例如，奥氏体化可在大于或等于约880℃至小于或等于约950℃的温度下发生。奥氏体化之后通常是使用模具对钢板进行压制和淬火。例如，在直接工艺中，冲压硬化钢部件可在模具之间同时形成和压制，其也被构造成淬火钢板。在间接工艺的情况下，冲压硬化钢部件可冷成形以形成中间部分形状（intermediate partial shape），该中间部分形状然后经受奥氏体化并随后压制和淬火。在每种情况下，冲压硬化钢部件的淬火通常将微观组织从奥氏体转变成马氏体，并且淬火包括使用差分冷却（differential cooling）来调节冲压硬化钢部件的强度和伸长率性质。例如，硼-锰钢(例如22MnB5)中冷却速率高于27K/s通常导致马氏体组织的形成，而较低的冷却速率迫使形成具有较低强度的更易延展的微观组织，例如贝氏体和铁素体-珠光体。因此，将期望开发钢组合物，以及制造冲压硬化钢部件的方法，其可以改善强度、延展性和抗断裂性(即，韧性)。

发明内容

本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

本技术涉及冲压硬化钢，并且还涉及由冲压硬化钢形成冲压硬化或高强度钢部件的方法，而不使用用于在热冲压期间避免氧化的预涂覆的涂层，并且还不需要在形成过程后的去氧化皮操作。

在各个方面，本公开提供了一种用于制备冲压硬化钢部件的方法。方法可包括使用具有两个或更多个区的炉将钢合金坯料奥氏体化以形成加热的坯料。两个或更多个区中的第一区可具有用于保护气体的第一温度和第一流速。两个或更多个区中的第二区可具有大于第一温度的第二温度和大于第一流速的保护气体的第二流速。方法还可包括冲压加热的坯料以形成限定冲压硬化钢部件的预定形状。

在一个方面，第一温度可大于或等于约700℃至小于或等于约910℃，并且第二温度可大于或等于约760℃至小于或等于约950℃。

在一个方面，第一流速可大于或等于约30m³/h至小于或等于约50m³/h，并且第二流速可大于或等于约50m³/h至小于或等于约160m³/h。

在一个方面，第一区中的第一加热速率可大于或等于约10℃/秒至小于或等于约30℃/秒，且第二区中的第二加热速率可大于或等于约0℃/秒至小于或等于约10℃/秒。

在一个方面，钢合金坯料可在第一区中保持大于或等于约39秒至小于或等于约164秒的时间段。

在一个方面，保护气体可以是含氮气体。

在一个方面，钢合金坯料可包含大于或等于约0.05重量%至小于或等于约0.45重量%的碳(C)、大于或等于约0.5重量%至小于或等于约6重量%的铬(Cr)、大于或等于约0.5重量%至小于或等于约2.5重量%的硅(Si)以及余量的铁。

在一个方面，钢合金坯料还可包含大于0重量%至小于或等于约4.5重量%的锰(Mn)。

在一个方面，钢合金坯料可进一步包含以下中的至少一种：大于0重量%至小于或等于约5重量%的镍(Ni)，大于0重量%至小于或等于约3重量%的铜(Cu)，大于0重量%至小于或等于约1重量%的钼(Mo)，大于0重量%至小于或等于约1重量%的钒(V)，以及大于0重量%至小于或等于约0.5重量%的铌(Nb)。

在一个方面，冲压可包括以恒定速率将加热的坯料淬火至小于或等于限定钢合金坯料的钢合金的大约马氏体相变终了(Mf)温度（martensite finish (Mf) temperature）且大于或等于大约20℃的温度。

在各个方面，本公开提供了一种用于制备冲压硬化钢部件的方法。方法可包括形成加热的坯料。加热的坯料可通过在具有两个或更多个区的炉的第一区中将钢合金坯料加热至第一温度，并且在将钢合金坯料加热至第一温度之后，在炉的第二区中将钢合金坯料加热至第二温度而形成。第一区可具有用于保护气体的第一流速。第二温度可大于第一温度。第二区可具有大于第一流速的用于保护气体的第二流速。方法还可包括以恒定速率冲压和淬火加热的坯料至小于或等于限定钢合金坯料的钢合金的大约马氏体相变终了(Mf)温度且大于或等于大约20℃的温度，以形成冲压硬化钢部件。

在一个方面，第一温度可大于或等于约700℃至小于或等于约910℃，第二温度可大于或等于约760℃至小于或等于约950℃，第一流速可大于或等于约30m³/小时至小于或等于约50m³/小时，并且第二流速可大于或等于约50m³/小时至小于或等于约160m³/小时。

在一个方面，方法还可包括在将钢合金坯料加热至第一温度之后，并且在将钢合金坯料加热至第二温度之前，在炉的第三区中将钢合金坯料加热至第三温度。第三区可设置在第一区和第二区之间。第三温度可大于第一温度并且小于第二温度。第三区可具有等于第一流速的保护气体的第三流速。

在一个方面，第一温度可大于或等于约700℃至小于约800℃，第三温度可大于约800℃至小于或等于约850℃，并且第二温度可大于或等于约850℃至小于或等于约910℃。

在一个方面，第一区中的第一加热速率可大于或等于约10℃/秒至小于或等于约30℃/秒，第三区中的第三加热速率可大于或等于约10℃/秒至小于或等于约30℃/秒，且第二区中的第二加热速率可大于或等于约3℃/秒至小于或等于约20℃/秒。

在一个方面，方法还可包括在将钢合金坯料加热至第三温度之后，并且在将钢合金坯料加热至第二温度之前，在炉的第四区中将钢合金坯料加热至第四温度。第四区可设置在第三区和第二区之间。第四温度可大于第三温度并且小于第二温度。第四区可具有等于第一流速的保护气体的第四流速。

在一个方面，第四温度可大于约910℃至小于或等于约930℃。

在一个方面，第四区中的第四加热速率可大于或等于约1℃/秒至小于或等于约20℃/秒。

在一个方面，钢合金坯料可包含大于或等于约0.05重量%至小于或等于约0.45重量%的碳(C)、大于或等于约0.5重量%至小于或等于约6重量%的铬(Cr)、大于或等于约0.5重量%至小于或等于约2.5重量%的硅(Si)、大于0重量%至小于或等于约4.5重量%的锰(Mn)以及余量的铁。

在各个方面，本公开提供了一种用于制备冲压硬化钢部件的方法。方法可包括在炉的第一区中将钢合金坯料加热到大于或等于约700℃至小于约800℃的第一温度，在炉的第二区中将钢合金坯料加热到大于约800℃至小于或等于约850℃的第二温度，将钢合金坯料加热到大于或等于约850℃至小于或等于约880℃的第三温度，以及将钢合金坯料加热到大于或等于约910℃至小于或等于约930℃的第四温度。第一区可具有用于保护气体的第一流速。第二区可具有用于保护气体的第二流速。第三区可具有用于保护气体的第三流速。第四区可具有用于保护气体的第四流速。第四流速可大于第一流速、第二流速和第三流速。第一流速、第二流速和第三流速可相同或不同。方法还可包括在将钢合金坯料加热至第四温度之后，冲压加热的坯料以形成限定冲压硬化钢部件的预定形状。

在一个方面，冲压可包括以恒定速率将加热的钢合金坯料淬火至小于或等于限定钢合金坯料的钢合金的大约马氏体相变终了(Mf)温度且大于或等于大约20℃的温度。

本发明公开了以下实施方案：

方案1. 一种用于制备冲压硬化钢部件的方法，所述方法包括：

使用具有两个或更多个区的炉将钢合金坯料奥氏体化以形成加热的坯料，其中所述两个或更多个区中的第一区具有第一温度和用于保护气体的第一流速，并且所述两个或更多个区中的第二区具有大于所述第一温度的第二温度和用于所述保护气体的大于所述第一流速的第二流速；以及

冲压所述加热的坯料以形成限定所述冲压硬化钢部件的预定形状。

方案2. 根据实施方案1所述的方法，其中所述第一温度大于或等于约700℃至小于或等于约910℃，并且所述第二温度大于或等于约760℃至小于或等于约950℃。

方案3. 根据实施方案1所述的方法，其中所述第一流速大于或等于约30m³/h至小于或等于约50m³/h，并且所述第二流速大于或等于约50m³/h至小于或等于约160m³/h。

方案4. 根据实施方案1所述的方法，其中所述第一区中的第一加热速率大于或等于约10℃/秒至小于或等于约30℃/秒，且所述第二区中的第二加热速率大于或等于约0℃/秒至小于或等于约10℃/秒。

方案5. 根据实施方案1所述的方法，其中所述钢合金坯料在所述第一区中保持大于或等于约39秒至小于或等于约164秒的时间段。

方案6. 根据实施方案1所述的方法，其中所述保护气体是含氮气体。

方案7. 根据实施方案1所述的方法，其中所述钢合金坯料包含：

大于或等于约0.05重量%至小于或等于约0.45重量%的碳(C)；

大于或等于约0.5重量%至小于或等于约6重量%的铬(Cr)；

大于或等于约0.5重量%至小于或等于约2.5重量%的硅(Si)；以及

余量的铁。

方案8. 根据实施方案7所述的方法，其中所述钢合金坯料还包含：

大于0重量%至小于或等于约4.5重量%的锰(Mn)。

方案9. 根据实施方案7所述的方法，其中所述钢合金坯料还包含以下中的至少一种：

大于0重量%至小于或等于约5重量%的镍(Ni)；

大于0重量%至小于或等于约3重量%的铜(Cu)；

大于0重量%至小于或等于约1重量%的钼(Mo)；

大于0重量%至小于或等于约1重量%的钒(V)；以及

大于0重量%至小于或等于约0.5重量%的铌(Nb)。

方案10. 根据实施方案1所述的方法，其中所述冲压包括：

以恒定速率将所述加热的坯料淬火至小于或等于限定所述钢合金坯料的钢合金的大约马氏体相变终了(Mf)温度且大于或等于大约20℃的温度。

方案11. 一种用于制备冲压硬化钢部件的方法，所述方法包括：

通过以下形成加热的坯料：

在具有两个或更多个区的炉的第一区中将钢合金坯料加热至第一温度，所述第一区具有用于保护气体的第一流速；以及

在将钢合金坯料加热至第一温度之后，在炉的第二区中将钢合金坯料加热至第二温度，第二温度大于第一温度，并且第二区具有大于第一流速的用于保护气体的第二流速；以及

以恒定速率冲压和淬火所述加热的坯料至小于或等于限定所述钢合金坯料的钢合金的大约马氏体相变终了(Mf)温度且大于或等于大约20℃的温度，以形成所述冲压硬化钢部件。

方案12. 根据实施方案11所述的方法，其中所述第一温度大于或等于约700℃至小于或等于约910℃，所述第二温度大于或等于约760℃至小于或等于约950℃，所述第一流速大于或等于约30m³ /小时至小于或等于约50m³ /小时，并且所述第二流速大于或等于约50m³ /小时至小于或等于约160m³ /小时。

方案13. 根据实施方案11所述的方法，其中所述方法进一步包括：

在将所述钢合金坯料加热至所述第一温度之后，并且在将所述钢合金坯料加热至所述第二温度之前，在所述炉的第三区中将所述钢合金坯料加热至第三温度，所述第三区设置在所述第一区和所述第二区之间，所述第三温度大于所述第一温度并且小于所述第二温度，并且所述第三区具有等于所述第一流速的用于所述保护气体的第三流速。

方案14. 根据实施方案13所述的方法，其中所述第一温度大于或等于约700℃至小于约800℃，所述第三温度大于约800℃至小于或等于约850℃，并且所述第二温度大于或等于约850℃至小于或等于约910℃。

方案15. 根据实施方案13所述的方法，其中所述第一区中的第一加热速率大于或等于约10℃/秒至小于或等于约30℃/秒，所述第三区中的第三加热速率大于或等于约10℃/秒至小于或等于约30℃/秒，且所述第二区中的第二加热速率大于或等于约3℃/秒至小于或等于约20℃/秒。

方案16. 根据实施方案13所述的方法，其中所述方法还包括；

在将所述钢合金坯料加热至所述第三温度之后，并且在将所述钢合金坯料加热至所述第二温度之前，在所述炉的第四区中将所述钢合金坯料加热至第四温度，所述第四区设置在所述第三区和所述第二区之间，所述第四温度大于所述第三温度并且小于所述第二温度，并且所述第四区具有等于所述第一流速的用于所述保护气体的第四流速。

方案17. 根据实施方案16所述的方法，其中所述第四区中的第四加热速率大于或等于约1℃/秒至小于或等于约20℃/秒。

方案18. 根据实施方案11所述的方法，其中所述钢合金坯料包含：

大于或等于约0.05重量%至小于或等于约0.45重量%的碳(C)；

大于或等于约0.5重量%至小于或等于约6重量%的铬(Cr)；

大于或等于约0.5重量%至小于或等于约2.5重量%的硅(Si)；

大于0重量%至小于或等于约4.5重量%的锰(Mn)；以及

余量的铁。

方案19. 一种用于制备冲压硬化钢部件的方法，所述方法包括：

在炉的第一区中将钢合金坯料加热到大于或等于约700℃至小于约800℃的第一温度，并且所述第一区具有用于保护气体的第一流速；

在所述炉的第二区中将所述钢合金坯料加热到大于约800℃至小于或等于约850℃的第二温度，所述第二区具有用于所述保护气体的第二流速；

将所述钢合金坯料加热到大于或等于约850℃至小于或等于约880℃的第三温度，所述第三区具有用于所述保护气体的第三流速；

将所述钢合金坯料加热到大于或等于约910℃至小于或等于约930℃的第四温度，所述第四区具有用于所述保护气体的第四流速，

第四流速大于第一流速、第二流速和第三流速，以及

所述第一流速、所述第二流速和所述第三流速相同或不同；以及

在将所述钢合金坯料加热至所述第四温度之后，冲压所述加热的坯料以形成限定所述冲压硬化钢部件的预定形状。

方案20. 根据实施方案19所述的方法，其中所述冲压包括：

以恒定速率将所述加热的钢合金坯料淬火至小于或等于限定所述钢合金坯料的钢合金的大约马氏体相变终了(Mf)温度且大于或等于大约20℃的温度。

从本文提供的描述中，进一步的应用领域将变得显而易见。本发明内容中的描述和具体实例仅意在用于说明的目的，而不是意在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于对于所选实施方案而非所有可能实施方式的说明性目的，并且不意在限制本公开的范围。

图1是示出了根据本公开的各个方面的制备冲压硬化钢部件的方法的流程图；

图2示意性示出根据本公开的各个方面的在冲压硬化钢部件的制备期间使用的实例奥氏体化区；以及

图3是示出展示根据本公开的各个方面的冲压硬化钢部件的制备期间的实例温度分布的图。

在附图的几个视图中，相应的附图标记表示相应的部件。

具体实施方式

提供示例性实施方案从而使得本公开将为完全的，并使本公开将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，例如具体组成、部件、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施方案的充分理解。对本领域技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方案可以以许多不同的形式表现，并且它们都不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，没有详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。

本文中所用的术语仅为了描述特定的示例性实施方案，并且无意作为限制。除非上下文清楚地另行指明，如本文所用，单数形式"一"、"一个"和"该"可旨在也包括复数形式。术语"包含"、"包括"、"涵盖"和"具有"是可兼的，并且因此指定了所述特征、元件、组合物、步骤、整数、操作和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或加入。尽管开放式术语"包括"应被理解为用于描述和要求保护本文中所述的各种实施方案的非限制性术语，但在某些方面，该术语或可被理解成替代性地为更具限制性和局限性的术语，如"由……组成"或"基本由……组成"。由此，对叙述组合物、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤的任意给定实施方案，本公开还具体包括由或基本由此类所叙述组合物、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤组成的实施方案。在"由……组成"的情况下，替代实施方案排除任何附加的组合物、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，而在"基本由……组成"的情况下，从此类实施方案中排除了实质上影响基本和新颖特性的任何附加的组合物、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，但是不在实质上影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤可以包括在实施方案中。

本文中描述的任何方法步骤、工艺和操作不应解释为必定要求它们以所论述或举例说明的特定次序执行，除非明确确定以一履行次序的形式进行。还要理解的是，除非另行说明，可采用附加或替代的步骤。

当部件、元件或层被提到在另一元件或层"上"，"啮合"、"连接"或"耦合"到另一元件或层上时，其可直接在另一部件、元件或层上，啮合、连接或耦合到另一部件、元件或层上，或可存在居间元件或层。相较之下，当元件被提到"直接在另一元件或层上"，"直接啮合"、"直接连接"或"直接耦合"到另一元件或层上时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应以类似方式解释(例如"在…之间"相对"直接在…之间"，"相邻"相对"直接相邻"等)。如本文所用，术语"和/或"包括一个或多个相关罗列项的任何和所有组合。

尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种步骤、元件、部件、区、层和/或区段，但除非另行说明，这些步骤、元件、部件、区、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语可仅用于将一个步骤、元件、部件、区、层或区段与另一步骤、元件、部件、区、层或区段进行区分。除非上下文清楚表明，术语如"第一"、"第二"和其它数值术语在本文中使用时并不暗示次序或顺序。因此，下文论述的第一步骤、元件、部件、区、层或区段可以被称作第二步骤、元件、部件、区、层或区段而不背离示例性实施方案的教导。

为了易于描述，在本文中可使用空间或时间上相对的术语，如"之前"、"之后"、"内"、"外"、"下"、"下方"、"下部"、"上方"、"上部"等描述如附图中所示的一个元件或特征与其它(一个或多个)元件或(一个或多个)特征的关系。除了在附图中所示的取向之外，空间或时间上的相对术语可旨在涵盖装置或系统在使用或操作中的不同取向。

在本公开通篇中，数值代表近似测量值或范围界限以涵盖与给定值的轻微偏差和大致具有所提及值的实施方案以及确切具有所提及值的实施方案。除了在详细描述最后提供的工作实例中之外，本说明书(包括所附权利要求)中的(例如量或条件)参数的所有数值应被理解为在所有情况中被术语"约"修饰，无论在该数值前是否实际出现"约"。"约"是指以下两种：确切或精确的所述数值，以及所述数值允许一定的轻微不精确(在一定程度上接近该值的精确值；大致或合理地近似该值；几乎是)。如果在本领域中不以这种普通含义另行理解由"约"提供的不精确性，那么本文所用的"约"是指可由测量和使用此类参数的普通方法造成的至少偏差。例如，"约"可包含小于或等于5%、任选小于或等于4%、任选小于或等于3%、任选小于或等于2%、任选小于或等于1%、任选小于或等于0.5%，和在某些方面任选小于或等于0.1%的偏差。

此外，范围的公开包括对在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对端点和对范围所给出的子范围的公开。

现在将参照附图更充分地描述示例性实施方案。

本技术涉及冲压硬化钢，并且还涉及由冲压硬化钢形成冲压硬化或高强度钢部件的方法，不在热冲压期间使用用于避免氧化的预涂覆的涂层，并且还不需要在成形过程后的去氧化皮操作。冲压硬化钢是具有大于或等于精确或约1,000兆帕(MPa)的极限拉伸强度的那些。例如，在某些变型中，冲压硬化钢可具有大于或等于精确地或约1,400 MPa至小于或等于精确地或约2,200 MPa的极限拉伸强度。高强度钢部件可以并入到各种装置中。例如，高强度钢部件可特别适用于汽车或其它车辆(例如，摩托车、船、拖拉机、公共汽车、摩托车、移动房屋、野营车和坦克)的部件，以及用于各种其它工业和应用的部件，作为非限制性实例，包括航空航天部件、消费品、装置、建筑物(例如，房屋、办公室、棚、仓库)、办公设备和家具、以及工业设备机械、农业或农场设备、或重型机械。在某些变型中，高强度钢部件可用于形成发动机罩、柱(例如，A柱、铰链柱、B柱、C柱等)、板制件（panels），包括结构板、门板和门部件，内部地板、地板底盘、车顶、外表面、车身底部挡板、车轮、控制臂和其它悬架、溃压箱(crush can)、保险杠、结构导轨(structural rail)和框架、仪表盘横梁(cross carbeam)、底盘或传动系统部件(drive train component)等。

在各个方面，冲压硬化钢定义为包括例如碳(C)、铬(Cr)、硅(Si)和铁(Fe)的钢合金。在某些变型中，冲压硬化钢合金还可包括锰(Mn)。在又另一变型中，冲压硬化钢合金可包括镍(Ni)、铜(Cu)、钼(Mo)、钒(V)和/或铌(Nb)。

在某些变型中，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0.05重量%至小于或等于约0.45重量%的碳。例如，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0.05重量%、任选地大于或等于约0.1重量%、任选地大于或等于约0.15重量%、任选地大于或等于约0.2重量%、任选地大于或等于约0.25重量%、任选地大于或等于约0.3重量%、任选地大于或等于约0.35重量%、并且在某些方面任选地大于或等于约0.4重量%的碳。冲压硬化钢合金可包含小于或等于约0.45重量%、任选地小于或等于约0.4重量%、任选地小于或等于约0.35重量%、任选地小于或等于约0.3重量%、任选地小于或等于约0.25重量%、任选地小于或等于约0.2重量%、任选地小于或等于约0.15重量%、并且在某些方面任选地小于或等于约0.1重量%的碳。

在某些变型中，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0.5重量%至小于或等于约6重量%的铬。例如，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0.5重量%、任选地大于或等于约1重量%、任选地大于或等于约1.5重量%、任选地大于或等于约2重量%、任选地大于或等于约2.5重量%、任选地大于或等于约3重量%、任选地大于或等于约3.5重量%、任选地大于或等于约4重量%、任选地大于或等于约4.5重量%、任选地大于或等于约5重量%，并且在某些方面中，任选地大于或等于约5.5重量%的铬。冲压硬化钢合金可包含小于或等于约6重量%、任选地小于或等于约5.5重量%、任选地小于或等于约5重量%、任选地小于或等于约4.5重量%、任选地小于或等于约4重量%、任选地小于或等于约3.5重量%、任选地小于或等于约3重量%、任选地小于或等于约2.5重量%、任选地小于或等于约2重量%、任选地小于或等于约1.5重量%的铬，并且在某些方面中，任选地小于或等于约1重量%的铬。

在某些变型中，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0.5重量%至小于或等于约2.5重量%的硅。例如，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0.5重量%、任选地大于或等于约0.75重量%、任选地大于或等于约1重量%、任选地大于或等于约1.25重量%、任选地大于或等于约1.50重量%、任选地大于或等于约1.75重量%、任选地大于或等于约2重量%的硅，并且在某些方面中，任选地大于或等于约2.25重量%的硅。冲压硬化钢合金可包含小于或等于约2.5重量%，任选地小于或等于约2.25重量%，任选地小于或等于约2重量%，任选地小于或等于约1.75重量%，任选地小于或等于约1.5重量%，任选地小于或等于约1.25重量%，任选地小于或等于约1重量%，并且在某些方面任选地小于或等于约0.75重量%的硅。

在某些变型中，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0重量%至小于或等于约4.5重量%的锰。例如，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0重量%、任选地大于或等于约0.5重量%、任选地大于或等于约1重量%、任选地大于或等于约1.5重量%、任选地大于或等于约2重量%、任选地大于或等于约2.5重量%、任选地大于或等于约3重量%、任选地大于或等于约3.5重量%的锰，并且在某些方面中，任选地大于或等于约4重量%的锰。冲压硬化钢合金可包含小于或等于约4.5重量%、任选地小于或等于约4重量%、任选地小于或等于约3.5重量%、任选地小于或等于约3重量%、任选地小于或等于约2.5重量%、任选地小于或等于约2重量%、任选地小于或等于约1.5重量%、任选地小于或等于约1重量%的锰，并且在某些方面中，任选地小于或等于约0.5重量%的锰。

在某些变型中，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0重量%至小于或等于约5重量%的镍。例如，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0重量%，任选地大于或等于约0.5重量%，任选地大于或等于约1重量%，任选地大于或等于约1.5重量%，任选地大于或等于约2重量%，任选地大于或等于约2.5重量%，任选地大于或等于约3重量%，任选地大于或等于约3.5重量%，任选地大于或等于约4重量%，并且在某些方面，任选地大于或等于约4.5重量%的镍。冲压硬化钢合金可包含小于或等于约5重量%，任选地小于或等于约4.5重量%，任选地小于或等于约4重量%，任选地小于或等于约3.5重量%，任选地小于或等于约3重量%，任选地小于或等于约2.5重量%，任选地小于或等于约2重量%，任选地小于或等于约1.5重量%，任选地小于或等于约1重量%的镍，并且在某些方面中，任选地小于或等于约0.5重量%的镍。

在某些变型中，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0重量%至小于或等于约3重量%的铜。例如，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0重量%、任选地大于或等于约0.2重量%、任选地大于或等于约0.4重量%、任选地大于或等于约0.6重量%、任选地大于或等于约0.8重量%、任选地大于或等于约1重量%、任选地大于或等于约1.2重量%、任选地大于或等于约1.4重量%、任选地大于或等于约1.6重量%、任选地大于或等于约1.8重量%、任选地大于或等于约2重量%、任选地大于或等于约2.2重量%、任选地大于或等于约2.4重量%、任选地大于或等于约2.6重量%、以及在某些方面任选地大于或等于约2.8重量%的铜。冲压硬化钢合金可包含小于或等于约3重量%、任选地小于或等于约2.8重量%、任选地小于或等于约2.6重量%、任选地小于或等于约2.4重量%、任选地小于或等于约2.2重量%、任选地小于或等于约2重量%、任选地小于或等于约1.8重量%、任选地小于或等于约1.6重量%、任选地小于或等于约1.4重量%、任选地小于或等于约1.2重量%、任选地小于或等于约1重量%、任选地小于或等于约0.8重量%、任选地小于或等于约0.6重量%、任选地小于或等于约0.4重量%、以及在某些方面任选地小于或等于约0.2重量%的铜。

在某些变型中，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0重量%至小于或等于约1重量%的钼。例如，冲压硬化钢合金可包含大于或等于0重量%，任选地大于或等于0.05重量%，任选地大于或等于0.1重量%，任选地大于或等于0.15重量%，任选地大于或等于0.2重量%，任选地大于或等于0.25重量%，任选地大于或等于0.3重量%，任选地大于或等于0.35重量%，任选地大于或等于0.4重量%，任选地大于或等于0.45重量%，任选地大于或等于0.5重量%，任选地大于或等于0.55重量%，任选地大于或等于0.6重量%，任选地大于或等于0.65重量%，任选地大于或等于0.7重量%，任选地大于或等于0.75重量%，任选地大于或等于0.8重量%，任选地大于或等于0.85重量%，任选地大于或等于0.9重量%，并且在某些方面中，任选地大于或等于0.95重量%的钼。冲压硬化钢合金可包含小于或等于约1重量%，任选地小于或等于约0.95重量%，任选地小于或等于约0.9重量%，任选地小于或等于约0.85重量%，任选地小于或等于约0.8重量%，任选地小于或等于约0.75重量%，任选地小于或等于约0.7重量%，任选地小于或等于约0.65重量%，任选地小于或等于约0.6重量%，任选地小于或等于约0.55重量%，任选地小于或等于约0.5重量%，任选地小于或等于约0.45重量%，任选地小于或等于约0.4重量%，任选地小于或等于约0.35重量%，任选地小于或等于约0.3重量%，任选地小于或等于约0.25重量%，任选地小于或等于约0.2重量%，任选地小于或等于约0.15重量%，任选地小于或等于约0.1重量%，以及在某些方面中任选地小于或等于约0.05重量%的钼。

在某些变型中，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0重量%至小于或等于约1重量%的钒。例如，冲压硬化钢合金可包含大于或等于0重量%，任选地大于或等于0.05重量%，任选地大于或等于0.1重量%，任选地大于或等于0.15重量%，任选地大于或等于0.2重量%，任选地大于或等于0.25重量%，任选地大于或等于0.3重量%，任选地大于或等于0.35重量%，任选地大于或等于0.4重量%，任选地大于或等于0.45重量%，任选地大于或等于0.5重量%，任选地大于或等于0.55重量%，任选地大于或等于0.6重量%，任选地大于或等于0.65重量%，任选地大于或等于0.7重量%，任选地大于或等于0.75重量%，任选地大于或等于0.8重量%，任选地大于或等于0.85重量%，任选地大于或等于0.9重量%，并且在某些方面中，任选地大于或等于0.95重量%的钒。冲压硬化钢合金可包含小于或等于约1重量%，任选地小于或等于约0.95重量%，任选地小于或等于约0.9重量%，任选地小于或等于约0.85重量%，任选地小于或等于约0.8重量%，任选地小于或等于约0.75重量%，任选地小于或等于约0.7重量%，任选地小于或等于约0.65重量%，任选地小于或等于约0.6重量%，任选地小于或等于约0.55重量%，任选地小于或等于约0.5重量%，任选地小于或等于约0.45重量%，任选地小于或等于约0.4重量%，任选地小于或等于约0.35重量%，任选地小于或等于约0.3重量%，任选地小于或等于约0.25重量%，任选地小于或等于约0.2重量%，任选地小于或等于约0.15重量%，任选地小于或等于约0.1重量%，以及在某些方面任选地小于或等于约0.05重量%的钒。

在某些变型中，冲压硬化钢合金可包含大于或等于0重量%至小于或等于约0.5重量%的铌。例如，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约0重量%，任选大于或等于约0.02重量%，任选大于或等于约0.04重量%，任选大于或等于约0.06重量%，任选大于或等于约0.08重量%，任选大于或等于约0.1重量%，任选大于或等于约0.12重量%，任选大于或等于约0.14重量%，任选大于或等于约0.16重量%，任选大于或等于约0.18重量%，任选大于或等于约0.2重量%，任选大于或等于约0.22重量%，任选大于或等于约0.24重量%，任选大于或等于约0.26重量%，任选大于或等于约0.28重量%，任选大于或等于约0.3重量%，任选大于或等于约0.32重量%，任选大于或等于约0.34重量%，任选大于或等于约0.36重量%，任选大于或等于约0.38重量%，任选大于或等于约0.40重量%，任选大于或等于约0.42重量%，任选大于或等于约0.44重量%，任选大于或等于约0.46重量%，以及在某些方面任选大于或等于约0.48重量%的铌。冲压硬化钢合金可包含小于或等于约0.5重量%，任选地小于或等于约0.48重量%，任选地小于或等于约0.46重量%，任选地小于或等于约0.44重量%，任选地小于或等于约0.42重量%，任选地小于或等于约0.4重量%，任选地小于或等于约0.38重量%，任选地小于或等于约0.36重量%，任选地小于或等于约0.34重量%，任选地小于或等于约0.32重量%，任选地小于或等于约0.3重量%，任选地小于或等于约0.28重量%，任选地小于或等于约0.26重量%，任选地小于或等于约0.24重量%，任选地小于或等于约0.22重量%，任选地小于或等于约0.2重量%，任选地小于或等于约0.18重量%，任选地小于或等于约0.16重量%，任选地小于或等于约0.14重量%，任选地小于或等于约0.12重量%，任选地小于或等于约0.1重量%，任选地小于或等于约0.08重量%，任选地小于或等于约0.06重量%，任选地小于或等于约0.04重量%，并且在某些方面中任选小于或等于约0.02重量%的铌。

在每个变型中，冲压硬化钢合金包含余量的铁。例如，冲压硬化钢合金可包含大于或等于约80重量%、任选地大于或等于约81重量%、任选地大于或等于约82重量%、任选地大于或等于约83重量%、任选地大于或等于约84重量%、任选地大于或等于约85重量%、任选地大于或等于约86重量%、任选地大于或等于约87重量%、任选地大于或等于约88重量%、任选地大于或等于约89重量%、任选地大于或等于约90重量%、任选地大于或等于约91重量%、任选地大于或等于约92重量%、任选地大于或等于约93重量%、任选地大于或等于约94重量%、任选地大于或等于约95重量%、任选地大于或等于约96重量%、任选地大于或等于约97重量%、并且在某些方面任选地大于或等于约98重量%的铁。本领域技术人员将理解，冲压硬化钢合金可具有小于或等于约0.1重量%，任选地小于或等于约0.05重量%，并且在某些变型中小于或等于约0.01重量%的累积量的杂质和污染物。

冲压硬化钢合金可以包含以上详述量的碳、铬、硅、锰、镍、铜、钼、钒、铌和/或铁的某些组合。在某些变型中，冲压硬化钢合金可包含可基本上由碳、铬、硅和铁组成。在其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、锰和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、镍和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、锰、镍和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、铜和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、锰、铜和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、钼和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、锰、钼和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、钒和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、锰、钒和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、铌和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、锰、铌和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、镍、铜、钼、钒、铌和铁组成。在再其它变型中，冲压硬化钢合金可基本上由碳、铬、硅、锰、镍、铜、钼、钒、铌和铁组成。在每种情况下，术语“基本上由…组成”表示所述钢合金仅排除实质上影响钢合金的基本和新颖特性(例如当形成冲压硬化钢部件时不需要涂层或去氧化皮的钢合金)的另外的组成、材料、组分、元素和/或特征，但是在示例性实施方案中可以包含不实质上影响钢合金的基本和新颖特性的任何组成、材料、组分、元素和/或特征。此外，在某些变型中，本文未描述的其它元素也可以以痕量(例如，小于或等于约1.5重量%、任选地小于或等于约1重量%、任选地小于或等于约0.5重量%的量，或在某些方面中，不可检测的量)包含在冲压硬化钢合金中，条件是那些痕量材料不会实质上影响冲压硬化钢合金的基本和新颖特性。

在各个方面，本公开提供了用于由冲压硬化钢形成冲压硬化或高强度钢部件的方法。冲压硬化钢可以是卷材或片材的形式，并且可没有任何涂覆的涂层。即，冲压硬化钢不包括不是源自限定冲压硬化钢的钢合金的任何层或涂层，冲压硬化钢也不需要在用于形成高强度钢部件的工艺之前预氧化。然而，在如下文进一步详述的形成过程期间，冲压硬化钢的一个或多个表面可例如与大气氧反应以形成一个或多个致密氧化物层。例如，限定冲压硬化钢的铬和/或硅可与大气氧反应，以在初始加热阶段(即，坯料加热)期间形成一个或多个致密氧化物层。一个或多个致密氧化物层可防止或减少或减缓在后续热处理期间的进一步氧化，所述后续热处理包括例如在大于约850℃的温度下的热处理。初始热处理包括例如小于约850℃的温度。例如热处理可包括大于或等于约200℃至小于约850℃的温度。

在某些变型中，致密氧化物层可具有大于或等于约0.1μm至小于或等于约2μm的平均厚度。例如，致密氧化物层的平均厚度可大于或等于约0.1μm，任选大于或等于约0.2μm，任选大于或等于约0.3μm，任选大于或等于约0.4μm，任选大于或等于约0.5μm，任选大于或等于约0.6μm，任选大于或等于约0.7μm，任选大于或等于约0.8μm，任选大于或等于约0.9μm，任选大于或等于约1μm，任选大于或等于约1.1μm，任选大于或等于约1.2μm，任选大于或等于约1.3μm，任选大于或等于约1.4μm，任选大于或等于约1.5μm，任选大于或等于约1.6μm，任选大于或等于约1.7μm，任选大于或等于约1.8μm，并且在某些方面中任选大于或等于约1.9μm。致密氧化物层的平均厚度可小于或等于约2μm，任选地小于或等于约1.9μm，任选地小于或等于约1.8μm，任选地小于或等于约1.7μm，任选地小于或等于约1.6μm，任选地小于或等于约1.5μm，任选地小于或等于约1.4μm，任选地小于或等于约1.3μm，任选地小于或等于约1.2μm，任选地小于或等于约1.1μm，任选地小于或等于约1μm，任选地小于或等于约0.9μm，任选地小于或等于约0.8μm，任选地小于或等于约0.7μm，任选地小于或等于约0.6μm，任选地小于或等于约0.5μm，任选地小于或等于约0.4μm，任选地小于或等于约0.3μm，并且在某些方面中任选地小于或等于约0.2μm。

图1示出了用于形成冲压硬化钢部件的示例性方法10。所述方法10包括获得例如卷材或片材形式的冲压硬化钢12，以及展开和/或切割冲压硬化钢12以形成多个坯料14。方法10还包括热压坯料14。在某些变型中，热压包括例如通过将坯料14加热到高于限定坯料14的钢合金的确定的上临界温度(Ac3)来奥氏体化坯料14。可使用辊底炉16加热坯料14。在某些变型中，如图2所示，辊底炉16包括多个区，其中下游区的温度高于上游区的温度，使得与后面区的加热速率相比，坯料14在移动通过较早区时具有较低的加热速率。

例如，在某些变型中，多个区包括第一区100，其位于例如辊底炉16的入口附近。第一区100可具有第一温度。第一温度可大于或等于约700℃至小于约800℃。坯料14在第一温度下保持大于或等于约39秒至小于或等于约59秒的时间段。在进一步的变型中，多个区进一步包括第二区110。第二区110可位于第一区110的下游。第二区110可具有大于第一温度的第二温度。例如，第二温度可大于约800℃至小于或等于约850℃。坯料14在第二温度下保持大于或等于约13秒至小于或等于约29秒的时间段。在进一步的变型中，多个区进一步包括第三区120。第三区120可位于第二区110的下游。第三区可具有大于第二温度的第三温度。例如，第三温度可大于或等于约850℃至小于或等于约880℃，并且在某些方面，任选地约910℃。坯料14在第三温度下保持大于或等于约29秒至小于或等于约47秒的时间段。

在进一步的变型中，多个区进一步包括第四区130。所述第四区130可位于第三区120的下游。第四区130可具有大于第三温度的第四温度。例如，第四温度可大于或等于约910℃至小于或等于约930℃，并且在某些方面中，任选地约930℃。坯料14在第四温度下保持大于或等于约35秒至小于或等于约50秒的时间段。在更进一步的变型中，多个区进一步包括第五区140。第五区140可位于第四区130的下游。第五区140可具有与第四温度相同或不同的第五温度。例如，第五温度可大于或等于约930℃至小于或等于约950℃，并且在某些方面，任选地约930℃。坯料14在第五温度下保持大于或等于约20秒至小于或等于约50秒的时间段。在其它变型中，多个区还包括第六区150。第六区150可位于第五区140的下游。第六区150可具有与第五温度相同或不同的第六温度。例如，第六温度可大于或等于约930℃至小于或等于约950℃，并且在某些方面中，任选地约930℃。坯料14在第六温度下保持大于或等于约30秒至小于或等于约50秒的时间段。

当坯料14移动通过辊底炉16时，循环保护气体，例如含氮气体。在某些变型中，含氮气体可以是惰性气体，例如N₂气体层（gas blanket）。在每个变型中，多个区可具有不同的含氮气体流速。例如，第一区100和/或第二区110可具有用于含氮气体的第一流速，而下游区(如第三区120和/或第四区130和/或第五区140和/或第六区150)可具有用于含氮气体的第二流速，该第二流速大于第一流速。在某些变型中，第一流速可大于或等于约30m³ /小时(h)至小于或等于约50m³/h。第二流速可大于或等于约160m³/h。在较早区中降低的流速增加了可用的氧，从而促进了一个或多个致密氧化物层的形成。

尽管示出了总共六个区，但是本领域技术人员将理解，多个区可包括较少或额外的区，其中下游区通常具有比上游区，并且具体地，早期上游区更高的温度。此外，虽然未示出，但本领域技术人员将理解，辊底炉16包括多个辊，所述多个辊在多个区之间移动坯料14。

重新参考图1，方法10可进一步包括使用例如模具或压机18冲压加热的坯料，以形成具有预定形状的结构(即，冲压硬化钢部件) 20。在某些变型中，冲压过程包括使用模具或压机18施加大于或等于约1 MPa至小于或等于约25 MPa的压力。冲压过程还可包括，当加热的坯料设置在模具或压机18中时，例如以恒定速率将加热的坯料淬火至小于或等于限定冲压硬化钢12的钢合金的大约马氏体相变终了(Mf)温度且大于或等于约室温(即，大于或等于约20℃至小于或等于约22℃)的温度。在某些变型中，淬火可以以大于或等于约20℃/s的恒定速率发生。尽管未示出，但应理解，可以使用机械臂将加热的坯料转移至模具或压机18。

图3是进一步详细描述用于形成冲压硬化钢部件的示例性方法10的图示，其中x轴200表示时间，y轴202表示温度，线210表示室温，线220表示限定坯料14的钢合金的确定的上临界温度(Ac3)，并且如上所述，标识了多个区。在某些变型中，第一区100中的材料可具有大于或等于约10℃/s至小于或等于约30℃/s的第一加热速率；第二区110中的材料可具有大于或等于约10℃/s至小于或等于约30℃/s的第二加热速率；第三区120中的材料可具有大于或等于约3℃/s至小于或等于约20℃/s的第三加热速率；第四区130中的材料可具有大于或等于约1℃/s至小于或等于约10℃/s的第四加热速率；第五区150中的材料可具有大于或等于约0℃/s至小于或等于约5℃/s的第五加热速率；并且第六区160中的材料可具有大于或等于约0℃/s至小于或等于约5℃/s的第六加热速率。

制备的冲压硬化钢部件可具有包括马氏体、分散碳化物和残余奥氏体的微观组织。所述微观组织还可包括一些少量(例如，以体积分数测量小于2%)的铁素体或贝氏体。

为了说明和描述的目的，已经提供了对实施方案的上述描述。其不意在穷举的或限制本公开。特定实施方案的各个元件或特征通常不限于该特定实施方案，而是在适用的情况下是可互换的，并且可以在所选实施方案中使用，即使没有具体示出或描述。同样的也可以以许多方式变化。这样的变型不应被认为是背离本公开，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种用于制备冲压硬化钢部件的方法，所述方法包括：

使用具有两个或更多个区的炉将钢合金坯料奥氏体化以形成加热的坯料，其中所述两个或更多个区中的第一区具有第一温度和用于保护气体的第一流速，并且所述两个或更多个区中的第二区具有大于所述第一温度的第二温度和用于所述保护气体的大于所述第一流速的第二流速；以及

冲压所述加热的坯料以形成限定所述冲压硬化钢部件的预定形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一温度大于或等于约700℃至小于或等于约910℃，并且所述第二温度大于或等于约760℃至小于或等于约950℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一流速大于或等于约30m³/h至小于或等于约50m³/h，并且所述第二流速大于或等于约50m³/h至小于或等于约160m³/h。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一区中的第一加热速率大于或等于约10℃/秒至小于或等于约30℃/秒，且所述第二区中的第二加热速率大于或等于约0℃/秒至小于或等于约10℃/秒。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述钢合金坯料在所述第一区中保持大于或等于约39秒至小于或等于约164秒的时间段。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述保护气体是含氮气体。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述钢合金坯料包含：

大于或等于约0.05重量%至小于或等于约0.45重量%的碳(C)；

大于或等于约0.5重量%至小于或等于约6重量%的铬(Cr)；

大于或等于约0.5重量%至小于或等于约2.5重量%的硅(Si)；以及

余量的铁。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述钢合金坯料还包含：

大于0重量%至小于或等于约4.5重量%的锰(Mn)。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述钢合金坯料还包含以下中的至少一种：

大于0重量%至小于或等于约5重量%的镍(Ni)；

大于0重量%至小于或等于约3重量%的铜(Cu)；

大于0重量%至小于或等于约1重量%的钼(Mo)；

大于0重量%至小于或等于约1重量%的钒(V)；以及

大于0重量%至小于或等于约0.5重量%的铌(Nb)。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述冲压包括：

以恒定速率将所述加热的坯料淬火至小于或等于限定所述钢合金坯料的钢合金的大约马氏体相变终了(Mf)温度且大于或等于大约20℃的温度。