CZ9903630A3 - Slitinová ocel - Google Patents

Description

SLITINOVÁ OCEL

Vynález se týká slitinové oceli pro trubky, plechy nebo profily k výrobě zesílení karosérie pro motorová vozidla, především dveřního nárazového nosníku nebo zesílení předního a středního sloupku.

Dosavadní stav techniky

Zesílení karosérie slouží pasivní ochraně cestujícího v motorových vozidlech. Jsou vystavena vysokému namáhání především při bočním a čelním nárazu. Proto je snaha o to, aby konstrukční součásti jako je dveřní nárazový nosník nebo zesílení předního a středního sloupku měly vysokou plasticitu k tlumení, popř. absorpci energie. Toto se může dosahovat mechanickými parametry materiálu konstrukčních částí. Je obvyklé nastavovat pevnost a houževnatost, vyžadovanou u konstrukční části, tepelným zpracováním, navazujícím na výrobu.

Z US A 4 406 713 je známa vysoce pevná a vysoce houževnatá ocel, výhodně k výrobě drátů nebo tyčí, která obsahuje 0,05 až 0,3 % uhlíku, 0,3 až 2,5 % manganu, až 1,5 % křemíku a alespoň jeden karbidotvorný a nitridotvorný prvek ze skupiny niob, vanadium, titan a

78554 (78554a.doc) • · · • · · • · · · • · · · · ·« zirkon. Tato ocel se po austenitizaci zakaluje tak, že obsahuje mezi 5 a 65 % feritu, zbytek martenzit.

Při tváření takové martenziticky vytvrzené oceli zastudena, která má mez průtažnosti nad 1 000 N/mm², podléhají tvářecí nástroje vysokému namáhání a zesílenému opotřebení. Toto působí nevýhodně na výrobní náklady, především u hromadných výrobků, jako jsou zesílení karosérie pro motorová vozidla.

Úkolem vynálezu je proto vytvořit pro proces tváření zastudena výhodnou slitinovou ocel pro trubky, plechy nebo profily k výrobě zesílení karosérie pro motorová vozidla, která zaručuje při dostatečně vysoké pevnosti dobré tlumení energie.

Řešení tohoto úkolu spočívá podle vynálezu ve slitinové oceli podle nároku 1.

Podle něj sestává slitinová ocel vyjádřeno v hmotnostních procentech z 0,1 až 0,17 % uhlíku, 2,0 až 2,8 % manganu, 0,4 až 0,8 % chrómu, 0,1 až 0,35 % molybdenu, 0,03 až 0,07 % hliníku, 0,002 až 0,003 % boru, 0,0001 až 0,005 % titanu, 0,08 až 0,012 % vanadia, 0,025 až 0,06 % niobu, 0,0001 až 0,10 % zirkonia, 0,01 až 0,05 % dusíku, až 0,3 % křemíku, jakož i až 0,025 % fosforu a 0,010 % síry, přičemž zbytek je železo včetně znečistění, podmíněných tavením, a součet složek slitiny titanu, vanadia a niobu leží mezi 0,16

78554 (78554a.doc) ···· * ·« ·· ·· • · · · · · · · · • ··· ···· • φ · · · · ·· · ··· • · · · · · · ····· ·· · ·· · > ·· a 0,25 %.

Trubky, plechy nebo profily vyrobených zesílení karosérie, sestávající ze slitinové oceli, mají vysokou pevnost s mezí průtažnosti R_e 1 000 N/mm² a výše při schopnosti přeměny energie, přiměřené konstrukční součásti. V případě nárazu působí zesílení karosérie proti přiváděným silám dostatečný odpor za definovaného tlumení energie a aniž by se narušila přetvářná práce. Toto podstatně přispívá ke zvýšení bezpečnosti kabiny motorového vozidla.

Složky slitinové oceli jsou sladěny tak, že jsou dosahovány vyžadované mechanické parametry a slitinová ocel, popř. z ní zhotovené trubky, plechy a profily, se mohou výhodně zastudena přetvářet. Přitom se slitinová ocel vyznačuje nepatrnou abrasivitou, popř. nepatrným účinkem opotřebení v tvářecím nástroji při tváření. Tvářecí nástroje jsou tedy podrobeny podstatně menšímu mechanickému zatížení. Toto opatření vede ke značnému zvýšení životnosti tvářecích nástrojů.

Jedná se o měkkou, nízkouhlíkatou ocel. Snížený podíl uhlíku působí vyšší tvárnost v austenitickém strukturálním stavu. Obsah manganu zaručuje dostatečně vysokou pevnost a kalitelnost. Mangan kromě toho působí příznivě na svařitelnost. Podstatný je dále přídavek zirkonia, který vylepšuje mikrokalení. K vylepšenému mikrokalení přispívají rovněž složky slitiny titan, vanadium a niob. Analýzou určený poměr titanu, vanadia a niobu, který leží v součtu mezi 0,1 a 0,25 %, se projevil jako mimořádně příznivý.

78554 (78554a.doc) v · “X · *········♦·· ··· · · · · · ····« ···*· ·· ··

Podstatnými složkami slitiny je dále chrom ve spojení s molybdenem, hliníkem a borem. Chrom zvyšuje pevnost. Molybden zvyšuje pevnost v tahu, především tepelnou odolnost a působí příznivě na svařitelnost. Přídavkem hliníku se podporuje tvorba jemného zrna. Nakonec se musí uvést také dusík, jehož podíl má vliv na vyžadované vlastnosti slitinové oceli. Z afinity k titanu, vanadiu, zirkoniu a hliníku vyplývá zjemnění struktury, což se pozitivně projevuje na schopnosti přeměny energie zesílení karosérie, vyrobených ze slitinové oceli.

Pro uvedený účel použití slitinové oceli má tato optimální houževnatost. Dále je dána dobrá tvárnost a svařitelnost. S tím se spojuje také výhoda, že vedle použití pro bezešvé trubky je možná také výroba trubek s podélným švem, které se částečně lépe hodí pro určené další zpracování. K dalšímu zpracování se dostávají samozřejmě také plechy nebo profily, zhotovené ze slitinové oceli podle vynálezu.

Nastavení mechanických parametrů je odůvodněno spolupůsobením složek slitiny s cíleně určenou teplotou přetváření při válcování na pásovou ocel. Přitom se volí taková teplota navíjení, aby se mohla na navíječce hotovním průchodem realizovat teplota T < 480 °C. Tímto způsobem se může souhrou mezi prvky, působícími vzestup pevnosti, jako je chrom, molybden, titan, popř. niob na jedné straně a dusíkem na straně druhé zhotovovat úplná martenzitická struktura. Tato však vykazuje, má-li nepatrný obsah uhlíku, pro úroveň pevnosti > 1 200 N/mm² ještě dobrou tvárnost. Poměr Re/Rm leží u < 0,7.

78554 (78554a.doc) •

• 9 • 9

9

9·9 999

9

9 9 9

Dveřní nárazový nosník (nárok 2), stejně jako zesílení předního nebo středního sloupku (nárok 3) , má při vysoké plasticitě tlumením energie pevnost, vyžadovanou pro jeho použití v motorovém vozidle. Toto přispívá zcela podstatně k bezpečnosti kabiny motorového vozidla.

Zastupuje:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

78554 (78554a.doc)

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   JUDr. Miloš Všetečka advokát

   120 00 Praha 2, Hálkova 2 pp 'PPW -3630 • ·« ·· ·· • 4· · 9 ·· ·

   4 4 4 4 4 4 ·,

   4 · 4 · · · · · 444 • · · 4 4

   1. Slitinová ocel pro trubky, plechy a profily k výrobě zesílení karosérie pro motorová vozidla, především dveřního nárazového nosníku nebo zesílení předního a loupku, sestávající vyjádřeno v procentech z

   sloupku, sestávající vyjádřeno uhlíku (C) 0,10 až 0,17 % manganu (Mn) 2,00 až 2,80 % chrómu (Cr) 0,40 až 0,80 % molybdenu (Mo) 0,10 až 0,35 % hliníku (Al) 0,03 až 0,07 % boru (B) 0,002 až 0,003 titanu (Ti) 0,0001 až 0,05 vanadia (V) 0,08 až 0,12 % niobu (Nb) 0,025 až 0,06 zirkonia (Zr) 0,0001 až 0,10 dusíku (N) 0,01 až 0,05 % křemíku (Si) max. 0,3 % fosforu (P) max. 0,025 % síry (S) max. 0,010 %,

   zbytek železo včetně znečistění, podmíněných kalením, přičemž součet složek slitiny titanu, vanadia a niobu leží mezi 0,16 a 0,25 %.
2. 2. Dveřní nárazový nosník ze slitinové oceli podle nároku 1.

   16 78554 (78554a.doc) ·· ··

   4 4 · • · · ••4 ··· • · ·· ·4

   Ί • ·· 4
3. 3. Zesílení předního a středního sloupku pro motorová vozidla ze slitinové oceli podle nároku 1.