-
EINLEITUNG
-
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf pressgehärtete Stahlkomponenten; insbesondere auf pressgehärtete Stahlkomponenten, die aus zwei unterschiedlichen Stahllegierungen gebildet sind, die durch einen Laserschweißprozess verbunden sind.
-
Bei Automobilanwendungen werden hochfeste Stahllegierungen durch Heißprägen in komplexe Formen umgewandelt, was auch als Presshärten bezeichnet wird. Strukturteile, die maßgeschneiderte mechanische Eigenschaften erfordern, wie etwa die B-Säule einer Automobilkarosserie, werden aus Stahlrohlingen gefertigt, die auch als Werkstücke bekannt sind, die aus Stahlblechen in vorgegebene Formen und Größen geschnitten und zurechtgeschnitten werden. Diese Werkstücke werden in einem Ofen bei einer vorgegebenen Temperatur und für eine vorgegebene Zeit erwärmt, innerhalb einer Form in eine vorgegebene Teilkonfiguration heißgeprägt und dann zum Erreichen der gewünschten strukturellen Eigenschaften abgeschreckt. Hochfeste Automobilteile, die durch einen Presshärtungsprozess gefertigt werden, sind als pressgehärtete Stahl(PHS)-Komponenten bekannt.
-
Eine B-Säule, die sich zwischen der vorderen und der hinteren Tür befindet, um die Karosserie eines Fahrzeugs mit dem Dach zu verbinden, weist zwei Sektionen auf. Die obere Sektion ist in Bezug auf die Schwerkraftrichtung aus einer hochfesten Stahllegierung gebildet, die dazu gestaltet ist, die Insassen vor Intrusionen in den Insassenraum von einem Seitenaufprall zu schützen. Die untere Sektion ist aus einer duktilen Stahllegierung gebildet, die dazu gestaltet ist, Aufprallkräfte von einem Seitenaufprall zu absorbieren. Die hochfeste Stahllegierung kann mit der duktilen Stahllegierung durch Laserschweißen verbunden werden, was erfordern würde, vorhandene Oberflächenbeschichtungen, wie etwa AlSi, zu entfernen, bevor die zwei Stahllegierungen durch Laserschweißen verbunden werden können. Das Entfernen der Beschichtung ist zeit- und arbeitsintensiv.
-
Somit wird, während die vorhandenen oberflächenbeschichteten Stahllegierungen ihren beabsichtigten Zweck erreichen, um eine maßgeschneiderte Eigenschaft der B-Säule zu erhalten, ein Bedarf an Stahllegierungen mit einer ausreichenden Oberflächenoxidationsbeständigkeit bestehen, die den Bedarf einer Oberflächenbeschichtung beseitigen würden; wodurch der Prozess, die Oberflächenbeschichtung entfernen zu müssen, beseitigt werden würde.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine pressgehärtete Automobilkomponente offenbart. Die pressgehärtete Automobilkomponente schließt einen ersten Abschnitt ein, der aus einer ersten Stahllegierung gebildet ist, die zu zwischen etwa 1,0 und 9,0 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und zu zwischen etwa 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent Silicium (Si) umfasst; und einen zweiten Abschnitt, der aus einer zweiten Stahllegierung gebildet ist, die zu zwischen etwa 1,0 und 9,0 Gewichtsprozent Chrom (Cr); und zu zwischen etwa 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent Silicium (Si) umfasst.
-
Nach einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt jede der ersten Stahllegierung und der zweiten Stahllegierung ferner zu zwischen mehr als 0,0 bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Mangan (Mn) ein.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt die erste Stahllegierung ferner zu zwischen etwa 0,2 und 0,45 Gewichtsprozent Kohlenstoff (C) ein; und die zweite Stahllegierung schließt ferner zu zwischen etwa 0,01 und 0,25 Gewichtsprozent Kohlenstoff (C) ein.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt jede der ersten Stahllegierung und der zweiten Stahllegierung zu zwischen mehr als 0,0 Gewichtsprozent Stickstoff (N) bis zu weniger als 0,01 Gewichtsprozent Stickstoff (N) ein.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt die pressgehärtete Automobilkomponente ferner eine Laserschweißnaht ein, die das erste Stahllegierungswerkstück mit dem zweiten Stahllegierungswerkstück verbindet.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt die Laserschweißnaht zu mehr als 1 Gewichtsprozent Chrom (Cr) ein.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt das erste Stahllegierungswerkstück zu mehr als etwa 95 Prozent Martensit-Mikrostruktur ein; und die zweite Stahllegierung schließt eine Ferrit- und Martensit- und Bainit-Mikrostruktur ein.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt das erste Stahllegierungswerkstück eine Zugfestigkeit von zwischen etwa 1 500 MPa bis 2 000 MPa ein.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt das zweite Stahllegierungswerkstück eine Zugfestigkeit von mehr als etwa 500 MPa und weniger als etwa 1 500 MPa ein.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die pressgehärtete Automobilkomponente eine B-Säule für ein Kraftfahrzeug.
-
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Stahllegierungswerkstückbaugruppe für einen Presshärtungsprozess offenbart. Die Stahllegierungswerkstückbaugruppe schließt ein erstes Stahllegierungswerkstück ein, das zu zwischen etwa 0,2 und 0,45 Gewichtsprozent Kohlenstoff (C) und zu zwischen etwa 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent Silicium (Si) umfasst; und ein zweites Stahllegierungswerkstück, das zu zwischen etwa 0,01 und 0,25 Gewichtsprozent Kohlenstoff (C) und zu zwischen etwa 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent Silicium (Si) umfasst.
-
Nach einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt das erste Stahllegierungswerkstück ferner zu zwischen mehr als 0,0 bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Mangan (Mn) ein; und das zweite Stahllegierungswerkstück schließt ferner zu zwischen mehr als 0,0 bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Mangan (Mn) ein.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt das erste Stahllegierungswerkstück ferner zu zwischen etwa 1,0 und 9,0 Gewichtsprozent Chrom (Cr) ein; und das zweite Stahllegierungswerkstück schließt ferner zu zwischen etwa 1,0 und 9,0 Gewichtsprozent Chrom (Cr) ein.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt die Stahllegierungswerkstückbaugruppe ferner eine Laserschweißnaht ein, die das erste Stahllegierungswerkstück mit dem zweiten Stahllegierungswerkstück verbindet.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält die Laserschweißnaht zu mehr als 1 Gewichtsprozent Chrom (Cr).
-
Gemäß verschiedenen Aspekten ein Verfahren zum Fertigen einer pressgehärteten Stahllegierungskomponente. Das Verfahren schließt Folgendes ein: (a) Bereitstellen eines ersten Stahllegierungsblechs umfassend zu zwischen etwa 0,2 und 0,45 Gewichtsprozent Kohlenstoff (C), zu zwischen etwa 0,0 bis 3,0 Gewichtsprozent Mangan (Mn), zu zwischen etwa 1,0 und 9,0 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und zu zwischen etwa 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent Silicium (Si); (b) Bereitstellen eines zweiten Stahllegierungsblechs umfassend zu zwischen etwa 0,01 und 0,25 Gewichtsprozent Kohlenstoff (C), zu zwischen mehr als 0,0 bis etwa 3,0 Gewichtsprozent Mangan (Mn), zu zwischen etwa 1,0 und 9,0 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und zu zwischen etwa 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent Silicium (Si); (b) Schneiden des ersten und zweiten Stahllegierungsblechs in vorgegebene Formen, um so ein erstes Stahllegierungswerkstück und ein zweites Stahllegierungswerkstück zu erhalten; (c) Zusammenbauen des ersten Stahllegierungswerkstücks und des zweiten Stahllegierungswerkstücks, um eine Stahllegierungswerkstückbaugruppe zu bilden; (e) Verschweißen des ersten Stahllegierungswerkstücks mit dem zweiten Stahllegierungswerkstück, um eine Schweißnaht zu bilden; (f) Wärmebehandeln der verschweißten Stahllegierungswerkstückbaugruppe für eine vorgegebene Zeit und bei einer vorgegebenen Temperatur; (g) Heißprägen der verschweißten Stahllegierungswerkstückbaugruppe in die pressgehärtete Stahllegierungskomponente; und (h) Abschrecken der pressgehärteten Stahllegierungskomponente bei einer vorgegebenen Abschreckungsrate.
-
Nach einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt Schritt (f) das Erwärmen der Stahllegierungswerkstückbaugruppe für eine Zeit und bei einer Temperatur ein, die ausreichen, damit das erste Werkstück eine vollständige Austenit-Mikrostruktur umfasst und das zweite Werkstück eine Ferrit- und Austenit-Mikrostruktur umfasst.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt Schritt (h) das Abschrecken der Stahllegierungswerkstückbaugruppe bei einer Rate von mehr als 15 °C pro Sekunde ein, sodass das erste Werkstück in eine Martensit-Struktur von mehr als 95 Prozent umgewandelt wird und das zweite Werkstück in eine Ferrit- und Martensit-Mikrostruktur umgewandelt wird.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält die Schweißnaht zu mehr als 1 Gewichtsprozent Chrom (Cr).
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt der Schritt (g) das Heißprägen der verschweißten Stahllegierungswerkstückbaugruppe in eine B-Säule für ein Kraftfahrzeug ein.
-
Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich aus der hierin gegebenen Beschreibung. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
-
Figurenliste
-
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
- 1 ist eine schematische Ansicht einer pressgehärteten Stahllegierungs (PHS)-Komponente aufweisend einen hochfesten oberen Abschnitt und einen duktilen unteren Abschnitt, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Prozessablaufs eines Verfahrens zum Fertigen der PHS-Komponente von 1, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 ist ein Temperatur-vs.-Zeit-Umwandlungsdiagramm eines Wärmebehandlungsprozesses zum Fertigen der PHS-Komponente von 1, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 ist eine Spannungs-Dehnungskurve der PHS-Komponente von 1 im Vergleich mit einer bekannten PHS-Komponente, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 ist eine Fotographie einer Oberfläche einer Laborprobenstahllegierung aufweisend zu 3 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und zu 0 Gewichtsprozent Silicium (Si);
- 6 ist eine Fotografie einer Oberfläche einer Laborprobenstahllegierung aufweisend zu 0 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und zu 1,8 Gewichtsprozent Silicium (Si); und
- 7 ist eine Fotographie einer Oberfläche einer Laborprobenstahllegierung aufweisend zu 3 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und zu 1,5 Gewichtsprozent Silicium (Si).
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken. Die veranschaulichten Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart, wobei gleiche Bezugszeichen durchgehend entsprechende Teile in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Merkmale zu zeigen. Die offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details sollen nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern als repräsentative Basis für die Lehre eines Fachmanns, wie die offenbarten Konzepte umzusetzen sind.
-
Die vorliegende Offenbarung stellt eine pressgehärtete Stahl(PHS)-Komponente bereit, wie etwa eine strukturelle Komponente für ein Kraftfahrzeug, aufweisend mehrere Abschnitte mit maßgeschneiderten mechanischen Eigenschaften, was durch einen allgemeinen Heißpresshärtungsprozess erreicht wird. Die vorliegende Offenbarung stellt auch Stahllegierungswerkstücke aufweisend einen ausreichenden Chrom(Cr) und Silicium(Si)-Gehalt bereit, sodass mehrere Stahllegierungswerkstücke durch Laserschweißen verbunden werden können, um ein einzelnes Werkstück oder eine Werkstückbaugruppe 112 bereitzustellen, die mehrere Abschnitte mit maßgeschneiderten mechanischen Eigenschaften aufweisen, nachdem sie einem Heißpresshärtungsprozess unterzogen wurden. Die vorliegende Offenbarung stellt ferner ein Verfahren zum Fertigen einer PHS-Komponente aufweisend mehrere Abschnitte mit maßgeschneiderten mechanischen Eigenschaften bereit. Während das Laserschweißen als eine Ausführungsform offenbart ist, sollte anerkannt werden, dass andere Schweißtechniken, wie etwa beständiges Punktschweißen und Hartlöten, auch genutzt werden können.
-
1 zeigt ein pressgehärtetes Stahl(PHS)-Strukturelement, wie etwa eine B-Säule 100, eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt). Die PHS-B-Säule 100 schließt einen oberen Abschnitt 102 oder ersten Abschnitt 102, der aus einem ersten Stahllegierungswerkstück 104 gebildet ist, und einem unteren Abschnitt 106 oder zweiten Abschnitt 106 ein, der aus einem zweiten Stahllegierungswerkstück 108 gebildet ist. Eine Berührungsfläche des oberen Abschnitts 102 wird durch Laserschweißen mit einer Berührungsfläche des unteren Abschnitts 106 verbunden, wobei eine Laserschweißnaht 110 vor dem Presshärtungsprozess gebildet wird. Die Laserschweißnaht 110 schließt eine Schweißnahtbreite von etwa 1 bis 10 mm ein. Das erste Stahllegierungswerkstück 104 stellt dem oberen Abschnitt 102 der B-Säule 100 nach dem Presshärten eine höhere Festigkeit als dem unteren Abschnitt 106 bereit. Das zweite Stahllegierungswerkstück 108 stellt dem unteren Abschnitt 106 nach dem Presshärten eine größere Duktilität im Vergleich zu dem oberen Abschnitt 102 bereit.
-
Das erste Stahllegierungswerkstück 104 und zweite Stahllegierungswerkstück 108 schließen ein ausreichendes Gewichtsprozent Chrom (Cr) und Silicium (Si) ein, um gegen eine Oberflächenoxidation beständig zu sein, wodurch der Bedarf für eine Beschichtung, wie etwa AlSi, und einen Ablationsschritt zum Entfernen der Beschichtung vor dem Verbinden des ersten Stahllegierungswerkstücks 104 mit dem zweiten Stahllegierungswerkstück 108 durch Laserschweißen beseitigt wird. Das erste Stahllegierungswerkstück 104 schließt eine Zusammensetzung von zu zwischen etwa 0,2 und 0,45 Gewichtsprozent Kohlenstoff (C), zu zwischen mehr als 0,0 bis 3,0 Gewichtsprozent Mangan (Mn), zu zwischen etwa 1,0 und 9,0 Gewichtsprozent Chrom (Cr), zu zwischen etwa 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent Silicium (Si) und zu mehr als 0, aber weniger als 0,01 Gewichtsprozent Stickstoff (N) ein. Das zweite Stahllegierungswerkstück 108 schließt eine Zusammensetzung von zu zwischen etwa 0,01 und 0,25 Gewichtsprozent Kohlenstoff (C), zu zwischen mehr als 0,0 bis 3,0 Gewichtsprozent Mangan (Mn), zu zwischen etwa 1,0 und 9,0 Gewichtsprozent Chrom (Cr), zu zwischen 0,5 und 2,0 Gewichtsprozent Silicium (Si) und zu weniger als 0,006 Gewichtsprozent Stickstoff (N) ein. Jedes des ersten Stahllegierungswerkstücks 104 und zweiten Stahllegierungswerkstücks 108 schließt zu weniger als 0,8 Gewichtsprozent Molybdän (Mo), zu weniger als 0,005 Gewichtsprozent Bor (B), zu weniger als 0,3 Gewichtsprozent Niob (Nb) und zu weniger als 0,3 Gewichtsprozent Vanadium (V) ein.
-
Eine zusammenfassende Tabelle der Zusammensetzung des ersten Werkstücks und zweiten Werkstücks wird in Tabelle A bereitgestellt.
Tabelle A
| Werkstück | C | Mn | Cr | Si | N | Andere Elemente |
| (Gew.-%) | (Gew.-%) | (Gew.-%) | (Gew.-%) | (Gew.-%) | (Gew.-%) |
| Erstes Werkstück | 0,20-0,45 | > 0,0 - 3,0 | 1,0 - 9,0 | 0,5 - 2,0 | >0<0,01 | Mo < 0,8, B < 0,005, Nb < 0,3, V < 0,3 |
| Zweites Werkstück | 0,01-0,2 5 | > 0,0 - 3,0 | 1,0 - 9,0 | 0,5 - 2,0 | >0<0,01 | Mo < 0,8, B < 0,005, Nb < 0,3, V < 0,3 |
-
Das erste Stahllegierungswerkstück 104 und das zweite Stahllegierungswerkstück 108 werden zusammengebaut und durch Laserschweißen verbunden, um so eine verschweißte Stahllegierungswerkstückbaugruppe 112 zu erhalten. Die Legierungszusammensetzung des ersten Stahllegierungswerkstücks 104 und des zweiten Stahllegierungswerkstücks stellt eine Laserschweißnaht 110 oder Laserschweißverbindung 110 bereit, die zu mehr als 1 Gewichtsprozent Chrom (Cr) aufweist. Nachdem die verschweißte Stahllegierungswerkstückbaugruppe 112 einem Heißpresshärten, wie unten offenbart, unterzogen wird, wird das erste Stahllegierungswerkstück 104 in einen oberen Abschnitt 102 der PHS-B-Säule 100 umgewandelt und das zweite Stahllegierungswerkstück 108 wird in einen unteren Abschnitt 106 der PHS-B-Säule 100 umgewandelt. Der obere Abschnitt 102 weist eine Martensit-Mikrostruktur von zu mehr als etwa 95 Prozent auf und der untere Abschnitt 106 weist eine Ferrit- und Martensit/Bainit-Mikrostruktur auf.
-
Die resultierende Zugfestigkeit des oberen Abschnitts 102 der PHS-B-Säule 100 beträgt zwischen 1 500 bis 2 000 MPa, was eine ausreichende Festigkeit ist, um eine Bestängigkeit gegen ein Intrusion in den Insassenraum eines Kraftfahrzeugs von einem Seitenaufprall bereitzustellen. Die Festigkeit des unteren Abschnitts 106 der PHS-B-Säule 100 beträgt mehr als 500 MPa, aber weniger als 1 500 MPa, daher weist der untere Abschnitt 106 eine geringere Zugfestigkeit als der obere Abschnitt 102 auf. Der untere Abschnitt 106 weist jedoch zur Absorption von Seitenaufprallkräften eine höhere Duktilität als der obere Abschnitt 102 auf.
-
2 zeigt einen Prozessablauf eines Verfahrens, allgemein durch Bezugszeichen 200 angegeben, zum Fertigen einer verschweißten Stahllegierungswerkstückbaugruppe 112 aus dem ersten Stahllegierungswerkstück 104, das mit dem zweiten Stahllegierungswerkstück 108 laserverschweißt wurde. Das Verfahren beginnt durch Bereitstellen eines ersten gewickelten Blechs 202 einer ersten Stahllegierung und eines zweiten gewickelten Blechs 204 einer zweiten Stahllegierung; Abrollen und Schneiden des ersten gewickelten Blechs in eine Vielzahl von ersten Stahllegierungswerkstücken 104 aufweisend eine vorgegebene Form und Größe; Abrollen und Schneiden des zweiten gewickelten Blechs in eine Vielzahl von zweiten Stahllegierungswerkstücken 108 aufweisend eine vorgegebene Form und Größe; Zusammenbauen und Verschweißen des ersten Stahllegierungswerkstücks 104 mit dem zweiten Stahllegierungswerkstück 108, um eine Werkstückbaugruppe 112 zu bilden; Erwärmen der Werkstückbaugruppe 112 in einem Ofen 206 für eine vorgegebene Zeit und bei einer vorgegebenen Temperatur; Heißprägen der Werkstückbaugruppe 112 in einer Form 208 in die PHS-Komponente, wie etwa die B-Säule 100; Abschrecken der PHS-Komponente bei einer vorgegebenen Abschreckungsrate, was auch in der Form 208 ausgeführt werden kann.
-
Die erste Stahllegierung von dem ersten gewickelten Blech schließt eine Legierungszusammensetzung ein, wie sie oben für das erste Stahllegierungswerkstück 104 offenbart ist, und die zweite Stahllegierung von dem zweiten gewickelten Blech schließt eine Legierungszusammensetzung ein, wie sie oben für das zweite Stahllegierungswerkstück 108 offenbart ist. Die einzigartigen Legierungszusammensetzungen der ersten Stahllegierung und der zweiten Stahllegierung stellen einen intrinsischen Oberflächenoxidfilm bereit, der den Bedarf einer oxidationsbeständigen Beschichtung auf den Werkstücken beseitigt, um die Werkstücke vor und während des Heißpressprozesses vor Oxidation zu schützen. Die Beseitigung des Bedarfs einer oxidationsbeständigen Beschichtung reduziert die Kosten durch Beseitigen des Bedarfs einer Oberflächenbeschichtung, wie etwa AlSi, und eines zugehörigen Ablationsprozess zum Entfernen der Beschichtung vor dem Verschweißen.
-
3 zeigt ein Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramm des Heißprägeprozesses gemäß einem Ausführungsbeispiel ist gezeigt. Nachdem das erste Stahllegierungswerkstück 104 mit dem zweiten Stahllegierungswerkstück 108 laserverschweißt wird, wobei eine Werkstückbaugruppe 112 gebildet wird, wird die Werkstückbaugruppe 112 in dem Ofen 206 bei einer Temperatur zwischen etwa 880 °C bis 950 °C erwärmt, die über der austenitischen Temperatur (Ac3) des ersten Stahllegierungswerkstücks 104 liegt, wie durch Kurve 302 angezeigt, aber unter der austenitischen Temperatur (Ac3) des zweiten Stahllegierungswerkstücks 108 liegt, wie durch Kurve 304 angezeigt. Die Werkstückbaugruppe 112 wird für eine Zeitdauer auf dieser Temperatur gehalten und heißgeprägt, sodass das erste Stahllegierungswerkstück 104 so umgewandelt wird, dass es eine vollständige Austenit-Mikrostruktur aufweist, und das zweite Werkstück so umgewandelt wird, dass es eine Ferrit- und Austenit-Mikrostruktur aufweist. Die Werkstückbaugruppe 112 wird dann bei einer Rate von mehr als 15 °C pro Sekunde abgeschreckt, sodass das erste Werkstück 104 so umgewandelt wird, dass es eine Martensit-Mikrostruktur von mehr als 95 Prozent aufweist, und das zweite Werkstück so umgewandelt wird, dass es eine Ferrit- und Martensit-Mikrostruktur aufweist. Die Austenit-Mikrostruktur stellt dem oberen Abschnitt 102 eine hochfeste Struktur bereit, während die Ferrit- und Austenit-Mikrostruktur dem unteren Abschnitt 106 eine duktile Struktur bereitstellt.
-
4 zeigt einen Spannungs-Dehnungsvergleich einer PHS-B-Säule 100, die aus dem ersten Stahllegierungswerkstück 104 (wie in Kurven 402a und 402b gezeigt) und dem zweiten Stahllegierungswerkstück 108 (wie in Kurven 404a und 404b gezeigt) gebildet ist, wie oben offenbart, im Vergleich zu einer PHS-B-Säule 100, die aus herkömmlicher Usibor-1500-Stahllegierung (wie in Kurve 406 gezeigt) und Ductibor-1000-Stahllegierung (wie in Kurve 408 gezeigt) gebildet ist. Das Laborergebnis hat gezeigt, dass der hochfeste obere Abschnitt 102 der PHS-B-Säule 100 eine höhere Festigkeit im Vergleich zu Usibor 1500 aufweist und die hohe Duktilität des unteren Abschnitt 106 der PHS-B-Säule 100 eine bessere Duktilität im Vergleich zu Ductibor 1000 aufweist. Die verschweißte Stahllegierungswerkstückbaugruppe 112 verbesserte die Leistung hinsichtlich der Intrusionsbeständigkeit und Energieabsorption.
-
5 ist eine Fotografie einer Oberfläche einer Laborprobenstahllegierung 300 aufweisend zu 3 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und zu 0 Gewichtsprozent Silicium (Si).
-
6 ist eine Fotographie einer Oberfläche einer Laborprobenstahllegierung 302 aufweisend zu 0 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und zu 1,8 Gewichtsprozent Silicium (Si).
-
7 ist eine Fotografie einer Oberfläche einer Laborprobenstahllegierung 304 aufweisend zu 3 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und zu 1,5 Gewichtsprozent Silicium (Si).
-
Jede der Laborprobenstahllegierungen 300, 302, 304 wird in einem Ofen bei 900 °C 10 Minuten lang erwärmt, gefolgt von einem Luftkühlen auf Raumtemperatur. Jede der Laborprobenstahllegierungen 300, 302 zeigt eine wesentliche Oberflächenoxidation auf, wie durch die dunklere Färbung angezeigt wird. Die Laborprobenstahllegierung zeigt eine überlegene Oberflächenoxidationsbeständigkeit im Vergleich zu den Laborprobenstahllegierungen 300, 302 auf, wie durch das Fehlen von einer dunklen Verfärbung bewiesen. 5, 6 und 7 zeigen deutlich, dass eine Stahllegierung aufweisend zu 3 Gewichtsprozent Chrom (Cr) und zu 1,5 Gewichtsprozent Silicium (Si) eine überlegene Oberflächenoxidationsbeständigkeit gegenüber Stahllegierungen aufweisend entweder Chrom (Cr) oder Silicium (Si) aufzeigt, wenn sie bei 900 °C 10 Minuten lang einer Wärmebehandlung unterzogen wird, gefolgt von einem Luftkühlen auf Raumtemperatur.
-
Die obige Offenbarung stellt Stahllegierungen bereit, die vorteilhaft für das Fertigen einer pressgehärteten verschweißten Stahllegierungskomponente sind. Die offenbarten Zusammensetzungen stellen dünne Oberflächenoxidfilme für eine verschweißte Stahllegierungskomponente bereit, die direkt mit der Atmosphäre in Kontakt kommt. Die obige Offenbarung stellt auch ein Verfahren zum Fertigen einer derartigen verschweißten Stahllegierungskomponente mit maßgeschneiderten mechanischen Eigenschaften bereit und das Verfahren würde die Kosten durch Beseitigen des Beschichtungsbedarfs und des zugehörigen Schweißprozesses zum Entfernen reduzieren.
-
Numerische Daten sind hierin in einem Bereichsformat vorgelegt worden. Der Begriff „etwa“, wie er hierin verwendet wird, ist den Fachleuten bekannt. Alternativ schließt der Begriff „etwa“ +/- 0,05 Gew.-% ein. Es versteht sich, dass dieses Bereichsformat lediglich zur Vereinfachung und Kürze verwendet wird und flexibel ausgelegt werden sollte, um nicht nur die ausdrücklich als Bereichsgrenzen angegebenen Zahlenwerte, sondern auch alle einzelnen Zahlenwerte oder Unterbereiche einzuschließen, die innerhalb dieses Bereichs enthalten sind, als ob jeder numerische Wert und Unterbereich explizit angegeben ist. Obwohl Beispiele im Detail beschrieben worden sind, erkennen die Fachleute auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, verschiedene alternative Gestaltungen und Beispiele zum Umsetzen des offenbarten Verfahrens innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche an.
-
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einer oder mehrerer Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen deckt die Erfindung alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente ab, wie sie innerhalb des Geistes und Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche eingeschlossen werden können.
