JP2016514208A - 伸びが大きい超高強度材料を生成する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、実質的にニッケルを含有していないオーステナイト材料を加工硬化し、該材料を200℃〜1100℃未満の温度範囲で10秒〜10分の期間熱処理することにより、伸びが大きい超高強度材料を生成する方法に関する。
Description
本発明は、伸びが大きい超高強度材料を生成する方法に関するものである。
とくに車両製造業においては、金属材料は非常に広く使用されており、また、車両メーカーは、車両重量を軽量化すると同時に汚染物質の排出を少なくすることでエンジン性能を改善することに関心がある。
ドイツ特許出願公開第102010020373号は、鉄−マンガン鋼の薄板から部材を生成する方法を開示しており、該方法は、
押圧ツールにおいて金属薄板ワークピースを冷間成形する工程と、
押圧された金属薄板ワークピースを500℃〜700℃の間の温度に加熱する工程と、
調整ツールにおいて、加熱された金属薄板ワークピースを調整する工程を含む。
押圧ツールにおいて金属薄板ワークピースを冷間成形する工程と、
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調整ツールにおいて、加熱された金属薄板ワークピースを調整する工程を含む。
鉄−マンガン鋼の薄板は、TRIP鋼、TRIP／TWIP鋼またはtriplex鋼でもよい。マンガン含有量は12〜35重量％でもよい。加熱中の温度は、加工硬化が少なくとも70％減少するように設定され、とくに押圧された金属薄板ワークピースの押圧状態の横方向断面において80％減少するように設定される。調整された金属薄板ワークピースの引張強度は、その形状全体にわたって最大変動マージンが20％、とりわけ10％ある。
国際公開第2012/077150号公報は、マンガン含有量が大きく、良好な機械抵抗および成形性を有する鋼を製造する方法を開示している。当該鋼の化学組成は、0.2〜1.5％のC、10〜25％のMn、任意で2％未満のNi、0.001〜2.0％のAl、0.1％未満のN、P＋Sn+Sb＋Asが0.2％未満、S+Se+Teが0.5％未満、および任意でNb+Coが1未満、および／またはRe＋Wが1未満、残余は鉄である。冷間圧延作業に関連して、900℃〜1100℃の温度範囲で60秒〜120秒の間、再結晶焼鈍が行われる。別の形態として、再結晶焼鈍を、700℃〜800℃の温度範囲で30分〜400分の間実行することも可能である。
ドイツ特許出願公開第69226946号は、マンガン含有量の多いオーステナイト鋼合金から金属板を生成する方法を開示しており、該方法は、
−既定の化学組成を有する鋼スラブを準備する工程と、
−鋼スラブを1100℃〜1250℃に加熱する工程と、
−熱間圧延鋼板を形成するために700℃〜1000℃の熱間圧延温度で鋼スラブを熱間圧延する工程と、
−該熱間圧延板を冷間圧延して冷間圧延薄板を生成する工程と、
−冷間圧延薄板を500〜1000℃の温度で５秒〜20時間の持続する期間、焼鈍する工程を含み、
上記工程により、焼鈍処理された熱間および冷間圧延金属薄板においてほぼ100％のオーステナイトグレインのグレインサイズが40μm未満である微細構造が得られ、オーステナイト本体は、室温以下での変形時に、引張応力により誘発されるε−およびα′−マルテンサイト相以外のひずみ双晶を形成する。
−既定の化学組成を有する鋼スラブを準備する工程と、
−鋼スラブを1100℃〜1250℃に加熱する工程と、
−熱間圧延鋼板を形成するために700℃〜1000℃の熱間圧延温度で鋼スラブを熱間圧延する工程と、
−該熱間圧延板を冷間圧延して冷間圧延薄板を生成する工程と、
−冷間圧延薄板を500〜1000℃の温度で５秒〜20時間の持続する期間、焼鈍する工程を含み、
上記工程により、焼鈍処理された熱間および冷間圧延金属薄板においてほぼ100％のオーステナイトグレインのグレインサイズが40μm未満である微細構造が得られ、オーステナイト本体は、室温以下での変形時に、引張応力により誘発されるε−およびα′−マルテンサイト相以外のひずみ双晶を形成する。
本発明は、伸びが大きい超高強度材料を生成する方法を提供することを目的とし、該方法により一方では、冷間加工により材料に導入される良好な機械特性を維持し、他方では伸び値が増加し得る。
本目的は、実質的にニッケルを含有していないオーステナイト材料を加工硬化し、その後、該材料を200℃〜1100℃未満の温度範囲で10秒〜10分の期間熱処理することにより、伸びが大きい超高強度材料を生成する方法により達成される。
本発明に係る方法の好ましい実施形態を、関連する方法クレームの従属項に記載する。
降伏強度Rp0.2を400MPa〜1300のMPaの間に、引張強度Rmを800MPa〜1700MPaの間に、および伸び値A80を３％〜60％間に設定するために、上記材料を加工硬化し、その後200℃〜1100℃未満の温度範囲において10秒〜10分の範囲内で熱処理することが好ましい。
本発明に関連する他の案では、上記材料を冷間圧延によって加工硬化する。
このように、必要なときに適切な圧延装置により、コイルに巻き取られた焼鈍帯板を板厚が減少するように処理することができる。
このように加工硬化された帯板は、その後の工程において、必要なときに適切な熱処理炉に連続的に供給され、再結晶温度より低い所望の温度範囲において既定の時間幅の範囲内で熱処理される。
従来技術に記載されている処理とは異なり、材料は再結晶焼鈍されず、代わりに、該材料において、計画的な温度および時間制御により、所望の伸びパラメータを再結晶温度より低い温度に設定する。
上記材料は、好ましくは焼鈍処理された状態で存在する。この材料は、その後40〜95パーセントが冷間圧延によって加工硬化される。
当該熱処理によると、例えば所定の温度範囲で超高強度材料の伸びが15％から少なくとも25％増加できることがわかった。
とくに、自動車産業において、この材料は、従来の材料と同じ信頼性を提供しつつ、これまで使用してきた部材に対してより薄く作られる。
この材料は、モータ車両産業（車、トラック、バス）および鉄道車両に用いることができる。ここでの好適な部材は、構造上の部材、シャーシ、車体金属薄板パーツ、車体金属薄板要素、Ｂピラー、ロッカー等である。
使用するオーステナイト系材料は、（クロム有またはクロム無の）鉄の−マンガン鋼であることが好ましい。
以下に、使用可能な材料組成の例を（重量％で）示す。
１． ４〜30％のMn、
10〜30％のCr
１％未満のC
１％未満のN
残部は鉄および不可避的不純物。
２． 10〜30％超のMn
1.6％未満のC
１％未満のN
７％未満のAl
４％未満のSi
残部は鉄および不可避的不純物。
１． ４〜30％のMn、
10〜30％のCr
１％未満のC
１％未満のN
残部は鉄および不可避的不純物。
２． 10〜30％超のMn
1.6％未満のC
１％未満のN
７％未満のAl
４％未満のSi
残部は鉄および不可避的不純物。
本発明に関連する他の案によると、熱処理を受けようとする材料は、焼鈍処理された状態にある。
適用例によっては、熱処理は、移動する帯板で連続的に行われることができる。
当然、熱処理は、帯板から切り取ったまたは打ち抜いた部材で、不連続で行われる可能性があるという選択肢もある。
所望の実質的な伸び特性に関する良好な結果が、700℃〜850℃の温度範囲での熱処理によって達成される。
炉の種類（標準的な加熱／誘導）に応じて、製品毎に10秒〜10分の間で保持時間を設定することができる。
このように加工硬化され熱処理された半製品の適用例によっては、必要なときに熱処理の直後の工程で熱間加工してもよい。
本発明を、以下の実施形態を参照して簡潔に説明する。
本実施例において、最初の厚さが4mmの平らな製品としてのオーステナイト鋼は、コイルから圧延され、冷間圧延機において厚さ1.5mmになる。当初の降伏強度は、材料を加工硬化することによりほぼ100％増加するが、伸びが犠牲になる。そのため、加工硬化した材料は、その再結晶温度よりも低い温度で対象とする熱処理される。本実施例においては、この処理は炉を通過する連続経路で行われる。炉は800℃の温度にすべきである。加工硬化した材料は、３分の時間枠以内で炉を通過する。
加工硬化した半製品が16％の伸び値A80を有する場合、当該材料は熱処理の後に約27％の伸び値A80を有することができる。
別の形態として、所定の温度と時間で加工硬化された材料の熱処理は、熱間加工処理でも使用できる。
Claims (12)
- 実質的にニッケルを含有していないオーステナイト材料を加工硬化し、その後、該材料を200℃〜1100℃未満の温度範囲で10秒〜10分の期間熱処理することにより、伸びが大きい超高強度材料を生成する方法。
- 請求項１に記載の方法であって、降伏強度Rp0.2を400MPa〜1300MPaの間に、引張強度Rmを800MPa〜1700MPaの間に、および伸び値A80を３％〜60％の間にするために、前記材料をとくに冷間圧延によって加工硬化し、その後200℃〜1100℃未満の温度範囲で10秒〜10分の期間熱処理することを特徴とする方法。
- 請求項１または２に記載の方法であって、熱処理は、600℃〜1000℃の温度範囲、とくに700℃〜850の℃の温度範囲で、10秒〜10分未満の期間行われることを特徴とする方法。
- 請求項１ないし３のいずれかに記載の方法であって、オーステナイト系鉄−マンガン鋼を前記材料として用いることを特徴とする方法。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の方法であって、重量％で、４〜30％のMn、10〜30％のCr、1.0％未満のC、1.0％未満のN、残部はFeの組成を有し、不可避の不純物を含む材料を使用することを特徴とする方法。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の方法であって、重量％で、10〜30％超のMn、1.6％未満のC、1.0％未満のN、7％未満のAl、4％未満のSi、残部はFeの組成を有し、不可避の不純物を含む材料を使用することを特徴とする方法。
- 請求項１ないし６のいずれかに記載の方法であって、熱処理は、移動する帯板で連続的に行われることを特徴とする方法。
- 請求項１ないし７のいずれかに記載の方法であって、熱処理は、帯板から切り取ったまたは打ち抜いた部材で、不連続的で行われることを特徴とする方法。
- 請求項１ないし８のいずれかに記載の方法であって、各部材は、加工硬化した帯板を切り取りまたは打ち抜き、次の工程で熱間加工されたことを特徴とする方法。
- 請求項１ないし８のいずれかに記載の方法であって、各部材は、加工硬化した帯板を切り取りまたは打ち抜き、次の工程で冷間加工されたことを特徴とする方法。
- 請求項１ないし10のいずれかに記載の方法により生成された材料の、自動車および鉄道車両技術の分野の部材としての使用。
- 請求項11に記載の使用において、車体金属薄板パーツもしくは金属薄板補強要素として、構造部分として、または、車両シャーシとしての使用。
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