TW201443244A - 具高伸長之超高強度材料的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種製造具有高伸長之超高強度材料的方法，其係經由加工硬化基本上不含鎳之沃斯田鐵系材料，且接著使該材料在介於200℃與＜1,100℃間之溫度範圍內熱處理10秒至10分鐘之時間長度。

Description

具高伸長之超高強度材料的製造方法
本發明係關於一種製造具高伸長之超高強度材料的方法。
特定言之，在車輛建造工業中，相當廣泛地使用金屬材料，且車輛製造商亟欲藉由降低車輛重量來獲得改良的引擎效能並同時降低污染物排放。
DE 102010020373 A1揭示一種自鐵-錳鋼之片材製造組件之方法，其包括以下步驟：- 於壓製工具中冷成型板金工作件，- 將經壓製的板金工作件加熱至介於500℃與700℃間之溫度，及- 於校準工具中校準經加熱的板金工作件。
鐵-錳鋼片材可為TRIP鋼、TRIP/TWIP鋼、或三相鋼。錳含量可介於12與35重量%之間。加熱期間之溫度係經設定使得在經壓製板金加工件之經壓製橫向區段中的加工硬化減少至少70%，尤其80%。經校準板金加工件之抗拉強度在其整個幾何形體上具有20%，尤其10%之最大波動極限。
WO 2012/077150 A2揭示一種製造具有高錳含量及具有良好機械阻力及可成形性之鋼之方法。該鋼具有以下的化學組成：C 0.2-1.5%，Mn 10-25%，視情況Ni<2%，Al 0.001-2.0%，N<0.1%，P+Sn+Sb+As<0.2%，S+Se+Te<0.5%，以及視情況Nb+Co<1，及/或Re+W<1，其餘為鐵。就冷軋操作而言，在介於900℃與1100℃間之溫度範圍內進行再結晶退火歷時介於60與120秒間之時間長度。或者，亦可在介於700℃與800℃間之溫度範圍內進行再結晶退火歷時介於30與400分鐘間之時間長度。
DE 69226946 T2揭示一種自具有高錳含量之沃斯田鐵系鋼合金製造金屬板之方法，其包括以下步驟：- 製備具有一定化學組成之厚鋼板，- 將該厚鋼板加熱至1100℃至1250℃，- 在700℃至1000℃之熱軋溫度下熱軋該厚鋼板以形成熱軋鋼板，- 將該熱軋板冷軋以產生冷軋片材，- 使該冷軋片材在介於500℃與1000℃間之溫度下退火持續5秒至20小時之時間長度，其中該等步驟在熱軋及冷軋退火金屬片材中產生幾近100%由晶粒大小<40微米之沃斯田鐵晶粒所組成的微結構，其中沃斯田鐵體在低於室溫下的變形期間，除了由抗拉應力所誘發之ε-及α’-麻田散鐵相外，形成變形雙晶。
本發明之目的為提供一種製造具有高伸長之超高強度材料的方法，藉此一方面維持藉由冷加工引入材料中之高機械性質，且另一方面可提高伸長。
此目的藉由一種經由加工硬化基本上不含鎳之沃斯田鐵系材料，且接著使該材料在介於200℃與<1,100℃間之溫度範圍內 熱處理10秒至10分鐘之時間長度來製造具有高伸長之超高強度材料的方法獲得解決。
根據本發明之方法的有利具體例描述於相關的附屬方法請求項中。
材料經有利地加工硬化且接著在介於200℃與<1,100℃間之溫度範圍內進行熱處理10秒至10分鐘之時間長度以設定介於400與1300MPa間之降伏強度Rp0.2、介於800與1700MPa間之抗拉強度Rm及介於3%與60%間之伸長率A80。
根據與本發明相關聯之另一思考，該材料係經由冷軋加工硬化。
以此方式，當需要時可藉由適宜的輥軋裝置使經捲繞成捲料之經退火條帶以減少厚度的方式加工。
在後續步驟中，當需要時將已經此方式加工硬化之條帶連續進給至適宜的熱處理爐中，且在低於再結晶溫度之期望溫度範圍內在一定的時間窗內經歷熱處理。
不同於先前技術中描述的方法，材料未經歷再結晶退火，而係在低於再結晶溫度下藉由審慎控制溫度及時間來在材料中設定期望的伸長參數。
該材料較佳係以經退火形式存在。此材料隨後經由冷軋經歷40至95%加工硬化。
於熱處理後，經發現(例如)在特定溫度範圍內，超高強度材料之伸長率可從15%增加至至少25%。
特定言之，在汽車工業中，此材料經構造成較迄今為止所使用之組件薄，同時仍提供與習知材料相同的可靠度。
此材料可用於機動車輛工業(汽車、卡車、巴士)中以及用於軌道車輛。此情況中之較佳組件係結構組件、底盤、車身板金零件、車身板金元件、B柱(B-pillar)、搖動機件(rocker)或其類似物。
所使用之沃斯田鐵系材料有利地為鐵-錳鋼(含或不含鉻)。
以下給出可能材料組成之實例(以重量%計)：
根據與本發明相關聯之另一思考，欲經歷熱處理之該材料係呈經退火狀態。
取決於應用情況，熱處理可在移動條帶上連續地進行。
當然，該選項亦存在熱處理係在已自條帶切割或衝出之組件上不連續地進行之可能性。
藉由在介於700℃與850℃間之溫度範圍內的熱處理達成就所需實質伸長性質而言的良好結果。
取決於爐的類型(標準加熱/感應)，可針對個別產品設定介於10秒與10分鐘間之保持時間。
取決於以此方式加工硬化及熱處理之半成品的應用情況，當需要時其可在緊接熱處理之後的後續步驟中熱加工。
本發明將參照一具體例簡要地說明：在此實例中，作為扁平產品之沃斯田鐵系鋼具有4毫米之起始厚度，其在冷軋工廠中自捲料輥軋成1.5毫米厚度。起始降伏強度經由加工硬化材料增加多達100%，然而，此係犧牲伸長而達成。因此，使經加工硬化材料經歷低於其再結晶溫度之目標熱處理。在本實例中，此係在連續通過爐的過程中發生。爐應處於800℃之溫度。經加工硬化材料在3分鐘之時間範圍內通過爐。
如經加工硬化之半成品欲具有16%之伸長率A80，則材料於熱處理後可具有約27%之伸長率A80。
或者，經加工硬化材料於給定溫度及時間下之熱處理亦可由熱加工過程所使用。

Claims (12)

  1. 一種製造具有高伸長之超高強度材料的方法，其係經由加工硬化基本上不含鎳之沃斯田鐵系材料，且接著使該材料在介於200℃與<1,100℃間之溫度範圍內熱處理10秒至10分鐘之時間長度。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該材料係經加工硬化，尤其係經冷軋，且接著在介於200℃與<1,100℃間之溫度範圍內進行熱處理10秒至10分鐘之時間長度，以設定介於400與1300MPa間之降伏強度Rp0.2、介於800與1700MPa間之抗拉強度Rm及介於3%與60%間之伸長率A80。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該熱處理係在介於600℃與1,000℃之間，尤其介於700℃與850℃之間之溫度範圍內進行介於10秒與<10分鐘之間的時間長度。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中，使用沃斯田鐵系鐵-錳鋼作為該材料。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中，使用具有以下組成(以重量%計)之材料：
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中，使用具有以下組成(以重量%計)之材料：Mn>10-30%
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之方法，其中，該熱處理係在移動條帶上連續地進行。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之方法，其中，該熱處理係在已自條帶切割或衝出之組件上不連續地進行。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法，其中，組件係自經加工硬化之條帶切割或衝出且在後續步驟中熱加工。
  10. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法，其中，組件係自經加工硬化之條帶切割或衝出且在後續步驟中冷加工。
  11. 一種根據申請專利範圍第1至10項中任一項製得之材料在汽車及軌道車輛技術之領域中作為組件之用途。
  12. 如申請專利範圍第11項之用途，其係作為車身板金零件或板金加強元件，作為結構零件或作為車輛底盤。
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