用于制造加压淬火的钢板构件的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于制造加压淬火的钢板构件的方法和设备，具有如下步骤：a)借助加热装置(20)将由可热成型的钢板形成的构件坯至少升温(步骤S1)到钢材的奥氏体化温度，b)借助成型模具(24)将构件坯热成型(步骤S2)，c)在成型模具(24)中将构件坯冷却(步骤S3)到比材料特定的马氏体终结温度高的温度、优选冷却到至少200℃，d)将构件坯从成型模具(24)送至(步骤S4)升温装置(26)，e)借助升温装置(26)在使奥氏体稳定的情况下将构件坯退火(步骤S5)，其中，将构件坯直接从成型模具(24)送至升温装置(26)(步骤S4)以避免将构件坯冷却到低于材料特定的马氏体终结温度、优选避免将构件坯冷却到低于200℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于制造加压淬火的钢板构件的方法以及一种根据权利要求6的前序部分所述的用于制造这样的加压淬火的钢板构件的设备。
技术介绍
在汽车、尤其是乘用汽车的批量制造中，由材料22MnB5构成的热成型的构件的使用是已知的。这种由可热成型的钢板、尤其由22MnB5构成的热成型的构件目前已在世界范围并且跨制造商地以每年超过一亿件的件数被制造。加压淬火的钢板构件被应用在汽车的车身中，在事故时钢板构件应具有高稳定性且没有或仅有非常小的形变。然而，在此情况下关键的是由22MnB5构成的加压淬火的构件的断裂应变相对小，例如在5%到7%的范围中。因此，通过加压淬火的构件塑性形变只能在微小的程度上减小动能或事故能量。构件的过载因此例如会导致相应的构件撕裂或该构件失效。因此对于形变性能要求特别高的车辆应用而言，不能使用由22MnB5构成的完全硬化的构件。目前备选于此的是由微合金钢构成的或由拼焊板构成的热成型的构件，所述拼焊板局部由可加压淬火的和微合金的钢构成。然而，在该方案中不利的是，在热成型之后微合金的钢的强度低。这样，在热成型之后的强度例如仅为大约600兆帕斯卡。由此，与具有类似的延展性的更结实的材料相比需要更大的板厚度。对于车辆应用而言值得期望的是板材构件或钢板构件，其具有10%或更高的高伸缩性或断裂应变(遵循ISO 6892-1测量)以及例如范围在1，200到2，000兆帕斯卡的高强度，其中包括所述端值。由于伸缩性或断裂应变高并且由于强度高，所以这种构件会具有非常良好的事故特性并且适合于实现尤其在乘用汽车或商用车辆领域中轻量化结构形式的白车身设计。这种机械特征实现对事故情况下对碰撞能量的明显更大的吸收，随之实现对乘员的特别好的保护。而相比于实心成型的部件，同时值得期望的是实现仅仅低的碳含量，以便确保可焊接性。这种钢板构件的实际研发目前由于无相应的半成品或构件坯和处理构件的设备技术可用而不能实现(或只能在非常高成本的情况下实现)。US 2012/0273096 Al公开了用于制造加压淬火的钢板构件的设备和方法，其中，由可热成型的钢材形成的构件坯借助加热装置至少被升温到钢材的奥氏体化温度，由所述构件坯来制造钢板构件。接着，构件坯借助成型模具来热成型。接着，构件坯在一个构件区域中在成型模具中被冷却到至少200°C，其中，另一构件区域通过模具技术的措施保持在200°C之上的温度。在另一步骤中，构件坯被从成型模具送至升温装置。最后，构件坯借助升温装置在使奥氏体稳定的情况下来退火。然而，在US 2012/0273096 Al中提出的处理途径与所提出的材料结合并未构成对开头所述的制造具有特别高的伸缩性以及同时特别高的强度的均质构件的问题的解决方案。尤其是，那个根据US 2012/0273096A1淬火到200°C之下的温度的构件区域在制成件上具有非常高的强度以及小于10%的非常小的断裂应变。此外，在US 2012/0273096A1中不利的是，模具区域必须被升温到550°C，以便在部分区域中通过贝氏体的和/或珠光体铁素体的相变引起延展性提高。这种模具温度导致必须使用特殊的和比较昂贵的模具材料。除了加热能量的成本之外，另一缺点在于延长了用于制造这种构件的生产周期。由于贝氏体和/或珠光体铁素体相变与马氏体转变相比明显更缓慢地进行，所以延长了构件在模具中停留的时间。生产速度正是以该部分被减小，这造成附加成本。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，改进开头所述类型的方法和设备，使得能够以简单、省时且低廉的方式制造具有特别高的延展性且同时特别高的强度的加压淬火的钢板构件。该任务通过具有权利要求1的特征的方法以及通过具有权利要求6的特征的设备来解决。具有本专利技术的合适的并且特殊的改进方案的有利的构型在从属权利要求中予以说明。为了提出一种方法，借助该方法能够以省时和低廉方式制造具有特别高的延展性且同时特别高的强度的加压淬火的构件，在根据本专利技术的方法中设计为，将构件坯直接从成型模具送至加热装置以避免构件坯冷却到低于马氏体终结温度(Martensit-Finish-Temperatur)Mf、优选避免构件还冷却到低于200°C。通过从成型模具直接送至用于退火的升温装置或送入用于退火的升温装置中或通过从成型模具直接运送至用于退火的升温装置中或运送到用于退火的升温装置中，可以避免构件坯的过度冷却。由于在成型时即在构件加压淬火时冷却速率非常高，伴随着在限定的温度下极快地过渡到等温维持阶段，从热成型模具到用于退火的加热装置的过渡以及避免构件坯冷却到低于200°C起到重要作用，以便能够在批量制造的过程中低廉地以高的延展性和高的强度制造加压淬火的构件。这能够借助根据本专利技术的方法来实现，使得具有高延展性、例如具有10%或更大的断裂应变以及具有高的硬度、例如在1，200兆帕斯卡(包含所述端值)到2，000兆帕斯卡(包含所述端值)的范围中的强度的加压淬火的构件可以省时或低廉地制造。尤其，可以实现从10% (包含所述端值)到20% (包含所述端值)的范围内的断裂应变。由于高的断裂应变或高的延展性，借助根据本专利技术的方法可制造的加压淬火的钢板构件具有因塑性形变产生的非常高的能量吸收能力，从而使其例如在汽车事故中能够将特别大量的碰撞能量转换成形变能量。同时，加压淬火的钢板构件由于改善的延展性而具有改善的碰撞稳固性，由此得到特别有利的故障特性用以实现非常良好的乘员保护。与其他方式制造的、例如通过马氏体相钢辊乳成形制造的构件相比，于是在相同或甚至更小的单件重量的情况下可以实现改善的乘员保护。相对于由22MnB5构成的并且尤其由微合金钢构成的热成型的构件，可以进一步减小壁厚度，使得可以实现具有非常小的壁厚度并且因此具有非常小的重量的加压淬火的钢板构件。与常规的钢板构件相比，根据本专利技术的方法能够通过使用马氏体钢进一步提高强度。常见的马氏体结构是钢中最硬的结构变形。同时，纯马氏体结构是非常脆的并且根据碳含量仅能够实现微小的形变，使得应变值或断裂应变通常低于7%。本专利技术在此基于如下构思和认识:为提高应变或断裂应变，需要减小在马氏体针之间的应力并且由此为钢板构件的塑料特性提供更好的条件。对此，一种方案在于，在马氏体针之间形成薄的奥氏体膜。这例如在技术上通过从奥氏体相不完全转换到马氏体而实现。在所谓的马氏体终结温度Mf之上中断冷却的情况下，奥氏体转换成马氏体，但保留很少比例的奥氏体。马氏体终结温度Mf在此为马氏体转换绝大部分结束时的温度。当紧接着将钢板构件或构件坯的结构保持到略微提高的温度上时，碳从过饱和的马氏体通过扩散转换成奥氏体。为了实现这点，成型的构件坯直接从热成型模具运送至升温装置中，其中避免构件坯冷却到低于200°C。由此，奥氏体能够特别良好地稳定，因为通过直接的送入能够在退火时利用来自热成型过程的剩余热。通过将构件坯从热成型模具直接运送至(用于构件退火的)升温装置，使构件坯中的奥氏体稳定并且在构件坯或制成的钢板构件进一步冷却到室温之后也保持在构件结构中。所谓的剩余奥氏体减小了在马氏体针之间的应力并且实现该结构在高强度的同时具有相对于马氏体显著更好的应变或延展性。作为用于制造构件坯的初始材料特别有利地是使用具有如下合金元本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造加压淬火的钢板构件的方法，该方法具有如下步骤：a)借助加热装置(20)将由可热成型的钢板形成的构件坯至少升温(步骤S1)到该钢材的奥氏体化温度，b)借助成型模具(24)将构件坯热成型(步骤S2)，c)在成型模具(24)中将构件坯冷却(步骤S3)到比材料特定的马氏体终结温度高的温度、优选冷却到至少200℃的温度，d)将构件坯从成型模具(24)送至(步骤S4)升温装置(26)，e)借助升温装置(26)在使奥氏体稳定的情况下将构件坯退火(步骤S5)，其特征在于，将构件坯直接从成型模具(24)送至升温装置(26)(步骤S4)以避免将构件坯冷却到低于材料特定的马氏体终结温度、优选避免将构件坯冷却到低于200℃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·福塞尔，B·毛谢克，T·施魏克，
申请(专利权)人：戴姆勒股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE