具有三层结构的高韧性热处理钢管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种具有三层结构的钢管及其制造方法。钢管包括通过高频感应加热形成的贝氏体和马氏体的三层结构，从而提高韧性以改善车辆的碰撞性能。钢管包括贝氏体组织层，贝氏体和马氏体双相组织层，以及马氏体组织层。

High toughness heat treatment steel pipe with three layer structure and manufacturing method thereof

The invention discloses a steel pipe with three layer structure and its manufacturing method. The steel tube consists of three layers of bainite and martensite formed by high frequency induction heating, thus improving toughness and improving the crashworthiness of the vehicle. The steel tube consists of bainite, bainite and martensite, as well as martensite.

【技术实现步骤摘要】
具有三层结构的高韧性热处理钢管及其制造方法
本专利技术涉及具有三层结构的钢管及包括热处理的其制造方法。钢管可具有三层结构，并可通过高频感应加热制造，使得可形成包括贝氏体和马氏体的三层结构，以便提高韧性以改善在车辆中使用时的碰撞性能。
技术介绍
近来，随着温室气体已成为全世界的严重问题，车辆尾气法规已执行。因此，汽车行业大多一直在尝试减轻车辆重量以满足国际环保法规，并提高燃料效率。由此，车辆制造商一直在开发使形成大部分车辆重量的车架的重量减轻的技术。车辆的车架包括对应于车身骨架的白车身(BIW)，以及例如车门、发动机罩、行李厢等的操作部分，并且形成总车辆重量的大部分。因此，在汽车行业，可使用用于车架的轻质材料来显著增加车辆的轻量化效果。此外，车架是对例如车辆刚度、碰撞和行驶安全性等的车辆性能具有决定性影响的重要部分。因此，可以理解的是，车架的重量减轻同时强度提高是必要的技术。出于车辆的安全性和轻量化并存的原因，高强度钢管已被用作一些结构部件。例如，可在车门内安装钢管，以便当发生车辆侧面碰撞时使车架的损坏最小化并保护乘客。这种钢管被称为车门防撞梁，并且为了实现车架的强度提高和重量减轻，车门防撞梁已由高强度钢制造。此外，在钢管的制造期间，已使用通过钢的合金设计和热处理的组织控制，来获得钢管的更高强度。在通过高频感应加热加热至910℃或更高的温度之后，立即通过直喷冷却水的淬火工艺，已制造出常规的高强度钢管。通过这种工艺，常规的钢管可从500～600MPa强度的铁素体和马氏体组织转变为淬火后的1500～2000MPa强度的马氏体单相组织。这种马氏体单相组织可具有高脆性。因此，当钢管由这种组织形成时，可在车辆碰撞的早期阶段发生脆性断裂，并且因此不能充分获得车辆的安全性和驾驶者的安全性。在这种情况下，钢管不能充分用作为使车架的损坏最小化和保护乘客而形成的车门防撞梁。为了解决上述常规问题，已添加在第一次热处理之后执行再加热至约200℃温度以便减少脆性的回火工艺。然而，因为由于用于回火工艺的附加设备的构建和工艺时间的增加可能使制造成本增加，所以回火工艺可能未应用于钢管的制造。因此，为了解决这些问题，已需要具有提高的韧性和高强度以改善碰撞性能的钢管。因此，本专利技术解决了上述技术难题，从而提高用作车辆的车门防撞梁的钢管的韧性，并且提高冲击吸收性能。
技术实现思路
在优选方面，本专利技术提供一种可具有显著提高的材料韧性和强度以防止在碰撞中的变形期间断裂的钢管及其制造方法。此外，本专利技术提供一种使用具有提高的韧性的钢管及其制造方法的车门防撞梁，以实现车辆耐久性的增加和轻量化，从而提高燃料效率并防止环境污染。本专利技术并不特别限于上述的方面，并且本领域技术人员可从以下给出的说明中清楚地理解其它方面。在本专利技术的一方面，提供了一种包括贝氏体组织层、贝氏体和马氏体双相组织层以及马氏体组织层的钢管。本专利技术的钢管可通过热处理获得高韧性，因此，除非本文另外指明，否则在本公开内容中钢管也可称为高韧性热处理钢管。如本文所使用的术语“贝氏体”是指可在预定的温度范围内自发地形成在合金钢中的组分的板状或片状的微观结构(相形态)。例如，根据本专利技术的示例性实施例的钢的贝氏体可在约400～650℃的温度下形成。如本文所使用的术语“马氏体”是指在冷却或淬火工艺期间冷却时产生的例如铁的合金组分的结晶形式或颗粒形式。例如，根据本专利技术的示例性实施例的钢的马氏体可在约0～20℃的温度下形成。在一个优选方面，贝氏体和马氏体双相组织层可形成在马氏体组织层上，并且贝氏体组织层可形成在贝氏体和马氏体双相组织层上。在一个优选方面，贝氏体组织层可存在于钢管的约5～10％的总厚度中。在一个优选方面，贝氏体和马氏体双相组织层可存在于钢管的约10～15％的总厚度中。在一个优选方面，马氏体组织层可存在于钢管的约80～85％的总厚度中。在一个优选方面，贝氏体组织层可存在于钢管的约5～10％的总厚度中，贝氏体和马氏体双相组织层可存在于钢管的约10～15％的总厚度中，并且马氏体组织层可存在于钢管的约80～85％的总厚度中。在本专利技术的另一方面，提供了一种钢管的制造方法，并且该方法可包括：对钢管进行一次感应加热；以及对钢管的外径部进行二次感应加热，同时利用冷却水对钢管的内径部进行冷却。在一个优选方面，可执行一次感应加热并可执行二次感应加热。如本文所使用的术语“感应加热”是指使用通过电磁铁在高频交变电流时产生的电磁感应的加热方法。在一个优选方面，在二次感应加热中，可将钢管的外径部加热至约400～650℃的温度。在一个优选方面，在二次感应加热中，可将钢管的外径部加热约20～40秒。在本专利技术中，在钢管的内径部的冷却中，冷却水的温度可以是约0～20℃。在本专利技术中，在钢管的内径部的冷却中，可在约1bar的压力下喷射冷却水。在本专利技术中，在一次感应加热中，可将钢管加热至约860～960℃的温度。还提供了一种可包括如本文所述的钢管的车辆。例如，该车辆可包括用于车门防撞梁的钢管。本专利技术的其它方面在下文公开。附图说明本专利技术的以上和其它目的、特征和优点将从以下结合附图进行的详细说明中得以更清楚地理解，在附图中：图1示出现有技术中的常规高频感应加热装置和常规快速淬火装置；图2示出根据本专利技术的示例性实施例的示例性钢管及其横截面；图3示出用于制造根据本专利技术的示例性实施例的示例性钢管的示例性一次高频感应加热装置、示例性二次高频感应加热装置和示例性冷却装置；图4示出根据本专利技术的示例性实施例的示例性钢管的横截面的显微镜照片；图5A示出在13km/h的速度下碰撞后的常规车门防撞梁；图5B示出在13km/h的速度下碰撞后的根据本专利技术的示例性实施例的示例性车门防撞梁；并且图6示出在13km/h的速度下的车门防撞梁的碰撞位移－负荷曲线。具体实施方式本文所使用的术语仅是为了说明特定实施例，而非意在限制本专利技术。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解的是，词语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时，规定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。除非特别陈述或从上下文显而易见，如本文所使用的，词语“约”应理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2倍标准差之内。“约”可理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非从上下文另外明确，否则本文提供的所有数值均由词语“约”修饰。应当理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其它类似术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型多功能车(SUV)、公交车、卡车、各种商用车辆在内的乘用车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。在下文中，将参照附图详细说明本专利技术，以使本领域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢管，包括贝氏体组织层，贝氏体和马氏体双相组织层，以及马氏体组织层。

【技术特征摘要】
2016.04.25 KR 10-2016-00504201.一种钢管，包括贝氏体组织层，贝氏体和马氏体双相组织层，以及马氏体组织层。2.根据权利要求1所述的钢管，其中所述贝氏体和马氏体双相组织层形成在所述马氏体组织层上，并且所述贝氏体组织层形成在所述贝氏体和马氏体双相组织层上。3.根据权利要求1所述的钢管，其中所述贝氏体组织层存在于所述钢管的约5～10％的总厚度中。4.根据权利要求1所述的钢管，其中所述贝氏体和马氏体双相组织层存在于所述钢管的约10～15％的总厚度中。5.根据权利要求1所述的钢管，其中所述马氏体组织层存在于所述钢管的约80～85％的总厚度中。6.根据权利要求2所述的钢管，其中所述贝氏体组织层存在于所述钢管的约5～10％的总厚度中，所述贝氏体和马氏体双相组织层存在于所述钢管的约10～15％的总厚度中，并且所述马氏体组织层存在于所述钢管的约80～85％的总厚度中。7.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴相泉，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR