[发明专利]制造极高强度马氏体钢的方法及如此获得的板材或部件

说明书

技术领域

本发明涉及制造具有马氏体组织的钢板材或部件的方法，该钢板材或部件所具有的机械强度大于通过奥氏体化并且然后进行利用马氏体淬火的简单快速冷却处理可获得的机械强度，并且其机械强度和延伸率性能使得它们可用于制造机动车辆中的能量吸收部件。

背景技术

在某些应用中，人们在寻求获得组合了高机械强度、大冲击强度和良好耐腐蚀性的钢部件。这种类型的组合在寻求车辆显著减重的汽车工业中是特别希望的。这可尤其通过使用其显微组织是马氏体或贝氏体-马氏体的具有极高机械特性的钢部件获得。防侵入的、结构的或者参与机动车辆安全性的部件如保险杠、车门或B柱的加固件、轮辐则例如需要如上所述的性质。其厚度优选小于3毫米。

专利EP0971044因而揭示了制造涂覆有铝或铝合金的钢板材，其组成包含以重量含量计的：0.15-0.5%C，0.5-3%Mn，0.1-0.5%Si，0.011%Cr，Ti<0.2%，Al<0.1%，P<0.1%，S<0.05%，0.0005%<B<0.08%，余量为铁和冶炼所固有的杂质。这种板材被加热以获得奥氏体转变，然后热冲压以获得部件，该部件然后快速冷却以便获得马氏体或马氏体-贝氏体组织。这样可以获得例如大于1500MPa的机械强度。不过人们仍在寻求获得具有更高机械强度的部件。还寻求在给定机械强度水平下降低钢的碳含量以便改善其可焊性。

还已知被称作“奥氏体应变处理（ausforming）”的制造方法，在该方法中，钢被完全奥氏体化，然后快速冷却，直至中间温度，通常为700-400℃左右，在该温度范围内奥氏体是亚稳定的。此奥氏体热应变，然后快速冷却以便获得完全马氏体的组织。专利GB1,080,304因而描述了旨在用于这种方法的钢板材的组成，其包含0.15-1%C，0.25-3%Mn，1-2.5%Si，0.5-3%Mo，1-3%Cu，0.2-1%V。

同样，专利GB1,166,042描述了适合于这种奥氏体应变处理方法的钢组成，其包含0.1-0.6%C，0.25-5%Mn，0.5-2%Al，0.5-3%Mo，0.01-2%Si，0.01-1%V。

这些钢包含了显著添加的钼、锰、铝、硅和/或铜。它们的目的在于产生对于奥氏体来说更为显著的亚稳定区，也即在进行热应变的温度下延迟奥氏体开始向铁素体、贝氏体或珠光体的转变。致力于奥氏体应变处理的大部分研究都是针对碳含量大于0.3%的钢进行的。因而，这些适应奥氏体应变处理的组成具有对于焊接来说需要特殊预防措施的缺陷，并且在希望进行金属热浸涂的情况下还具有特殊的困难。此外，这些组成包含昂贵的添加元素。

人们寻求拥有不具有上述缺陷的钢板材或部件的制造方法，该钢板材或部件所具有的断裂强度比通过所考虑钢的奥氏体化然后简单马氏体淬火可获得的断裂强度高50MPa以上。发明人已经证实，对于0.15-0.40%重量的碳含量，通过完全奥氏体化然后简单马氏体淬火制造的钢的拉伸断裂强度几乎只取决于碳含量并且根据表达式(1):Rm(兆帕)=3220(C)+908非常精确地与其相关联。

在此表达式中，(C)表示以重量百分数表示的钢的碳含量。在钢给定碳C含量的情况下，因而寻求能够获得比表达式（1）中大50MPa以上的断裂强度（也即对于此钢来说大于3220(C)+958MPa的强度）的制造方法。寻求拥有能够制造具有极高弹性极限（也即大于1300MPa）的板材的方法。还寻求拥有能够制造直接可用的板材或部件的方法，也即不强制需要在淬火之后的回火处理。还寻求拥有能够制造在金属浴中可容易地热浸涂的板材或部件的方法。

这些板材或这些部件应当是通过常规方法可焊接的并且不包括合金元素的昂贵添加。

发明内容

本发明的目的在于解决如上所述的问题。其尤其旨在获得具有大于1300MPa的弹性极限、大于(3220(C)+958)MPa的以兆帕表示的机械强度并且优选地具有大于3%的总延伸率的板材。

为此，本发明的目的在于钢板材的制造方法，所述钢板材具有完全马氏体组织，所述马氏体组织具有小于1微米的板条（lattes）平均尺寸，板条的平均延伸因数为2-5，要理解最大尺寸l_max和最小尺寸l_min的板条的延伸因数由限定；具有大于1300MPa的弹性极限，具有大于(3220(C)+958)兆帕的机械强度，要理解(C)表示该钢的以重量百分数表示的碳含量，该方法包括按照以下顺序的相继步骤：