[发明专利]制造极高弹性极限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的方法，该钢板材所具有的机械强度大于通过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，人们在寻求由具有极高机械强度的钢板材获得部件。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、轮辐则例如需要这种特性。其厚度优选小于3毫米。

人们在寻求获得具有更高机械强度的板材。众所周知，可通过碳的添加提高具有马氏体组织的钢的机械强度。不过，这种较高的碳含量降低了板材或由这些板材制造的部件的可焊性并且提高了与氢的存在有关的生成裂纹的风险。

因而寻求拥有不具有上述缺陷的钢板材的制造方法，该钢板材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板材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的方法，也即不强制需要在淬火之后的回火处理。

这些板材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的以兆帕表示的拉伸机械强度以及优选地具有大于3%的总延伸率的板材。

为此，本发明的目的在于弹性极限大于1300MPa的马氏体钢板材的制造方法，包括按照以下顺序的相继步骤：

-提供钢半成品，其组成包含，含量以重量表示：0.15%≤C≤0.40%，1.5%≤Mn≤3%，0.005%≤Si≤2%，0.005%≤Al≤0.1%，S≤0.05%，P≤0.1%，0.025%≤Nb≤0.1%，以及任选地：0.01%≤Ti≤0.1%，0%≤Cr≤4%，0%≤Mo≤2%，0.0005%≤B≤0.005%，0.0005%≤Ca≤0.005%，该组成的余量由铁和冶炼产生的不可避免的杂质构成，

-加热该半成品到1050℃-1250℃的温度T₁，然后

-在1050-1150℃的温度T₂下以大于100%的累积压下率ε_a对加热的半成品进行粗轧，以便获得具有晶粒平均尺寸小于40微米的未完全再结晶的奥氏体组织的板材，然后

-以大于2℃/s的速度V_R1非完全冷却该板材，直至在970℃至Ar3+30℃之间的温度T₃，以避免奥氏体转变，然后

-在温度T₃下以大于50%的累积压下率ε_b对非完全冷却的板材进行热精轧以便获得板材，然后

-以大于马氏体淬火临界速度的速度V_R2冷却板材。

根据一种优选模式，奥氏体晶粒的平均尺寸小于5微米。

优选地，使该板材在150-600℃的温度T₄下经历随后的回火热处理5-30分钟的持续时间。

本发明的目的还在于未回火的钢板材，其弹性极限大于1300MPa，通过上述制造模式之一获得，具有完全马氏体组织，该马氏体组织具有小于1.2微米的板条（lattes）平均尺寸，板条平均延伸因数为2-5。

本发明的目的还在于通过具有回火处理的方法获得的钢板材，该钢具有完全马氏体组织，该马氏体组织具有小于1.2微米的板条平均尺寸，板条平均延伸因数为2-5。

现在将详细描述在本发明方法中使用的钢的组成:

当钢的碳含量小于0.15%重量时，考虑到所采用的方法，钢的可淬性是不足的并且不可能获得完全马氏体组织。当此含量大于0.40%时，由这些板材或这些部件实现的焊缝具有不足的韧性。对于本发明的实施来说最佳碳含量是0.16-0.28%。