[发明专利]一种用于由片材制造马氏体不锈钢部件的工艺

说明书

用于制造马氏体不锈钢部件的工艺，根据该工艺，制备具有以下组成的不锈钢片材：0.005％≤C≤0.3％；0.2％≤Mn≤2.0％；微量≤Si≤1.0％；微量≤S≤0.01％；微量≤P≤0.04％；10.5％≤Cr≤17.0％；微量≤Ni≤4.0％；微量≤Mo≤2.0％；Mo+2 x W≤2.0％；微量≤Cu≤3％；微量≤Ti≤0.5％；微量≤Al≤0.2％；微量≤O≤0.04％；0.05％≤Nb≤1.0％；0.05％≤Nb+Ta≤1.0％；0.25％≤(Nb+Ta)/(C+N)≤8；微量≤V≤0.3％；微量≤Co≤0.5％；微量≤Cu+Ni+Co≤5.0％；微量≤Sn≤0.05％；微量≤B≤0.1％；微量≤Zr≤0.5％；Ti+V+Zr≤0.5％；微量≤H≤5ppm；微量≤N≤0.2％；(Mn+Ni)≥(Cr‑10.3‑80x[(C+N)²])；微量≤Ca≤0.002％；微量≤稀土元素和/或Y≤0.06％；其余为铁和杂质；温度Ms为≥200℃；温度Mf为≥‑50℃；微观结构包含铁素体和/或回火马氏体和按体积计0.5％至5％的碳化物；铁素体晶粒的尺寸为从1μm至80μm；进行奥氏体化，以便获得包含至多0.5％的碳化物和至多20％的残余铁素体的微观结构；将片材转移至第一成形工具，片材保持在高于Ms的温度，并且保持至多0.5％的碳化物和至多20％的残余铁素体；进行第一成形步骤或切割步骤，片材保持在高于Ms的温度，并且保持至多0.5％的碳化物和至多20％的残余铁素体；将片材转移至第二成形工具；进行第二成形步骤，在此期间，片材保持在高于Ms的温度，并且保持至多0.5％的碳化物和至多20％的残余铁素体；‑如果TPn是在最后成形步骤结束时片材达到的温度，并且Σti是转移步骤和成形步骤的持续时间的总和，则(TP0‑TPn)/Σti至少为0.5℃/s；‑以及使片材冷却成具有包含至多0.5％的碳化物和至多20％的残余铁素体的微观结构的最终部件。

本发明涉及由片材热成形不锈钢，以给予它们复杂的形状和优异的机械性能，其中这些钢意图用于例如汽车工业。

为了减轻车辆的重量，从而限制其燃料消耗并且因此限制其CO₂排放，制造商现在使用具有非常高强度的碳钢或不锈钢片材，与过去使用的更常规的钢相比，允许减少片材的厚度。

马氏体钢(或更一般地说，具有超过50％的马氏体结构)具有这样的机械特性，但是它们冷成形的能力有限。因此，有必要在铁素体状态下使它们冷成形，并且然后对部件进行热处理以获得马氏体结构，或者在奥氏体状态下使它们热成形并且利用淬火完成处理以便获得马氏体结构。

然而，使用已知的钢(包含硼的碳钢……)通过该第二方法生产具有复杂几何形状的部件由于其有限的淬透性的限制或高温冶金转变的存在而变得困难，使得很难保持对成形和回火的过程的良好控制。存在获得不主要是马氏体的复合部件的很大风险，并且因此其机械特性不符合其预期，或者该方法必须限于获得具有简单几何形状的马氏体部件，其形状可以例如通过激光切割来校正。

可以想到的是，从通常已知的用于这些用途的钢中开始，在压力转移/工具上进行热成形的几个步骤，以便使成形渐进并且限制出现缺陷的风险。但是所获得的部件将包含按体积计小于80％的马氏体，并且其机械性能和其弹性将会降低：其中将无法实现目标拉伸强度Rm、弹性极限Rp0.2、断裂伸长率A、易于折叠或弹性中的至少一个。超过马氏体转变结束温度Mf以实现至少两个成形步骤、两个转移步骤和淬火步骤所需的时间太长，并且奥氏体将部分地被转变成铁素体/碳化物/珍珠岩。

在已知的钢的情况下，获得包含最小按体积计至少80％马氏体的结构已经是可能的，但是在淬火期间的冷却速度必须平均大于30℃/s。在奥氏体化后，使用带有工具的压力机或转移压力机的多道次方法将不允许在工具中淬火之前有多于一个的转移步骤，随后是成形或热切割步骤，以保证30℃/s的最小冷却速率。

本发明的目的是提出用于生产已经被热变形的马氏体钢部件的方法，该方法使得可以由片材制造具有复杂形状的部件，其中此外，该最终部件具有高机械性能，从而使得其特别适合用于汽车工业中。

为此，本发明的目的是用于通过热成形由片材制造马氏体不锈钢部件的方法，其特征在于: