[发明专利]制造复合成形构件的方法

说明书

本发明涉及一种用于在多级处理(4)中使用奥氏体钢制造复合成形构件(6)的方法，其中，冷成形(2)和加热(3)作为多级处理(4)的至少两个步骤交替进行。在每个处理步骤期间的材料和所产生的构件具有非磁性的可逆性质的奥氏体微观组织。

技术领域

本发明涉及通过冷成形处理和退火处理组合的多级成形操作用奥氏体材料制造非常复杂零件的方法。在成形操作期间，在奥氏体材料延展性减小的情况下实现了孪晶形成。

背景技术

在车身工程中，用软拉深钢制造具有复合成形几何形状的构件。需要满足高强度轻重量目标、总布置设计目标或安全目标，可用的高强度钢例如双相钢、多相钢或复相钢经常达到成形性极限。预定调节的机械性能值和微观组织零件(在钢制造期间)对在构件制造期间随后的成形处理步骤或热处理步骤反应敏感。因此，它们的性质会不合希望地改变。

一种方案是热成形操作，例如所谓的加压硬化，其中，可热处理的锰-硼钢加热达到奥氏体化温度(超过900℃)，通过以一定保持时间硬化，接着在此高温下在热成形工具中成形得到最终构件。在成形操作的同时，热量从板材排放到工具的接触区域，因此被冷却。例如在US20040231762A1中描述了此处理。利用热成形处理，可使用高强度材料实现复杂零件。但是，残余延伸率在最低水平(大多数时候5％)。

因此，随后的冷成形步骤是不可能的，在车身构件碰撞情形期间高能量吸收率也是不可能的。此外，不是任何时候都要求1,500Mpa的抗拉强度，例如当系统变得太刚硬时。另外，与冷成形操作相比，在边际生产周期时间的情况下，用于辊式炉的投资成本、修理成本和能量成本以及所需空间极大。此外，与涂层的冷成形钢相比，耐蚀性处于较低水平。

数十年以来，奥氏体不锈钢一直在用于复合冷成形构件(例如洗涤槽)的家用品应用领域中使用。已知材料是铬和镍合金化，采用了TRIP(相变诱发塑性)硬化效应，其中，亚稳态奥氏体微观组织在成形载荷期间变成马氏体。在室温下，由于较低的马氏体开始温度，因此奥氏体微观组织是稳定的。在文献中，此效应熟知为“变形诱发的马氏体形成”。使用此材料进行复合冷成形操作的缺点在于：形式上为奥氏体材料的性质变为延展性较低、硬度增大且因此最终能量吸收潜力减小的马氏体微观组织。此外，该过程是不可逆的。奥氏体材料的优点(例如非磁性性能)丧失，且无法在此材料的构件情形中利用。该不可逆的微观组织改变是复合多级成形操作的重大缺点，其中，残余延伸率不足。此外，TRIP效应对温度敏感，从而导致需要对工具冷却的进一步投资。此外，此材料在成形处理期间微观组织改变为马氏体时会展现出应力诱发延迟断裂的危险。具有TRIP效应的材料的堆垛层错能SFE20mJ/m²。另外，马氏体相变会导致氢脆危险。

所描述的具有TRIP效应的奥氏体不锈钢在初始状态下为非磁性的。文献DE102012222670A1描述了一种对不锈钢制造的构件进行局部加热的方法，采用了导致马氏体形成的TRIP效应。此外，采用对马氏体相变的奥氏体不锈钢进行感应加热的设备，在构件的马氏体区域中局部再结晶。

文献WO2015028406A1描述了一种使金属板材硬化的方法，其中，通过喷丸或喷砂使表面硬化。因此，对于洗涤槽应用来说，表面更加耐划。尤其指出了亚稳态铬-镍合金化1.4301的使用。

发明内容

本发明的目的是消除现有技术的一些缺点，建立一种在最终以及在所有处理步骤期间具有非磁性的奥氏体钢复合成形构件的制造方法。成形和加热组合的多级处理导致了可逆的材料性质，这是通过TWIP硬化效应和稳定的奥氏体微观组织来实现的。本发明的必要特征在所附权利要求书中列出。