[发明专利]具有均匀厚度的钢的局部冷变形的方法

说明书

本发明涉及一种通过冷变形来使钢片材局部硬化的方法，其中通过具有多步轧制和退火工艺的冷变形进行钢的局部硬化，并且为了获得具有均匀厚度的钢片材，使用至少两个区域在所述材料的纵向方向上具有不同机械和/或物理特性值的钢片材。

技术领域

本发明涉及一种用于钢的冷变形的方法，具体方式是利用多步轧制和退火工艺，以便获得至少两个区域在带材或卷材的纵向方向上具有不同机械和/或物理特性值的厚度均匀的钢片材。

背景技术

尤其是在运输系统制造(如汽车车身、铁路或商用车辆)中，而且还在其他机械工程应用中，工程师使用布置来使正确的地方拥有正确的材料，从而满足部件以及装配产品的局部变化需求。在此类情况下，据推测有矛盾的需求如轻质与安全(汽车车身)或耐热和耐腐蚀性与成本效益(排气系统)给工程师提出了挑战。既定解决方案是所谓的“多材料设计”，其在一个装配产品中使用不同材料，可由此得到所谓的“定制产品”。最后一者是金属产品，其是至少两种不同材料等级和/或材料厚度的组合。定制产品可根据其产品形式(卷材、带材、片材、坯料、管)或所使用的制造/装配工艺来分类，如定制焊接产品、定制拼缝产品、定制粘结产品或定制轧制产品。

现有技术定制轧制产品以沿着其长度的不同材料厚度为特征，并且可被切割而形成单个初始坯料。柔性轧制坯料应用于碰撞相关部件，如汽车部件的车柱、横向和纵向构件。此外，铁路车辆在侧壁、车顶或连接部件中使用柔性轧制坯料，而且公共汽车和卡车也应用柔性轧制坯料。但在现有技术中，柔性轧制坯料的“正确的材料”仅意指在正确的地方具有正确的厚度，因为在柔性轧制制造工艺期间，机械特性在整个产品中将保持相同。

因此，在施加负荷的情况下抵抗极限负荷F的部件的工程构造方式仅是调整厚度。此外，柔性轧制区域与未轧制区域之间的材料的极限负荷F与厚度、拉伸强度R_m和宽度的乘积之比必须恒定。因此，对于后续成形工艺而言，不可能形成具有不同强度和延展性的区域。通常，后续再结晶退火工艺和镀锌步骤在柔性轧制或偏心轧制工艺之后。

一般来讲，德国专利申请10041280是柔性轧制坯料的初始专利。其描述了用于制造具有不同厚度的金属带材的制造方法和设备。达到这一点的方式是使用上辊和下辊并改变辊隙。然而，该德国专利申请10041280并未描述关于厚度对强度和伸长率的影响以及关于强度、伸长率和厚度之间的相关性的任何内容。此外，未描述该关系所需的材料，因为未描述奥氏体材料。WO专利申请2015107393A1也描述了一种用于制造沿着长度具有可变厚度的带材的方法。

US公开2006033347描述了用于许多汽车解决方案的柔性轧制坯料以及使用具有不同厚度的片材材料的方式。此外，US公开2006033347描述了对于不同部件有意义的必要片材厚度曲线。但未描述强度和伸长率的影响、强度、伸长率和厚度之间的相关性以及该关系所需的材料。

WO公开2014/202587描述了使用厚度可变带材生产汽车部件的制造方法。WO公开2014/202587涉及对热成形解决方案使用可压制硬化马氏体低合金钢如22MnB5。但未描述机械-技术值与厚度之间的关系，也未描述具有所述具体微结构特性的奥氏体材料。

EP 16191364.5申请首先描述了用于奥氏体钢的冷变形的改进方法，具体方式是在变形期间利用奥氏体钢的TWIP(孪晶诱发塑性)、TWIP/TRIP或TRIP(相变诱发塑性)硬化效应得到奥氏体钢产品中具有不同机械和/或物理特性值以及厚度变化的区域。此处的一个缺点是此类局部不同的值取决于厚度。对于部件制造工艺如成形、冲压、焊接或钎焊而言，均匀厚度将允许更易处理，同时实现更好的可重复性和再现性以及更低的失败率。

EP专利申请2090668涉及一种用于生产高强度钢产品的工艺，其中该产品由热轧和/或冷轧且退火的TWIP钢生产并具有屈服强度与拉伸强度的初始比率Ri，并且其中随后对TWIP钢的一部分进行冷减缩，选择该冷减缩而使得在该部分中获得屈服强度与拉伸强度的所需比率Rd。该发明还涉及一种用于生产定制轧制坯料的工艺及这种坯料。