[发明专利]改善压制硬化钢的强度和延性的方法

说明书

一种形成成形钢物件的方法，包括从合金组合物切割坯料。该合金组合物包含0.1‑1重量%的碳，0.1‑3重量%的锰，0.1‑3重量%的硅，1‑10重量%的铝，并且余量为铁。该方法还包括将坯料加热到高于奥氏体开始形成温度的温度以产生加热的坯料，将加热的坯料转移到模具，将加热的坯料成型为由模具限定的预定形状以产生成形钢物件，以及将成形钢物件的温度降低至环境温度。所述加热在包含惰性气体、基于碳(C)的气体和氮气(N₂)中的至少一种的气氛下进行。

背景技术

本章节提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

压制硬化钢(Press-hardened steel, PHS)，也称为“热冲压钢”或“热成型钢”，用于各种行业和应用，包括一般制造、建筑设备、汽车或其它运输行业、住宅或工业结构等。它是用于汽车车身结构应用的最坚固的钢之一，具有大约1,500兆帕(MPa)的抗拉强度性质。这种钢具有合意的性质，包括形成具有高强度重量比的钢部件。例如，当制造交通工具，尤其是汽车时，期望燃料效率和性能的持续改进。PHS部件通常用于形成承载部件，例如门梁，其通常需要高强度材料。因此，这些钢的成品状态被设计成具有高强度和足够的延性以抵抗外力，例如抵抗对客舱的侵入而不破裂，从而为乘客提供保护。此外，镀锌的PHS部件可以提供阴极保护。

许多PHS工艺涉及钢板坯料在炉中进行奥氏体化，随后立即在模具中对板进行压制和淬火。奥氏体化通常在约880℃至950℃的范围内进行。存在两种主要类型的PHS工艺：间接和直接。在直接法中，PHS部件在模具之间同时成型和压制，这对钢进行了淬火。在间接法中，PHS部件在奥氏体化和随后的压制和淬火步骤之前冷成型为中间部分形状。PHS部件的淬火通过将显微组织从奥氏体转变成马氏体而使部件硬化。在从炉转移到模具的过程中经常形成氧化物层。因此，在淬火之后，必须从PHS部件和模具中去除氧化物。氧化物通常通过喷丸处理来去除，即去氧化皮。

PHS部件可以在适用的预冷成型(如果使用间接工艺)或奥氏体化之前进行镀覆。镀覆PHS部件为下面的钢部件提供保护层(例如镀锌保护)。这样的镀层通常包含铝硅合金和/或锌。锌镀层提供阴极保护；镀层充当牺牲层，并且代替钢部件而被腐蚀，即使在钢被暴露的地方也是如此。这样的镀层也会在PHS部件的表面上产生氧化物，其通过喷丸处理来去除。因此，不需要镀层并提供改善的强度和延性的合金组合物是期望的。

发明内容

本章节提供了本公开的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

在各个方面，本技术提供了一种形成成形钢物件(shaped steel object)的方法。该方法包括从合金组合物切割坯料。该合金组合物包含0.1-1重量%的碳，0.1-3重量%的锰，0.1-3重量%的硅，1-10重量%的铝，并且余量为铁。该方法还包括将坯料加热到高于奥氏体开始形成温度的温度以产生加热的坯料，将加热的坯料转移到模具，将加热的坯料成型为由模具限定的预定形状以产生成形钢物件，以及将成形钢物件的温度降低至环境温度。所述加热在包含惰性气体、基于碳(C)的气体和氮气(N₂)中的至少一种的气氛下进行。

在一个方面，该合金组合物还包含浓度为合金组合物的大于或等于约0重量%至小于或等于约5重量%的铬(Cr)。

在一个方面，该合金组合物还包含以下中的至少一种：浓度为合金组合物的大于或等于约0重量%至小于或等于约1重量%的镍(Ni)，浓度为合金组合物的大于或等于约0重量%至小于或等于约1重量%的钼(Mo)，浓度为合金组合物的大于或等于约0重量%至小于或等于约0.1重量%的铌(Nb)，浓度为合金组合物的大于或等于约0重量%至小于或等于约0.5重量%的钒(V)，浓度为合金组合物的大于或等于约0重量%至小于或等于约1重量%的铜(Cu)，浓度为合金组合物的大于或等于约0重量%至小于或等于约0.5重量%的钛(Ti)，和浓度为合金组合物的大于或等于约0重量%至小于或等于约0.005重量%的硼(B)。