專(zhuān)利名稱(chēng)：汽車(chē)結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)優(yōu)化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里公開(kāi)的實(shí)施方式致力于汽車(chē)部件的領(lǐng)域，具體地，涉及利用特定的熱沖壓工 藝來(lái)控制這樣的部件內(nèi)的區(qū)域的微結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中公知的是，對(duì)車(chē)輛部件進(jìn)行選擇性的熱處理以給予該部件的特定部分 或區(qū)域以期望的特性。例如，已知選擇性地對(duì)側(cè)面防護(hù)門(mén)梁(side intrusion door beam) 進(jìn)行加熱?？梢詫?duì)該側(cè)面防護(hù)門(mén)梁的選定部分進(jìn)行熱處理以改變?cè)搨?cè)面防護(hù)門(mén)梁的負(fù)荷特性。還公知的是，進(jìn)行選擇性地冷卻或淬火，以使諸如保險(xiǎn)杠的車(chē)輛部件的區(qū)域硬化。 可以形成這樣的部件以展現(xiàn)通過(guò)選擇性?shī)W氏體-馬氏體硬化而實(shí)現(xiàn)的經(jīng)提高的強(qiáng)度。通過(guò) 從鋼板沖壓保險(xiǎn)杠毛坯，形成期望的形狀，并接著通過(guò)加熱和冷卻來(lái)對(duì)該形狀的選定部分 進(jìn)行硬化，可以形成保險(xiǎn)杠。已經(jīng)制造出了高強(qiáng)度的門(mén)梁。這樣的門(mén)梁受到加熱和淬火處理以提供高強(qiáng)度的特 性。與該門(mén)梁接合的端部凸緣不受這些處理的影響，因而可以容易地成形并焊接。還公知的是，對(duì)諸如防撞梁的車(chē)輛部件進(jìn)行冷成形，接著在選定區(qū)域?qū)υ撥?chē)輛部 件進(jìn)行加熱然后淬火，以對(duì)部件的多個(gè)部分進(jìn)行強(qiáng)化。盡管在很多方面令人滿(mǎn)意，但是這些形成車(chē)輛部件的現(xiàn)有方案利用了多個(gè)操作， 這些操作通常需要額外的制造時(shí)間、占地面積和資本支出。熱沖壓工藝也是公知的。在歐洲使用的術(shù)語(yǔ)“熱沖壓”、“模壓淬火(press hardening) ”或“模壓淬火(die hardening)，，是指在單個(gè)步驟中執(zhí)行了成形和淬火操作 的沖壓操作。近來(lái)發(fā)表了關(guān)于該技術(shù)的文章(Merklein et al. ,"Investigation of the Thermo-mechanical Properties of Hot Stamping Steels “， Journal of Materials Processing Technology, 177 (2006)，452-455)。另外，從 2006 年 12 月到 2007 年 2 月的 Stamping Journal中出現(xiàn)的三部分文集描述了汽車(chē)部件制造中的熱沖壓。這些文章描 述了形成具有極高強(qiáng)度、最小的彈性回復(fù)(spring back)、以及經(jīng)減小的鋼板厚度(sheet thickness)的復(fù)雜、防撞的部件，諸如保險(xiǎn)杠和立柱。在專(zhuān)利文獻(xiàn)中通常還引用了各種熱沖 壓工藝。隨著汽車(chē)部件的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜，經(jīng)常需要制造這樣的鋼部件(steel component)，S卩，該鋼部件的不同區(qū)域具有不同的物理特性。就目前所知，熱沖壓工藝針對(duì) 的是鋼構(gòu)件的整體。因此，如果需要制造在鋼部件的不同區(qū)域中具有不同的物理特性的所 設(shè)計(jì)的鋼部件，使用當(dāng)前已知的熱沖壓工藝通常是不可行的。因此，本領(lǐng)域仍然需要一種利用熱沖壓工藝來(lái)形成車(chē)輛部件的改進(jìn)方案，具體地 說(shuō)，需要一種可以制造部件的不同區(qū)域以使得在那些區(qū)域中顯現(xiàn)出不同的物理特性的方案。此外，還期望提供一種或更多種能夠形成具有選擇性的強(qiáng)度特性的區(qū)域的車(chē)輛部件的 熱沖壓操作。

發(fā)明內(nèi)容
在用于形成具有與部件的其它區(qū)域不同的特定物理特性的區(qū)域的鋼部件的本方 法和設(shè)備中，克服了與之前的系統(tǒng)和方法相關(guān)的難點(diǎn)和缺陷。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種形成鋼部件的工藝，該鋼部件在沖模中進(jìn)行沖壓 后僅在該鋼部件的一部分中具有高強(qiáng)度馬氏體微結(jié)構(gòu)而無(wú)需從所述沖模取出該鋼部件。該 工藝包括以下步驟在沖模中沖壓鋼部件，所述鋼部件具有高于大約850°C的溫度并且在 整個(gè)部件中具有奧氏體微結(jié)構(gòu)。該工藝還包括以下步驟在所述鋼部件位于所述沖模中的 同時(shí)，以高于大約27°C每秒的冷卻速度對(duì)所述鋼部件的期望部分進(jìn)行冷卻，使得所述鋼部 件在經(jīng)受冷卻的所述期望部分中的微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體微結(jié)構(gòu)。以低于大約27°C每秒的冷 卻速度來(lái)冷卻所述鋼部件的其余部分。在所述冷卻操作期間，所述沖模接觸所述鋼部件的 整個(gè)表面。并且，該工藝包括以下步驟在所述期望部分中形成所述馬氏體微結(jié)構(gòu)后，從所 述沖模中取出所述部件。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種在沖模中進(jìn)行沖壓后在鋼部件的一區(qū)域中形成 期望的微結(jié)構(gòu)而無(wú)需從所述沖模中取出該鋼部件的工藝，該期望的微結(jié)構(gòu)與該鋼部件的其 余區(qū)域中的微結(jié)構(gòu)不同。該工藝包括以下步驟識(shí)別鋼板的將要在由所述鋼板形成的鋼部 件中顯現(xiàn)期望的微結(jié)構(gòu)的區(qū)域，該微結(jié)構(gòu)與該鋼構(gòu)件的其余區(qū)域中的微結(jié)構(gòu)不同。該工藝 還包括以下步驟識(shí)別沖模中的與所述鋼板的所識(shí)別的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。該工藝還包括 以下步驟在所述沖模中對(duì)已加熱的鋼板進(jìn)行沖壓以形成所述鋼部件。并且，該工藝包括以 下步驟對(duì)所述沖模中的所述區(qū)域進(jìn)行冷卻，以在所述鋼部件的所識(shí)別區(qū)域中實(shí)現(xiàn)所述期 望的微結(jié)構(gòu)，其中，所述期望的微結(jié)構(gòu)與所述鋼部件的其余區(qū)域中的所述微結(jié)構(gòu)不同。所述 沖模優(yōu)選地接觸所述鋼部件的整個(gè)表面。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種在沖模中進(jìn)行沖壓后在鋼部件的一區(qū)域中獲得 馬氏體微結(jié)構(gòu)而無(wú)需從所述沖模中取出該鋼部件的工藝，該馬氏體微結(jié)構(gòu)與該鋼部件的其 余區(qū)域中的微結(jié)構(gòu)不同。該工藝包括以下步驟提供隨后將被形成為鋼部件的鋼板。該工 藝還包括以下步驟識(shí)別鋼板的將要在由所述鋼板形成的鋼部件中顯現(xiàn)馬氏體微結(jié)構(gòu)的區(qū) 域，所述馬氏體微結(jié)構(gòu)與所述鋼部件的其余區(qū)域中的微結(jié)構(gòu)不同。該工藝還包括以下步驟 識(shí)別沖模中的與所述鋼板的所識(shí)別的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。并且，該工藝包括以下操作將所 述鋼板加熱到至少900°C的溫度。接下來(lái)，該工藝包括以下步驟在所述沖模中對(duì)所述鋼板 進(jìn)行沖壓，以形成所述鋼部件。接著，該工藝包括以下步驟對(duì)所述沖模中的所述區(qū)域進(jìn)行 冷卻，使得所述鋼部件中的所識(shí)別的區(qū)域以高于27°C每秒的速度冷卻，從而在所述鋼部件 的所識(shí)別的區(qū)域中獲得與所述鋼部件的其余區(qū)域中的微結(jié)構(gòu)不同的所述馬氏體微結(jié)構(gòu)。所 述沖模在冷卻期間優(yōu)選地與所述鋼部件的整個(gè)表面接觸。將意識(shí)到，本發(fā)明可具有其它不同的實(shí)施方式，并且在不背離本發(fā)明的情況下，可 以在不同方面對(duì)本發(fā)明的若干個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行修改。因此，附圖和說(shuō)明被認(rèn)為是示例性而非限 制性的。


圖1是例示了在碳鋼中取決于冷卻速度而形成各種微結(jié)構(gòu)的曲線(xiàn)圖。圖2是部分組裝起來(lái)的汽車(chē)的示意圖，其例示了根據(jù)本文所述的優(yōu)選實(shí)施方式的 工藝而形成的代表性面板和部件。圖3是根據(jù)本文所述的優(yōu)選實(shí)施方式的工藝而形成的汽車(chē)車(chē)架部分的局部圖。圖4是在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的工藝中使用的熱沖壓操作的示意圖。圖5是在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的工藝中使用的另一種熱沖壓操作的示意 圖。圖6是例示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的工藝的流程圖。圖7是在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的工藝中的沖模組件和鋼板的示意性 分解圖。
具體實(shí)施例方式如果在爐中以足夠高的溫度對(duì)鋼樣本進(jìn)行加熱，則該鋼樣本將進(jìn)入奧氏體(A) 相，如在其相應(yīng)的相圖上所示的那樣。在奧氏體相中，鋼中的鐵原子按照面心立方(FCC)結(jié) 構(gòu)排列。當(dāng)從該相冷卻時(shí)，鋼將進(jìn)入鐵素體(F)與奧氏體兩者共存的相。鐵素體相是體心 立方(BCC)結(jié)構(gòu)，并且不能像奧氏體相那樣溶解那么多的間隙碳(interstitial carbon) 0因此，轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的區(qū)域中的碳必須擴(kuò)散到仍然存在的奧氏體區(qū)域中，從而使 這些區(qū)域富集化。相圖使得可以預(yù)測(cè)當(dāng)這些相在任何溫度和成分下均衡時(shí)有多少鐵素體與 奧氏體存在，以及各自的碳成分。對(duì)于大多數(shù)的鋼來(lái)說(shuō)，在低于727°C的情況下，剩余的奧氏體相(具有共析成分， 0. 77重量百分比(wt% )的碳)不穩(wěn)定，并且轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和Fe3C。鐵素體與碳化物的這種 新的排列被稱(chēng)為珠光體(pearlite)，而Fe3C相一般被稱(chēng)為碳化物或滲碳體。同樣，鐵素體 不能溶解0. 77襯％的碳，因而鐵素體區(qū)域中的碳原子必須擴(kuò)散到新形成的碳化物區(qū)域中。由于鐵素體與珠光體的形成取決于碳的擴(kuò)散，所以可以快速冷卻奧氏體，使得碳 原子不具有將其自身排列成熱力學(xué)上優(yōu)選的狀態(tài)的足夠移動(dòng)性。當(dāng)例如利用水淬對(duì)鋼進(jìn)行 迅速冷卻時(shí)，鐵試圖轉(zhuǎn)變成其優(yōu)選的BBC晶格結(jié)構(gòu)(鐵素體)，但是碳保持為溶解并且將鐵 基體變形成體心四方(BCT)結(jié)構(gòu)。這種BCT鋼被稱(chēng)為馬氏體(M)。這種到馬氏體的轉(zhuǎn)變要求Fe和C原子的移動(dòng)很少(一般小于1埃)并且?guī)缀跛?時(shí)完成。這種轉(zhuǎn)變不依賴(lài)于碳擴(kuò)散。馬氏體是亞穩(wěn)相。它不是熱力學(xué)上優(yōu)選的狀態(tài)，但不 具有允許碳原子擴(kuò)散和允許形成更穩(wěn)定的鐵素體與碳化物排列的足夠熱能。因此，鐵轉(zhuǎn)變 成類(lèi)似BCC的相(BCT)并減少了來(lái)自FCC相的自由能，但是自由能的減少量沒(méi)有在其形成 優(yōu)選的相的情況下那樣多。注意，馬氏體僅可以通過(guò)對(duì)奧氏體的快速冷卻來(lái)形成。快速冷 卻鐵素體或鐵的其它相不產(chǎn)生馬氏體。如果奧氏體的冷卻對(duì)于碳原子擴(kuò)散到珠光體層狀(lamellae)結(jié)構(gòu)中來(lái)說(shuō)太快， 但對(duì)于碳原子擴(kuò)散較短距離并形成碳化物來(lái)說(shuō)足夠慢，則形成了貝氏體(B)。碳化物形成為 小顆粒，而不是形成分層結(jié)構(gòu)。如上所述，馬氏體結(jié)構(gòu)是亞穩(wěn)定的，并且在特定條件下將轉(zhuǎn)變成在熱動(dòng)力上更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。例如，通過(guò)對(duì)馬氏體進(jìn)行回火(將其加熱)，可以發(fā)生轉(zhuǎn)變。被捕獲在鐵晶格中 的碳原子于是如同它們?cè)谛纬芍楣怏w或貝氏體時(shí)所做的那樣變得更加易動(dòng)并擴(kuò)散以形成 碳化物。但是，它們這一次并不形成通常的珠光體層狀(lamellar)結(jié)構(gòu)，而是形成了球體 形態(tài)。碳化物的大小、結(jié)構(gòu)和數(shù)量取決于發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度和時(shí)間。越高的溫度和越長(zhǎng)的回 火時(shí)間導(dǎo)致越大的碳化物球體。所得到的鋼的物理特性在很大程度上取決于所存在的微結(jié)構(gòu)的類(lèi)型，例如珠光 體、貝氏體、馬氏體、回火馬氏體等。馬氏體是非常堅(jiān)硬的微結(jié)構(gòu)。其具有細(xì)粒度，并且間隙 碳原子使Fe晶格拉緊。這二者都抑制了允許塑性變形的位錯(cuò)移動(dòng)?；鼗瘃R氏體更軟、更易延展。盡管由于碳球體是抑制位錯(cuò)移動(dòng)的障礙物，但是其仍 然相對(duì)較硬。如果允許球體生長(zhǎng)得太大，則減少了障礙物的數(shù)量，并且材料變得較軟。這種 狀態(tài)被稱(chēng)為過(guò)回火。珠光體相對(duì)較軟。位錯(cuò)可以通過(guò)鐵素體自由移動(dòng)，因此材料可以容易地塑性變形。 碳化物相非常堅(jiān)固但非常脆，而鐵素體相更易延展。圖1是例示了根據(jù)所采用的冷卻速度而可以獲得的不同相的鋼的代表性曲線(xiàn)。所 示的特定的鋼是在標(biāo)號(hào)USIBOR 1500P下可從市場(chǎng)上得到的優(yōu)選實(shí)施方式的鋼。本文提供 了對(duì)圖1的進(jìn)一步解釋和說(shuō)明。通常在鋼處于奧氏體相的高溫下對(duì)鋼執(zhí)行熱沖壓，使得鋼具有FCC結(jié)構(gòu)。在該工 藝中，鋼板被加熱到奧氏體范圍內(nèi)的溫度。通常，將奧氏體化的鋼板從爐傳送到?jīng)_壓機(jī)，利 用保持在室溫的沖模將鋼板形成為預(yù)定的形狀，并且同時(shí)淬火。在整個(gè)鋼板充分冷卻前，一 直將沖壓機(jī)保持在某個(gè)相對(duì)較低的溫度。如上所述，鋼的冷卻速度必須足夠高，以?xún)H具有奧氏體到馬氏體的轉(zhuǎn)變。另一方 面，在很多情況下并不期望貝氏體和/或鐵素體的轉(zhuǎn)變，因而防止出現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)變。熱沖壓的主要優(yōu)點(diǎn)在于部件的優(yōu)異的形狀精度以及能夠制造超高強(qiáng)度的部件，而 沒(méi)有任何彈性回復(fù)。由于沖壓操作中的奧氏體到馬氏體的轉(zhuǎn)變，而避免了彈性回復(fù)效應(yīng)。熱沖壓工藝一般包括多個(gè)不同的步驟對(duì)鋼坯的奧氏體化處理或加熱處理；將鋼 坯傳送到?jīng)_壓模；熱壓、切割并穿刺。下面提供了這些步驟的其它細(xì)節(jié)。在奧氏體化處理中，在爐中將鋼坯加熱到至少大約850°C的溫度(通常從大約 900°C到大約950°C )達(dá)幾分鐘。在這種高溫下，鋼非常有延展性，并且容易形成為復(fù)雜的形 狀。加熱時(shí)間通常取決于鋼坯的厚度。需要控制爐的氣氛以限制脫碳。在將高溫的鋼坯從爐傳送到?jīng)_模時(shí)，希望盡可能快地執(zhí)行該過(guò)程，以確保部件的 所要求的機(jī)械特性。如果鋼坯的溫度下降到大約780V以下，則微結(jié)構(gòu)將包括一些貝氏體和 /或鐵素體。如上所述，根據(jù)最終的鋼部件的應(yīng)用，可能不期望這樣的微結(jié)構(gòu)。接下來(lái)，一般利用機(jī)械臂將高溫的鋼坯放置在沖?；蚬ぞ邇?nèi)。優(yōu)選地，沖模的溫度 是諸如環(huán)境溫度或室溫的溫度。在對(duì)鋼坯進(jìn)行壓制或沖壓以將鋼部件形成為期望的形狀或 幾何形狀后，如果需要，可以將鋼留在沖模內(nèi)一段時(shí)間，以在壓制后額外地對(duì)鋼進(jìn)行冷卻。 接著，在大約80°C的溫度下從工具中取出鋼部件，以利于在最后的空氣冷卻后保持最終形 狀。通常，大多數(shù)熱沖壓工藝每分鐘提供兩次或三次沖壓。通過(guò)諸如常規(guī)的機(jī)械壓制的工具，可以執(zhí)行隨后可選的切割和穿刺操作。但是，加 熱處理后的高硬度鋼很可能需要使用用于切割沖模的特殊技術(shù)和材料。
7
已知用于熱沖壓的多種不同的方案?？傮w上遵循如上所述的總體工藝，但是由于 不同的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)原因，在變型的過(guò)程中存在一些差異。盡管彼此不同，但是直接熱沖壓工 藝和間接熱沖壓工藝是提供了一定優(yōu)點(diǎn)的兩種方法。在圖4和圖5中例示了直接熱沖壓工 藝和間接熱沖壓工藝二者。在圖4中被示為工藝70的直接熱沖壓中，以大約900°C到950°C 的溫度在爐76中對(duì)通過(guò)切割機(jī)(cutter) 74形成的坯72進(jìn)行奧氏體化，接著將其放置在沖 模78中并高速成形。一旦到達(dá)拉伸深度(draw cbpth)，則通過(guò)冷卻來(lái)硬化該部件。相反， 在圖5中被示為工藝80的間接熱沖壓工藝中，首先在常規(guī)的沖模組件84中將部件82冷拉 伸到其最終形狀的90-95%。接著在爐86中將這些粗加工的產(chǎn)品加熱到奧氏體化溫度，使 其形成最終形狀，隨后在單元88中通過(guò)冷卻在沖模中將其硬化。此方法的方案是減少?zèng)_模 表面上的磨損。例如，當(dāng)使用了無(wú)涂層的22MnB5鋼時(shí)，在表面上形成了剝落(scale)。熱沖 壓工藝中沖模與坯之間的相對(duì)移動(dòng)導(dǎo)致了沖模表面上的顯著磨損。粗加工的部件的使用減 少了相對(duì)移動(dòng)，因而使沖模中的磨損最小化。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面中，通過(guò)電阻加熱直接在沖模中直接將鋼坯加熱，并且 優(yōu)選地加熱到其奧氏體溫度。在此工序中，通過(guò)在沖模中對(duì)成套鋼板(sheet sets)直接加 熱，防止了鋼坯在成形操作前的熱量損失。在施加電流時(shí)，可以通過(guò)電阻將金屬加熱。電阻 加熱的速度快到足以與壓制和沖壓操作同步，并且具有較高的能量效率，并且與感應(yīng)加熱 相比需要較小的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)識(shí)別了與特定的熱沖壓工藝相關(guān)的具體參數(shù)和參數(shù)的組合。這 些優(yōu)選參數(shù)在本文描述的特定熱沖壓工藝中的使用使得能夠形成重量輕、強(qiáng)度高的鋼部 件，這些鋼部件的特定預(yù)選區(qū)域具有一個(gè)或更多個(gè)增強(qiáng)的物理特性。這些期望的物理特性 是通過(guò)在預(yù)選區(qū)域中選擇性地產(chǎn)生特定微結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的。下面對(duì)所有這些方面進(jìn)行描述。在優(yōu)選實(shí)施方式的工藝中，可以使用多種鋼。在本發(fā)明中，優(yōu)選地使用高強(qiáng)度的含 硼的鋼。這種鋼的示例可在來(lái)自Arcelor-Mital的USIB0R1500的標(biāo)號(hào)(包括1500P和其它 相關(guān)等級(jí))下得到。該鋼板預(yù)先涂覆有AlSi涂層，其在隨后的加熱過(guò)程中顯現(xiàn)了有利的防 蝕特性。該預(yù)涂層(即，鋁/硅涂層)在加熱過(guò)程中部分地?cái)U(kuò)散到基底鋼材料中以形成三 相層疊材料Al/Si/Fe，這防止了在加熱過(guò)程中對(duì)鋼板的氧化(scaling)和脫碳，并由此使 得諸如酸洗和磷酸鹽處理的特定后續(xù)操作變得不必要。涂層還允許常規(guī)的焊接操作。在優(yōu) 選實(shí)施方式的工藝中使用的無(wú)涂層鋼板優(yōu)選地顯示了表1中說(shuō)明的成分(除非另外指出， 所有的百分比都是重量百分率)。應(yīng)當(dāng)理解，在表1中標(biāo)出的鋼的剩余成分是鐵Fe。本發(fā) 明包括了使用無(wú)涂層的鋼和有涂層的鋼。表1-用于優(yōu)選實(shí)施方式的熱沖壓工藝的鋼的成分
成分一般優(yōu)選最優(yōu)選碳0. 14-0. 32%0. 18-0. 28%0. 20-0. 25%娃0-0. 50%0. 10-0. 40%0. 15-0. 35%
權(quán)利要求
1.一種用于在沖模中進(jìn)行沖壓后僅在鋼部件的一部分中形成高強(qiáng)度馬氏體微結(jié)構(gòu)而 無(wú)需從所述沖模中取出所述鋼部件的工藝，該工藝包括以下步驟在沖模中沖壓鋼部件，該鋼部件在整個(gè)部件中具有高于大約850°C的溫度和奧氏體微 結(jié)構(gòu)；當(dāng)所述鋼部件在所述沖模中時(shí)，以高于大約27°C每秒的冷卻速度冷卻所述鋼部件的期 望部分，并以低于大約27°C每秒的冷卻速度冷卻所述鋼部件的其余部分，所述沖模接觸所 述鋼部件的整個(gè)表面，使得所述鋼部件在經(jīng)受冷卻的所述期望部分中的微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏 體微結(jié)構(gòu)；以及在所述期望部分中形成所述馬氏體微結(jié)構(gòu)后，從所述沖模中取出所述鋼部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述鋼部件在沖壓期間的溫度為從900°C到 950 "C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，以從大約30°C每秒到大約100°C每秒的冷卻速度 冷卻所述鋼部件的所述期望部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述鋼部件的所述期望部分是第一部分，并且所 述冷卻步驟還包括以下步驟當(dāng)所述鋼部件在所述沖模中時(shí)，以大于大約27°C每秒的冷卻 速度冷卻所述鋼部件的第二期望部分，使得所述鋼部件在經(jīng)受冷卻的所述第二期望部分中 的微結(jié)構(gòu)也轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體微結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述鋼部件具有包括0.14-0. 32%的碳、 0-0. 50 % 的硅、0. 60-1. 60 % 的錳、0. 04-0. 45 % 的鉻、0-0. 15 % 的鈦、0-0. 10 % 的硫、 0-0. 01%的硼、以及0. 001-2. 00%的其它物質(zhì)的成分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述鋼部件具有包括0.18-0. 28%的碳、 0. 10-0. 40 % 的硅、0. 80-1. 45 % 的錳、0. 08-0. 40 % 的鉻、0. 01-0. 10 % 的鈦、0-0. 010 % 的 硫、0. 002-0. 004%的硼、以及0. 001-1. 00%的其它物質(zhì)的成分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，該工藝還包括以下步驟在沖壓前，識(shí)別所述沖模的與所述鋼部件的所述期望部分相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，并且其中，通過(guò)降低所述沖模的所述區(qū)域中的溫度來(lái)執(zhí)行所述冷卻步驟，從而冷卻所述鋼 部件的所述期望部分。
8.一種用于在沖模中沖壓后在鋼部件的一區(qū)域中形成與所述鋼部件的其余區(qū)域中的 微結(jié)構(gòu)不同的期望的微結(jié)構(gòu)而無(wú)需從所述沖模中取出所述鋼部件的工藝，該工藝包括以下 步驟識(shí)別鋼板的將要在由該鋼板形成的鋼部件中顯現(xiàn)出期望的微結(jié)構(gòu)的區(qū)域，該微結(jié)構(gòu)與 所述鋼部件的其余區(qū)域中的微結(jié)構(gòu)不同；識(shí)別沖模中的與所述鋼部件的經(jīng)識(shí)別的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域；在所述沖模中對(duì)經(jīng)加熱的鋼板進(jìn)行沖壓，以形成所述鋼部件；冷卻所述沖模中的所述區(qū)域，以在所述鋼部件的所識(shí)別的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)與所述鋼部件的 其余區(qū)域中的微結(jié)構(gòu)不同的所述期望的微結(jié)構(gòu)，所述沖模與所述鋼部件的整個(gè)表面接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其中，執(zhí)行所述冷卻步驟以使所述鋼部件的所識(shí)別的 區(qū)域經(jīng)受大于27°C每秒的冷卻速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工藝，其中，所述鋼部件的所述其余區(qū)域經(jīng)受低于27°C每秒的冷卻速度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其中，在沖壓前所述鋼板的溫度為從900°C到950°C， 而在沖壓后，所述鋼部件的所識(shí)別的區(qū)域經(jīng)受從大約30°C每秒到大約100°C每秒的冷卻速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其中，所述鋼部件具有包括0.14-0. 32%的碳、 0-0. 50 % 的硅、0. 60-1. 60 % 的錳、0. 04-0. 45 % 的鉻、0-0. 15 % 的鈦、0-0. 10 % 的硫、 0-0. 01%的硼、以及0. 001-2. 00%的其它物質(zhì)的成分。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其中，所述鋼部件具有包括0.18-0. 28%的碳、 0. 10-0. 40 % 的硅、0. 80-1. 45 % 的錳、0. 08-0. 40 % 的鉻、0. 01-0. 10 % 的鈦、0-0. 010 % 的 硫、0. 002-0. 004%的硼、以及0. 001-1. 00%的其它物質(zhì)的成分。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其中，被加熱的鋼板處于奧氏體相。
15.一種用于在沖模中沖壓后在鋼部件的一區(qū)域中獲得與所述鋼部件的其余區(qū)域中的 微結(jié)構(gòu)不同的馬氏體微結(jié)構(gòu)而無(wú)需從所述沖模中取出所述鋼部件的工藝，所述工藝包括以 下步驟提供隨后將被形成為鋼部件的鋼板；識(shí)別鋼板的將要在由該鋼板形成的鋼部件中顯現(xiàn)出馬氏體微結(jié)構(gòu)的區(qū)域，所述馬氏體 微結(jié)構(gòu)與所述鋼部件的其余區(qū)域中的微結(jié)構(gòu)不同，其中，所述沖模在冷卻期間接觸所述鋼 部件的整個(gè)表面；識(shí)別沖模中的與所述鋼部件的所識(shí)別的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域；將所述鋼板加熱到至少900°C的溫度；在所述沖模中沖壓所述鋼板以形成所述鋼部件；冷卻所述沖模中的所述區(qū)域，使得以高于27°C每秒的冷卻速度冷卻所述鋼部件中的所 識(shí)別的區(qū)域，以在所述鋼部件的所識(shí)別的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)與所述鋼部件的所述其余區(qū)域中的微 結(jié)構(gòu)不同的所述馬氏體微結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的工藝，其中，所述鋼部件具有包括0.14-0. 32%的碳、 0-0. 50 % 的硅、0. 60-1. 60 % 的錳、0. 04-0. 45 % 的鉻、0-0. 15 % 的鈦、0-0. 10 % 的硫、 0-0. 01%的硼、以及0. 001-2. 00%的其它物質(zhì)的成分。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的工藝，其中，所述鋼部件具有包括0.18-0. 28%的碳、 0. 10-0. 40 % 的硅、0. 80-1. 45 % 的錳、0. 08-0. 40 % 的鉻、0. 01-0. 10 % 的鈦、0-0. 010 % 的 硫、0. 002-0. 004%的硼、以及0. 001-1. 00%的其它物質(zhì)的成分。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的工藝，其中，在沖壓之前，鋼處于奧氏體相。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的工藝，該工藝還包括以下步驟識(shí)別所述鋼板的將要在由所述鋼板形成的所述鋼部件中顯現(xiàn)出馬氏體微結(jié)構(gòu)的第二 區(qū)域；識(shí)別沖模中的與所述鋼板的所識(shí)別的第二區(qū)域相對(duì)應(yīng)的第二區(qū)域；在所述沖模中冷卻所述第二區(qū)域，使得所述鋼部件中的所識(shí)別的第二區(qū)域以高于27°C 每秒的速度冷卻，以在所述鋼部件的所識(shí)別的第二區(qū)域中實(shí)現(xiàn)所述馬氏體微結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的工藝，其中，以從大約30°C每秒到大約100°C每秒的速度執(zhí) 行冷卻。
全文摘要
描述了一種用于熱沖壓鋼部件的工藝。該熱沖壓工藝使得能夠形成所述部件的一個(gè)或更多個(gè)區(qū)域以顯現(xiàn)出與該部件的其它區(qū)域不同的特定物理特性。各種工藝特別適于形成多種汽車(chē)結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
文檔編號(hào)C22C38/22GK101999008SQ200980110948
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者杜安·特倫特·德特懷勒, 迪倫·托馬斯 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社