用于制造加壓淬火的鋼板構件的方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的用于制造加壓淬火的鋼板構件的方法以及一種根據權利要求6的前序部分所述的用于制造這樣的加壓淬火的鋼板構件的設備。
【背景技術】
[0002]在汽車、尤其是乘用汽車的批量制造中，由材料22MnB5構成的熱成型的構件的使用是已知的。這種由可熱成型的鋼板、尤其由22MnB5構成的熱成型的構件目前已在世界范圍并且跨制造商地以每年超過一億件的件數被制造。加壓淬火的鋼板構件被應用在汽車的車身中，在事故時鋼板構件應具有高穩定性且沒有或僅有非常小的形變。
[0003]然而，在此情況下關鍵的是由22MnB5構成的加壓淬火的構件的斷裂應變相對小，例如在5%到7%的范圍中。因此，通過加壓淬火的構件塑性形變只能在微小的程度上減小動能或事故能量。構件的過載因此例如會導致相應的構件撕裂或該構件失效。
[0004]因此對于形變性能要求特別高的車輛應用而言，不能使用由22MnB5構成的完全硬化的構件。目前備選于此的是由微合金鋼構成的或由拼焊板構成的熱成型的構件，所述拼焊板局部由可加壓淬火的和微合金的鋼構成。然而，在該方案中不利的是，在熱成型之后微合金的鋼的強度低。這樣，在熱成型之后的強度例如僅為大約600兆帕斯卡。由此，與具有類似的延展性的更結實的材料相比需要更大的板厚度。
[0005]對于車輛應用而言值得期望的是板材構件或鋼板構件，其具有10%或更高的高伸縮性或斷裂應變(遵循ISO 6892-1測量)以及例如范圍在1，200到2，000兆帕斯卡的高強度，其中包括所述端值。由于伸縮性或斷裂應變高并且由于強度高，所以這種構件會具有非常良好的事故特性并且適合于實現尤其在乘用汽車或商用車輛領域中輕量化結構形式的白車身設計。這種機械特征實現對事故情況下對碰撞能量的明顯更大的吸收，隨之實現對乘員的特別好的保護。而相比于實心成型的部件，同時值得期望的是實現僅僅低的碳含量，以便確保可焊接性。
[0006]這種鋼板構件的實際研發目前由于無相應的半成品或構件坯和處理構件的設備技術可用而不能實現(或只能在非常高成本的情況下實現)。
[0007]US 2012/0273096 Al公開了用于制造加壓淬火的鋼板構件的設備和方法，其中，由可熱成型的鋼材形成的構件坯借助加熱裝置至少被升溫到鋼材的奧氏體化溫度，由所述構件坯來制造鋼板構件。接著，構件坯借助成型模具來熱成型。接著，構件坯在一個構件區域中在成型模具中被冷卻到至少200°C，其中，另一構件區域通過模具技術的措施保持在200°C之上的溫度。在另一步驟中，構件坯被從成型模具送至升溫裝置。最后，構件坯借助升溫裝置在使奧氏體穩定的情況下來退火。
[0008]然而，在US 2012/0273096 Al中提出的處理途徑與所提出的材料結合并未構成對開頭所述的制造具有特別高的伸縮性以及同時特別高的強度的均質構件的問題的解決方案。尤其是，那個根據US 2012/0273096A1淬火到200°C之下的溫度的構件區域在制成件上具有非常高的強度以及小于10%的非常小的斷裂應變。此外，在US 2012/0273096A1中不利的是，模具區域必須被升溫到550°C，以便在部分區域中通過貝氏體的和/或珠光體鐵素體的相變引起延展性提高。這種模具溫度導致必須使用特殊的和比較昂貴的模具材料。除了加熱能量的成本之外，另一缺點在于延長了用于制造這種構件的生產周期。由于貝氏體和/或珠光體鐵素體相變與馬氏體轉變相比明顯更緩慢地進行，所以延長了構件在模具中停留的時間。生產速度正是以該部分被減小，這造成附加成本。

【發明內容】

[0009]因此，本發明的任務是，改進開頭所述類型的方法和設備，使得能夠以簡單、省時且低廉的方式制造具有特別高的延展性且同時特別高的強度的加壓淬火的鋼板構件。
[0010]該任務通過具有權利要求1的特征的方法以及通過具有權利要求6的特征的設備來解決。具有本發明的合適的并且特殊的改進方案的有利的構型在從屬權利要求中予以說明。
[0011]為了提出一種方法，借助該方法能夠以省時和低廉方式制造具有特別高的延展性且同時特別高的強度的加壓淬火的構件，在根據本發明的方法中設計為，將構件坯直接從成型模具送至加熱裝置以避免構件坯冷卻到低于馬氏體終結溫度(Martensit-Finish-Temperatur)Mf、優選避免構件還冷卻到低于200°C。通過從成型模具直接送至用于退火的升溫裝置或送入用于退火的升溫裝置中或通過從成型模具直接運送至用于退火的升溫裝置中或運送到用于退火的升溫裝置中，可以避免構件坯的過度冷卻。由于在成型時即在構件加壓淬火時冷卻速率非常高，伴隨著在限定的溫度下極快地過渡到等溫維持階段，從熱成型模具到用于退火的加熱裝置的過渡以及避免構件坯冷卻到低于200°C起到重要作用，以便能夠在批量制造的過程中低廉地以高的延展性和高的強度制造加壓淬火的構件。這能夠借助根據本發明的方法來實現，使得具有高延展性、例如具有10%或更大的斷裂應變以及具有高的硬度、例如在1，200兆帕斯卡(包含所述端值)到2，000兆帕斯卡(包含所述端值)的范圍中的強度的加壓淬火的構件可以省時或低廉地制造。尤其，可以實現從10% (包含所述端值)到20% (包含所述端值)的范圍內的斷裂應變。由于高的斷裂應變或高的延展性，借助根據本發明的方法可制造的加壓淬火的鋼板構件具有因塑性形變產生的非常高的能量吸收能力，從而使其例如在汽車事故中能夠將特別大量的碰撞能量轉換成形變能量。同時，加壓淬火的鋼板構件由于改善的延展性而具有改善的碰撞穩固性，由此得到特別有利的故障特性用以實現非常良好的乘員保護。與其他方式制造的、例如通過馬氏體相鋼輥乳成形制造的構件相比，于是在相同或甚至更小的單件重量的情況下可以實現改善的乘員保護。相對于由22MnB5構成的并且尤其由微合金鋼構成的熱成型的構件，可以進一步減小壁厚度，使得可以實現具有非常小的壁厚度并且因此具有非常小的重量的加壓淬火的鋼板構件。
[0012]與常規的鋼板構件相比，根據本發明的方法能夠通過使用馬氏體鋼進一步提高強度。常見的馬氏體結構是鋼中最硬的結構變形。同時，純馬氏體結構是非常脆的并且根據碳含量僅能夠實現微小的形變，使得應變值或斷裂應變通常低于7%。
[0013]本發明在此基于如下構思和認識:為提高應變或斷裂應變，需要減小在馬氏體針之間的應力并且由此為鋼板構件的塑料特性提供更好的條件。對此，一種方案在于，在馬氏體針之間形成薄的奧氏體膜。這例如在技術上通過從奧氏體相不完全轉換到馬氏體而實現。在所謂的馬氏體終結溫度Mf之上中斷冷卻的情況下，奧氏體轉換成馬氏體，但保留很少比例的奧氏體。馬氏體終結溫度Mf在此為馬氏體轉換絕大部分結束時的溫度。當緊接著將鋼板構件或構件坯的結構保持到略微提高的溫度上時，碳從過飽和的馬氏體通過擴散轉換成奧氏體。為了實現這點，成型的構件坯直接從熱成型模具運送至升溫裝置中，其中避免構件坯冷卻到低于200°C。由此，奧氏體能夠特別良好地穩定，因為通過直接的送入能夠在退火時利用來自熱成型過程的剩余熱。通過將構件坯從熱成型模具直接運送至(用于構件退火的)升溫裝置，使構件坯中的奧氏體穩定并且在構件坯或制成的鋼板構件進一步冷卻到室溫之后也保持在構件結構中。所謂的剩余奧氏體減小了在馬氏體針之間的應力并且實現該結構在高強度的同時具有相對于馬氏體顯著更好的應變或延展性。作為用于制造構件坯的初始材料特別有利地是使用具有如下合金元素的鋼合金:
[0014]-碳(C)，在0.2重量百分比到0.5重量百分比(重量％ ) (Gew.% )的范圍中，其中包含所述端值，
[0015]-硅(Si)，