交通工具車身以及制造用于所述車身的模制件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造具有至少主要為貝氏體組織的防腐蝕的鋼模制件(8)的方法，包括以下步驟：a)將由鋼板(1)制成的下料(3)加熱至奧氏體化溫度；b)在冷卻的同時將所述下料(3)模壓，以便制成所述模制件(8)；以及c)所述模制件(8)在鍍鋅槽(6)內(nèi)進行貝氏體化。
【專利說明】交通工具車身以及制造用于所述車身的模制件的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于由鋼制造防腐蝕的模制件的方法以及一種具有這樣的模制件的汽車車身。
【背景技術(shù)】
[0002]機動車的車身一方面需要具有盡可能輕的重量，以便將機動車的能耗降到最低，另一方面，車身還需要在發(fā)生事故時確保汽車乘客最大可能的安全性。為了達到使車輛乘客具有高安全性，所使用的金屬薄板的壁厚不容許過低。但高壁厚也就意味著車身較高的重量。因此，通常沒有高能耗，就沒有高安全性。
[0003]近年在市場上出現(xiàn)了一類使用所謂的模壓淬火鋼(超高強度鋼，PHS鋼)的鋼，其能夠更好地滿足這些互相矛盾的要求。為了由這些PHS鋼制造出模制件，首先，要將由原板制成的下料加熱至奧氏體化溫度(淬火溫度)，然后，在成型工具內(nèi)成型的過程期間冷卻。通過同時的變形和冷卻，得到具有純馬氏體或者近似純馬氏體的組織的模制件，這種組織會達到極高的為1300MPa及更高的強度值。由于由鋼所制成的模制件的極高強度值，能夠滿足模制件的較小的壁厚以及相應較輕的重量，以便達到車身的所預先給定的負荷能力。
[0004]但這些模制件的高強度會帶來相對較低的斷裂伸長度。如果其車身具有這種模制件的交通工具發(fā)生一場事故，這些高強度的模制件就傾向于在經(jīng)過較小的變形之后就已經(jīng)斷裂。因此，能夠通過變形而被抵抗撞擊能量的量就更少。
[0005]專利文獻DE102008022399A1提出了一種用于制造鋼模制件的方法，其中，下料如上所述首先在爐內(nèi)被淬火，然后在冷卻下被模壓，但在這種方法中，這種冷卻只降低到貝氏體化溫度，并且隨后的模壓貝氏體加工。所述下料需要在淬火之前就設有防腐蝕的金屬涂層，以便在由爐子輸送到模壓工具時防止其被大氣里的氧氣而氧化?？稍邴}浴或者鉛浴中進行貝氏體加工，尤其推薦的是，所述鋼模制件本身在模壓工具內(nèi)就經(jīng)過貝氏體處理。模壓工具(在其內(nèi)不僅要進行模制件的成型，同時還要實現(xiàn)模制件的貝氏體處理)的工具關(guān)閉時間需要不超過60秒。
[0006]模制件用于冷卻以及貝氏體化所需要的時間必然地與所述模制件的尺寸、尤其是壁厚有關(guān)。因此，對于厚壁的模制件而言，上述時間并不足夠，并且，模具工具用來進行貝氏體加工所占用的時間在這種模制件上也明顯可能持續(xù)得更久。因此，由于其間進行的貝氏體化，就明顯限制了模具工具的生產(chǎn)能力，這也提高了生產(chǎn)成本。作為附加的處理步驟，上面所提出的替選的鹽浴或者鉛浴也帶來了更高的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種方法，所述方法能夠用極低的投入實現(xiàn)制造具有較高斷裂延伸度和較高強度的鋼模制件。
[0008]上述技術(shù)問題 由此得以實現(xiàn)，即通過一種用于制造具有至少主要被貝氏體化的組織的防腐蝕的鋼模制件的方法，包括以下步驟:[0009]a)將由鋼板制成的下料加熱至奧氏體化溫度；
[0010]b)在同時冷卻的條件下模壓下料；以及
[0011]c)對被模壓的下料進行貝氏體處，貝氏體處理在一個鍍鋅槽內(nèi)進行。
[0012]因此，通過能夠在隨著防腐蝕層生成的同時通過鍍鋅來進行貝氏體化的方式，生產(chǎn)就能夠被提速。通過其間進行的貝氏體化來避免模壓工具維持長時間的阻滯，從而使得模壓工具能夠具有較高的生產(chǎn)能力。因為操控用于模壓件的鍍鋅槽并不是必需比在模壓之前的傳統(tǒng)的鍍鋅以及鉛浴或者鹽浴需要更多的能量，因而在生產(chǎn)時還可節(jié)省能量。也可實現(xiàn)制成的模制件具有更高的質(zhì)量，一方面是因為在模壓之后鍍鋅能夠在模制件的整個表面上生成無縫的防腐蝕層，另一方面是因為由于奧氏體化期間鋅層的熔融而不用考慮使用模壓鍍鋅的金屬薄板所帶來的問題、例如液體金屬腐蝕。
[0013]持續(xù)長時間的貝氏體化，不同于模具長時間停留的阻滯，在鍍鋅槽內(nèi)不會引導任何明顯的成本提升，因為鍍鋅槽-與模具相反-能夠輕易地同時容納多個模制件。
[0014]在模壓的過程中，不應當?shù)陀谪愂象w化溫度。
[0015]所述鍍鋅槽除了鋅以外，還優(yōu)選包含一定量的鋁，這些鋁使得該槽的熔點降到純鋅的熔點以下并且防止構(gòu)成ZnFe合金層。尤其可能包含鋅和鋁的共晶合金，也就是說約為95%重量百分比的鋅和約為5%重量百分比的鋁。
[0016]在這樣的鍍鋅槽內(nèi)，就能夠在一個比純鋅的熔融溫度更低的溫度上進行鍍鋅。因此，鋅的那種要向內(nèi)擴散進入要鍍鋅的模制件的表面并在該處構(gòu)成Fe-Zn合金層的趨勢就得到了限制，盡管與鍍鋅所需的那樣相比，模制件為了進行貝氏體化而要在鍍鋅槽內(nèi)停留更長的時間，這種層的厚度也保持得極小。
[0017]為了實現(xiàn)所處理的模制件較高的延伸度，就需要在鍍鋅槽更高的溫度條件下進行貝氏體處理。因此，鍍鋅槽的溫度優(yōu)選應該處于適合構(gòu)成上貝氏體的溫度范圍內(nèi)。
[0018]要限制Fe-Zn合金層的增長，尤其是在鍍鋅槽較高的溫度條件下，鋅溶液中的鎂的成分和稀土金屬的成分、尤其是鈰和鑭就被證明為十分有利。上述稀土金屬的份額可為0.1%至2%重量百分比之間，可分別按照所使用的稀土金屬及其相關(guān)的份額來調(diào)整理想的量，使用約為1%重量百分比的份額，尤其能夠達到良好的效果。鎂的份額可幾乎處于相等的水平。
[0019]為了避免下料在步驟a)和/或b)中發(fā)生表面氧化，這種表面氧化將可能損害接下來的鍍鋅的質(zhì)量，就優(yōu)選在惰性或者還原性的氣體中執(zhí)行步驟a)和/或步驟b)。
[0020]所述下料優(yōu)選由一種模壓淬火的鋼材、尤其是MnB鋼或者是一種調(diào)質(zhì)鋼制成。
[0021]本發(fā)明的另一個所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種交通工具車身，所述車身能夠在重量極輕的情況下?lián)p耗大量的撞擊能量并且由此在事故時給其內(nèi)的乘客提供有效的保護。上述技術(shù) 問題通過這樣一種交通工具車身得以實現(xiàn)，即:所述車身含有在上述方法中所制造的模制件作為元件、尤其是作為在發(fā)生碰撞時要變形的元件。所述元件尤其可能是A柱、B柱或C柱。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]參照附圖，由下面對實施例所進行的說明中得出本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點。其中:[0023]圖1為一種用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的生產(chǎn)線的示意圖；以及
[0024]圖2為沿著如圖1的生產(chǎn)線的溫度分布的圖表。
【具體實施方式】
[0025]所述方法的原始材料是板坯或者說鋼板1，在此是以鋼卷的形式，由一種調(diào)質(zhì)鋼(其中含有0.3%至0.5%的C、最大為0.15%的Se、最大為0.9%的Mn、最大為0.02%的P、最大為0.15%的M1、最大為0.02%的T1、最大為0.05%的V、最大為0.03%的Nb、最大為0.6%的Al、最大為0.15%的N、最大為0.15%的Cu、最大為8ppm的B、最大為0.04%的As以及最大為0.02%的Sn，其余的為鐵以及不可避免的雜質(zhì))構(gòu)成，或者由一種PHS鋼構(gòu)成，尤其是22MnB5，含有0.19%至0.27%的C、I %至1.5%的Mn、小于0.01%的Al、小于
0.05% 的 S1、小于 0.03% 的 P、小于 0.005% 的 S、0.35% 的 Cr,0.20%至 0.055% 的 T1、小于 0.10% 的 Ν、0.0005%至 0.004% 的 B。
[0026]由鋼板I在自動沖壓設備2內(nèi)所獲得的下料3經(jīng)過淬火爐4、模壓工具5，接著經(jīng)過鍍鋅槽6。在圖中通過虛線的長方形7來標示下料3或者由其制成的模制件8被維持在保護氣氛下的范圍的界限。該范圍7在此由淬火爐4延伸至鍍鋅槽6的起始區(qū)域。所述模制件8優(yōu)選為機動車車身的支承部件，這些支承部件在發(fā)生事故時要能夠承受彎曲荷載，在此例如為B柱。
[0027]在圖2的圖表中是與圖1中的各個制造階段所對應的區(qū)域，分別通過它們各自的附圖標記來表示。隨著進入淬火爐3，下料即被加熱至奧氏體化溫度。該奧氏體化溫度約為9000C ;其更準確的值則與所使用的鋼的種類有關(guān)。
[0028]經(jīng)過了淬火的下料3基本沒有任何間歇生的冷卻而被裝進模壓工具5中并且在模壓的過程中在其內(nèi)冷卻。由下料3所制得的模制件8在離開所述模壓工具時的溫度應當不低于650°C。
`[0029]模制件8在進入鍍鋅槽6之前所進行的公知的、在此并未示出的活化處理能夠改進在鍍鋅槽6內(nèi)所獲得的鋅層的均勻度及其在模制件8表面上的附著度。
[0030]隨著浸入到鍍鋅槽6中，模制件8會迅速吸收其溫度并且保持在該溫度上，直到模制件8重新被取出。這一溫度通常為420至520°C之間，因而確保是處于適合進行貝氏體化的溫度范圍內(nèi)。
[0031]鍍鋅槽6可力求低溫，以便避免鋅擴散進入模制件8的表面或者至少限制在此所形成的Fe-Zn合金層的厚度，其防腐蝕的效果不及基本無鐵的鍍鋅層的防腐蝕效果。鍍鋅槽6的低溫同時還減慢了貝氏體化，因此，比較合適的停留時間要多達數(shù)分鐘、通常約為10分鐘，以便實現(xiàn)模制件8主要為貝氏體的組織。
[0032]在使用(優(yōu)選為共晶的)Ζη_Α1合金作為鍍鋅槽6的情況下，可在溫度低至382°C的溫度條件下來進行鍍鋅。這個溫度范圍也適用于貝氏體化。通過使用Zn-Al合金，就可將模制件8表面上的Fe-Zn合金的厚度限制到最小。
[0033]鍍鋅槽6內(nèi)的鍍鋅確保了，模制件8不僅就像在由鍍鋅前的鋼板來進行制造的那樣在其主要表面上形成防腐蝕，而且也在切邊上形成防腐蝕層。當所述模制件需要被用作為機動車車身上的A柱、B柱或者C柱且所述A柱、B柱或C柱尤其要在其下方末端上由于濕度而承受相對較高的腐蝕應變時，那么這種方法就尤其有利。對于其他在碰撞時受到盡可能強的負荷的車身部件、例如框架、前架或者后架的加長部、通道罩(Tunnelkappe)、止動板、車架橫梁而言，也可考慮使用所述方法。
[0034]附圖標記
[0035]I 鋼板
[0036]2自動沖壓設備
[0037]3淬火爐
[0038]4模壓工具
[0039]5鍍鋅槽
[0040]6 下料
[0041]7保 護氣氛的范圍
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造具有至少主要為貝氏體組織的防腐蝕的鋼模制件(8)的方法，包括以下步驟: a)將由鋼板⑴制成的下料(3)加熱至奧氏體化溫度； b)在冷卻的同時將所述下料(3)模壓成型，以便制成所述模制件(8);以及 c)使所述模制件(8)貝氏體化， 其特征在于，所述貝氏體化在鍍鋅槽(6)內(nèi)進行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在模壓成型時不低于貝氏體化溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述鋼模制件(8)在所述鍍鋅槽(6)內(nèi)的停留時間至少為2分鐘，優(yōu)選至少為5分鐘。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述鍍鋅槽(6)含有鋅以及鋁，鋁的含量使得鍍鋅槽的熔點低于純鋅的熔點。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，鍍鋅是在適于構(gòu)成上貝氏體的溫度范圍內(nèi)進行的。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述鍍鋅槽(6)含有重量百分比在0.1%至2%之間的稀土金屬成分。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述鍍鋅槽(6)含有重量百分比在0.5 %至2 %之間的鎂成分。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，步驟a)和/或步驟b)是在惰性或者還原性的氣氛下進行 的。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述下料(3)是由模壓淬火鋼、尤其是22MnB5或者是一種調(diào)質(zhì)鋼制成。
10.一種交通工具車身，其特征在于，所述車身包含在根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法中所制造的模制件(8)作為組件。
11.一種交通工具車身，其特征在于，所述模制件(8)為A柱、B柱或C柱、車架、前架或后架的加長部、通道罩、止動板或者車架橫梁。
【文檔編號】B21D53/88GK103866094SQ201310757436
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月17日
【發(fā)明者】R·桑德斯, H·鮑姆加特 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司