Листовая сталь для изготовления подвергнутых закалке под прессом деталей, подвергнутая закалке под прессом деталь, характеризующаяся наличием комбинации из высокой прочности и пластичности при столкновении в ходе аварии, и способы их изготовления - RU2020130466A
Код документа: RU2020130466A
Формула
1. Подвергнутая закалке под прессом стальная деталь, изготовленная из стали, имеющей состав, содержащий в массовых процентах:
0,15% ≤ C ≤ 0,22%,
3,5% ≤ Mn < 4,2%,
0,001% ≤ Si ≤ 1,5%,
0,020% ≤ Al ≤ 0,9%,
0,001% ≤ Cr ≤ 1%,
0,001% ≤ Mo ≤ 0,3%,
0,001% ≤ Ti ≤ 0,040%,
0,0003% ≤ B ≤ 0,004%,
0,001% ≤ Nb ≤ 0,060%,
0,001% ≤ N ≤ 0,009%,
0,0005% ≤ S ≤ 0,003%,
0,001% ≤ P ≤ 0,020%,
необязательно 0,0001% ≤ Cа ≤ 0,003%,
при этом остаток представляют собой железо и неизбежные примеси,
при этом микроструктура состоит в основной части, составляющей по меньшей мере 95% от объема подвергнутой закалке под прессом стальной детали при выражении в долях поверхности из нижеследующего:
по меньшей мере 50% подвергшегося перераспределению углерода мартенсита,
менее чем 30% феррита,
по меньшей мере 2% остаточного аустенита,
цементита, такого, что поверхностная плотность частиц цементита, имеющих больший размер, чем 60 нм, составляет менее чем 10^7/мм2, и
самое большее, 5% свежего мартенсита,
при этом остаточный аустенит характеризуется средним уровнем содержания С, составляющим по меньшей мере 0,5%.
2. Стальная деталь по п. 1, в которой остаточный аустенит характеризуется средним уровнем содержания Mn, составляющим по меньшей мере 1,1 * Mn%, где Mn% обозначает уровень содержания Mn в составе стали.
3. Стальная деталь по п. 1, в которой
Al ≥ 0,3%.
4. Стальная деталь по любому из пп. 1-3, в которой на упомянутой детали нанесено металлическое покрытие.
5. Стальная деталь по п. 4, в которой упомянутое металлическое покрытие является покрытием из сплава на цинковой основе или цинкового сплава.
6. Стальная деталь по п. 4, в которой упомянутое металлическое покрытие является покрытием из сплава на алюминиевой основе или алюминиевого сплава.
7. Стальная деталь по любому из пп. 1-3, характеризующаяся пределом текучести при растяжении, составляющим по меньшей мере 1000 МПа, пределом прочности при растяжении, заключенным в пределах между 1300 и 1600 МПа, деформацией разрушения в плоском деформированном состоянии, составляющей более чем 0,50, и углом изгибания, составляющим более чем 60°, при нормировании по толщине 1,5 мм в соответствии с методом B стандарта VDA-238.
8. Стальная деталь по любому из пп. 1-3, включающая по меньшей мере одну первую горячедеформированную зону, характеризующуюся первой эквивалентной деформацией εb, составляющей более, чем 0,15, и по меньшей мере одну вторую зону, претерпевшую воздействие того же самого цикла охлаждения при закалке под прессом, что и первая горячедеформированная зона, где вторая эквивалентная деформация εb составляет менее, чем 0,05.
9. Стальная деталь по п. 8, в которой различие в твердости между упомянутой второй зоной и упомянутой первой горячедеформированной зоной составляет более чем 15 HV1.
10. Стальная деталь по п. 8, в которой средняя ширина мартенситной рейки в упомянутой первой горячедеформированной зоне уменьшена на более чем 15% в сопоставлении со средней шириной мартенситной рейки в упомянутой второй зоне.
11. Стальная деталь по п. 8, в которой доля мартенситной рейки, имеющей ширину, составляющую менее чем 0,8 мкм, является по меньшей мере на 35% большей в первой горячедеформированной зоне, чем во второй зоне.
12. Стальная деталь по любому из пп. 1-3, в которой подвергнутая закалке под прессом стальная деталь имеет толщину, заключенную в пределах между 0,7 мм и 5 мм.
13. Подвергнутая лазерной сварке стальная заготовка для изготовления подвергнутой закалке под прессом и лазерной сварке стальной детали, при этом подвергнутая лазерной сварке стальная заготовка содержит:
первую стальную заготовку, полученную резкой листовой стали, имеющей состав, содержащий в массовых процентах:
0,15% ≤ C ≤ 0,22%,
3,5% ≤ Mn < 4,2%,
0,001% ≤ Si ≤ 1,5%,
0,020% ≤ Al ≤ 0,9%,
0,001% ≤ Cr ≤ 1%,
0,001% ≤ Mo ≤ 0,3%,
0,001% ≤ Ti ≤ 0,040%,
0,0003% ≤ B ≤ 0,004%,
0,001% ≤ Nb ≤ 0,060%,
0,001% ≤ N ≤ 0,009%,
0,0005% ≤ S ≤ 0,003%,
0,001% ≤ P ≤ 0,020%,
необязательно 0,0001% ≤ Cа ≤ 0,003%,
при этом остаток представляют собой железо и неизбежные примеси,
причем упомянутая листовая сталь обладает микроструктурой, состоящей при выражении в долях поверхности из:
менее чем 50% феррита,
между 1% и 20% остаточного аустенита,
цементита, такого, что поверхностная плотность частиц цементита, имеющих больший размер, чем 60 нм, составляет менее чем 10^7/мм2,
дополнительного компонента, состоящего из бейнита и/или мартенсита,
при этом остаточный аустенит характеризуется средним уровнем содержания Mn, составляющим по меньшей мере 1,1*Mn%, где Mn% обозначает уровень содержания Mn в составе стали,
причем листовая сталь включает в себя две основные лицевые поверхности и имеет металлическое предварительное покрытие на каждой из двух основных лицевых поверхностей, при этом металлическое предварительное покрытие является предварительным покрытием из алюминия, сплава на алюминиевой основе или алюминиевого сплава,
вторую стальную заготовку, имеющую состав, содержащий в массовых процентах:
0,04% ≤ C ≤ 0,38%,
0,05% ≤ Mn ≤ 4,2%,
0,001% ≤ Si ≤ 1,5%,
0,005% ≤ Al ≤ 0,9%,
0,001% ≤ Cr ≤ 2%,
Mo ≤ 0,65%,
Ni ≤ 2%,
0,001% ≤ Ti ≤ 0,2%,
Nb ≤ 0,1%,
B ≤ 0,010%,
0,0005% ≤ N ≤ 0,01%,
0,0001% ≤ S ≤ 0,05%,
0,0001% ≤ P ≤ 0,1%,
W ≤ 0,30%,
Cа ≤ 0,006%,
при этом остаток представляют собой железо и неизбежные примеси,
причем на упомянутой второй стальной заготовке нанесено предварительное покрытие из алюминия, сплава на алюминиевой основе или алюминиевого сплава, и
сварное соединение, полученное лазерной сваркой первой стальной заготовки со второй стальной заготовкой,
при этом по меньшей мере на одной из сторон первой и второй стальных заготовок предварительное покрытие из алюминия, сплава на алюминиевой основе или алюминиевого сплава первой стальной заготовки и второй стальной заготовки непосредственно прилегает к сварному шву, образованному посредством лазерной сварки.
14. Способ изготовления подвергнутой лазерной сварке стальной заготовки, включающий:
обеспечение первой листовой стали, имеющей состав, содержащий в массовых процентах:
0,15% ≤ C ≤ 0,22%,
3,5% ≤ Mn < 4,2%,
0,001% ≤ Si ≤ 1,5%,
0,020% ≤ Al ≤ 0,9%,
0,001% ≤ Cr ≤ 1%,
0,001% ≤ Mo ≤ 0,3%,
0,001% ≤ Ti ≤ 0,040%,
0,0003% ≤ B ≤ 0,004%,
0,001% ≤ Nb ≤ 0,060%,
0,001% ≤ N ≤ 0,009%,
0,0005% ≤ S ≤ 0,003%,
0,001% ≤ P ≤ 0,020%,
необязательно 0,0001% ≤ Cа ≤ 0,003%,
при этом остаток представляют собой железо и неизбежные примеси,
причем упомянутая листовая сталь обладает микроструктурой, состоящей при выражении в долях поверхности из:
менее чем 50% феррита,
между 1% и 20% остаточного аустенита,
цементита, такого, что поверхностная плотность частиц цементита, имеющих больший размер, чем 60 нм, составляет менее чем 10^7/мм2,
дополнительного компонента, состоящего из бейнита и/или мартенсита,
при этом остаточный аустенит характеризуется средним уровнем содержания Mn, составляющим по меньшей мере 1,1*Mn%, где Mn% обозначает уровень содержания Mn в составе стали,
причем первая листовая сталь включает в себя две основные лицевые поверхности и имеет металлическое предварительное покрытие на каждой из двух основных лицевых поверхностей, при этом металлическое предварительное покрытие является предварительным покрытием из алюминия, сплава на алюминиевой основе или алюминиевого сплава,
резку первой листовой стали в соответствии с предварительно определенным профилем таким образом, чтобы получить первую стальную заготовку,
обеспечение второй стальной заготовки, имеющей состав, содержащий в массовых процентах:
0,04% ≤ C ≤ 0,38%,
0,05% ≤ Mn ≤ 4,2%,
0,001% ≤ Si ≤ 1,5%,
0,005% ≤ Al ≤ 0,9%,
0,001% ≤ Cr ≤ 2%,
Mo ≤ 0,65%,
Ni ≤ 2%,
0,001% ≤ Ti ≤ 0,2%,
Nb ≤ 0,1%,
B ≤ 0,010%,
0,0005% ≤ N ≤ 0,010%,
0,0001% ≤ S ≤ 0,05%,
0,0001% ≤ P ≤ 0,1%,
W ≤ 0,30%,
Cа ≤ 0,006%,
при этом остаток представляют собой железо и неизбежные примеси,
причем на вторую стальную заготовку предварительно наносят предварительное покрытие из алюминия, сплава на алюминиевой основе или алюминиевого сплава, и
осуществляют лазерную сварку первой стальной заготовки и второй стальной заготовкой без удаления предварительного покрытия на по меньшей мере одной стороне первой и второй стальных заготовок для получения подвергнутую лазерной сварке стальной заготовки.
15. Подвергнутая закалке под прессом и лазерной сварке стальная деталь, содержащая первую подвергнутую закалке под прессом стальную деталь, вторую подвергнутую закалке под прессом стальную деталь и подвергнутое закалке под прессом сварное соединение первой подвергнутой закалке под прессом стальной детали со второй подвергнутой закалке под прессом стальной деталью, полученное лазерной сваркой,
при этом первая подвергнутая закалке под прессом стальная деталь является деталью по п. 6, вторая подвергнутая закалке под прессом стальная деталь имеет состав, содержащей между 0,04% и 0,38% углерода, при этом на упомянутую вторую подвергнутую закалке под прессом стальную деталь наносят покрытие из алюминия, сплава на алюминиевой основе или алюминиевого сплава,
причем упомянутое подвергнутое закалке под прессом сварное соединение обладает структурой, содержащей, самое большее, 15% феррита,
при этом на по меньшей мере одной стороне первой и второй подвергнутых закалке под прессом стальных деталей толщина покрытия в зоне термического воздействия является такой же, как и толщина покрытия на остальной части первой и второй подвергнутых закалке под прессом стальных деталей.
16. Способ изготовления подвергнутой закалке под прессом и лазерной сварке стальной детали, включающий следующие далее последовательные стадии:
обеспечение подвергнутой лазерной сварке стальной заготовки по п. 13,
нагрев подвергнутой лазерной сварке стальной заготовки до температуры Tm, заключенной в пределах между 800°С и 950°С, и выдерживание подвергнутой лазерной сварке стальной заготовки при упомянутой температуре Tm на протяжении времени выдерживания tm, заключенного в пределах между 60 с и 600 с, таким образом, чтобы получить нагретую и подвергнутую лазерной сварке стальную заготовку, обладающую структурой, содержащей между 70% и 100% аустенита,
перевод нагретой и подвергнутой лазерной сварке стальной заготовки в формовочный пресс,
горячую формовку нагретой подвергнутой лазерной сварке заготовки в формовочном прессе таким образом, чтобы получить формованную и подвергнутую лазерной сварке деталь,
охлаждение формованной и подвергнутой лазерной сварке детали до температуры прекращения охлаждения ТС, заключенной в пределах между комнатной температурой и Ms - 100°C,
повторный нагрев формованной и подвергнутой лазерной сварке детали от температуры прекращения охлаждения ТС до температуры последующей обработки ТРТ, заключенной в пределах между 350°С и 550°С, и оставление формованной и подвергнутой лазерной сварке детали при упомянутой температуре последующей обработки ТРТ на протяжении времени выдерживания tPT, заключенного в пределах между 10 с и 600 с,
охлаждение формованной и подвергнутой лазерной сварке детали до комнатной температуры для получения подвергнутой закалке под прессом и лазерной сварке стальной детали.
17. Сварная конструкция, содержащая первую стальную деталь и вторую стальную деталь, сваренные друг с другом посредством контактной точечной сварки сопротивлением, при этом сварная конструкция имеет по меньшей мере один точечный сварной шов, полученный контактной сваркой и соединяющий первую стальную деталь со второй стальной деталью,
при этом первая стальная деталь является подвергнутой закалке под прессом стальной деталью по любому из пп. 1-3,
а вторая стальная деталь выполнена из стали, имеющей химический состав, содержащий в массовых процентах:
0,04% ≤ C ≤ 0,38%,
0,05% ≤ Mn ≤ 4,2%,
0,001% ≤ Si ≤ 1,5%,
0,005% ≤ Al ≤ 0,9%,
0,001% ≤ Cr ≤ 2%,
Mo ≤ 0,65%,
Ni ≤ 2%,
0,001% ≤ Ti ≤ 0,2%,
Nb ≤ 0,1%,
B ≤ 0,010%,
0,0005% ≤ N ≤ 0,010%,
0,0001% ≤ S ≤ 0,05%,
0,0001% ≤ P ≤ 0,1%,
W ≤ 0,30%,
Cа ≤ 0,006%,
при этом остаток представляют собой железо и неизбежные примеси,
причем точечный шов контактной сварки характеризуется альфа-числом, составляющим по меньшей мере 50 даН/мм2, и долей пробочного шва, составляющей по меньшей мере 0,70, где альфа-число обозначает максимальную нагрузку в поперечном испытании, деленную на диаметр сварочного шва и толщину, а доля пробочного шва равна диаметру пробочного шва, деленному на диаметр расплавленной зоны (РЗ).
18. Сварная конструкция по п. 17, в которой первая стальная деталь имеет такой состав, что Al ≥ 0,3%, причем разница между твердостью по Виккерсу для стали основы первой стальной детали и минимальным значением твердости по Виккерсу в зоне термического воздействия сварного соединения составляет менее чем 25% от твердости по Виккерсу для стали основы первой детали.
19. Сварная конструкция, содержащая первую стальную деталь и вторую стальную деталь, сваренные друг с другом контактной точечной сваркой сопротивлением, при этом сварная конструкция содержит по меньшей мере один точечный шов контактной сварки, соединяющий первую стальную деталь со второй стальной деталью, при этом первая стальная деталь является подвергнутой закалке под прессом стальной деталью по любому из пп. 1-12, а вторая стальная деталь является подвергнутой закалке под прессом деталью, или холодноштампованной стальной деталью, или холодноформованной стальной деталью, характеризующейся уровнем содержания С, составляющим не более чем 0,38%, и уровнем содержания Mn, составляющим не более чем 4,2%, и пределом прочности при растяжении, составляющим не более чем 2100 МПа.
20. Применение подвергнутой закалке под прессом стальной детали по любому из пп. 1-3 для изготовления детали для препятствования проникновению или детали для поглощения энергии для механического транспортного средства.
