伴随着对欧洲二氧化碳排放法规的关注，其追求在2020年客车的二氧化碳排放量的大幅减少，轻量化努力成为制造汽车的关键问题。降低汽车车身重量而不整体改变汽车结构的一种方法是设置超高强度材料和因此薄材料取代厚壁片材。通过使用这种高强度材料同时提高乘客安全性，并帮助汽车制造商满足安全标准。一种超高强度材料是所谓的热成形钢。
热成形在过去的十年中一直是汽车车身设计中的重要制造方法。由在加工过程中成形非常复杂的零件的能力所带来的好处，几乎没有回弹，并且在最终硬化部件中具有直至高强度的尺寸稳定性。由可硬化钢制成的典型部件是a柱和b柱、门侧撞击梁或地板下通道。
一般来说，将从热轧或冷轧带材切割的板材或片材在材料的奥氏体化温度(ac1)(例如在辊式加热炉中)加热，然后保持在该温度以均热整个材料厚度，然后放入成形工具中。在成形工具中，由于在室温下与冷工具表面的接触，加热的板材或片材成形为复杂部件并同时冷却。由于材料限定的冷却速率，该材料获得马氏体硬化组织。当零件在马氏体起始温度(ms)下冷却时，将会打开工具，零件可从该工具中取出。
尽管用于热成形的材料有很大的好处，但是还存在一些缺点，例如结垢或腐蚀耐受性，尤其是在客车的湿润腐蚀区域。已经尝试减少这些缺点。减少这些缺点的一种方法是特殊涂层。从wo公开2005021822a1已知用锌/镁的阴极腐蚀防护，从wo公开2011023418a1已知用锌/镍的主动腐蚀防护，从ep专利申请1143029a1已知用锌/铝的腐蚀防护，从ep专利申请1013785a1已知用铝/硅的结垢防护，并且在wo出版物2006040030a1中描述了具有含铝颗粒的sio2基的有机基质。所有的涂层都具有8至35μm的层厚度，并且通过电镀、电解、物理气相沉积(pvd)或喷涂进行施涂。
将不同片材的性能结合在一起的一种常用方法是制造单一片材的多层复合材料。ep专利申请2050532a1中描述了所谓的多层片材。该专利结合了多个钢片材层，其中在一侧上的是具有高强度但低延展性的层，在另一侧是具有低强度但高延展性的层。每层具有至多125μm的厚度，并且层的数量为至少5。
wo公开2008138729a1描述了一种多层复合部件，其将软芯部材料与高强度层结合，并且表面层具有良好的可涂漆性和外皮质量。
wo公开2012/146384涉及一种可热成形的钢带材，其包含钢基材和在钢基材的两侧之一上的耐氧化金属性包覆层。钢基材是含有小于1.0重量％铬的碳钢，并且耐氧化金属性层是选自马氏体不锈钢、铁素体不锈钢或奥氏体不锈钢的不锈钢。但是，优选的耐氧化包覆层由钛、铝或铜制成。此外，包覆层非常薄，最大30微米，因此在部件制造期间难以与其他材料焊接。在这样的不同组合中，由于液态铜相，脆性行为将导致焊接中的缺陷，如碳化钛、不同的feal相或热裂纹。总之，由于不同的物理特性如热膨胀或热传导，通过典型的汽车焊接方法(如电阻点焊)来产生焊缝将是重要的。
美国专利2874082描述了一种具有空气硬化热作碳钢的芯部和奥氏体不锈钢涂层的复合部件。选择奥氏体不锈钢作包覆层，以使奥氏体不锈钢具有与芯部钢基本相似的强度值。工作温度范围低，最高约1000°f，即约538℃。
jp专利公开2001219701a和美国专利申请2011227400a1描述了三层钢复合材料在机动车辆的盘式制动轮中的使用。
wo公开2009135779a1描述了用于汽车部件的三层钢复合材料的用途，其中复合材料包含作为芯部材料的软材料和用于表面层的高强度材料。
fr专利申请2323492a1描述了一种在碳钢上镀覆两个铬-镍钢块的制造方法。描述了如何通过焊接然后用多个活塞轧制来固定板材的方式。ep专利申请1690606a1中描述了描述多层钢复合材料的制造方式的另一专利申请，该方法涉及辊轧包覆的热轧带材的生产。特别提到腐蚀表面预处理的不同可能性以将不同的板材放在一起，例如酸洗、蚀刻、刷涂、抛光、研磨、砂磨、喷丸、喷砂、碾磨或展平(planning)等。
wo公开2008107082a1描述了一种使用含水溶液的化学处理来改善不锈钢的温度和腐蚀耐受性的方法。该方法适用于非耐热和不耐结垢的不锈钢1.4301和1.4016。
典型的可硬化材料是锰硼合金钢。由专利wo2010149561a1已知可硬化不锈钢。
本发明的目的是消除现有技术的一些缺点，并得到由具有高耐腐蚀性和耐结垢性的金属性复合材料制成的部件以及通过热成形进行制造的方法。本发明的基本特征在所附权利要求书中列出。
根据本发明的用于部件的金属性复合材料由芯部材料构成，该芯部材料在外表面上覆盖有层状材料。该金属性复合材料含有未涂覆的可硬化钢作为芯部材料，在其表面上使用耐热不锈钢作为未涂覆的可硬化钢的层状材料得到耐腐蚀性和耐结垢性的层。
在根据本发明的金属性复合材料中对芯部材料进行热成形工艺之后的机械值优选使得屈服强度rp0.2为至少1000mpa并且拉伸强度rm为至少1500mpa。可硬化芯部材料的化学组成优选为按质量百分比计：至多0.48％的c、至多0.4％的n、至多18％的cr、优选10.5-18％的cr、至多8％的ni、至多18％的mn、至多3.0％的mo、至多1.0％的si、至多0.65％的cu、至多0.005的b，余量为fe和不可避免的杂质。芯部材料可以基于1.4034马氏体不锈钢，其按质量百分比计具有化学组成：0.4-0.52％的c、14.0-15.5％的cr、0.95-1.25％的mn，余量为fe和不可避免的杂质。芯部材料还可以基于1.4006马氏体不锈钢，其按质量百分比计具有化学组成：0.07-0.18％的c、11.0-13.5％的cr、0.95-1.25％的mn，余量为fe和不可避免的杂质。芯部材料的一种替代是1.4028马氏体不锈钢，其按质量百分比计包含0.25-0.35％的c、12.0-14.0％的cr，余量为fe和不可避免的杂质。芯部材料按质量％计可具有化学组成：0.220-0.245％的c、0.15-0.25％的si、1.05-1.55％的mn、0.002-0.004％的b、余量为fe和不可避免的杂质，该化学组成代表1.5528碳钢。
根据本发明的层状材料是具有在空气中具有至少850℃的临界耐结垢温度的不锈钢，并且该层状材料对于铁素体不锈钢具有至少30mpa的高温强度和对于奥氏体不锈钢具有至少90mpa(在900℃的温度下)。层状材料可以是按质量％计包含18-25％的cr、10-19％的ni、mn≥0.5％和si≥0.4％的奥氏体耐热不锈钢。层状材料也可以是按质量％计包含13-18％的cr、mn≥0.5％、si≥1.0％和c≤0.1％的铁素体耐热不锈钢。特别地，奥氏体不锈钢非常适合与可热处理的钢进行焊接。
层状材料是厚220毫米的板坯上厚度为至多55毫米的热轧带材或热轧板材的形状。在热轧带材的情况下，层状材料和芯部材料之间的相互厚度比率为总厚度的至多50％。层状材料也可以是厚度为至多2.5mm的冷轧带材的形状。在冷轧带材的情况下，对于厚度为160mm的板坯，层状材料和芯部材料之间的相互厚度比率为至多3.2％，然后对于在板坯的两侧上的层状材料而言总厚度为5mm。
本发明复合材料中的层状材料的厚度取决于材料的最终用途。当材料用于需要高耐腐蚀性的气氛中时，层状材料的厚度在0.25mm和0.50mm之间，优选在0.30mm和0.35mm之间。在这种情况下，层状材料与芯部材料的相互比率为至多0.4。当材料用于需要不结垢性质的薄片方案中时，层状材料的厚度在0.05mm和0.35mm之间，优选在0.15mm和0.20mm之间，然后层状材料与芯部材料的相互比率为至多0.2。
根据本发明，层状材料和芯部材料之间的热传导率的相互比率为至多2。通过激光焊接将层状材料连接在芯部材料的表面上。根据本发明，电解抛光用于使层状材料具有限定的粗糙度。
在电解抛光的情况下，在热成形处理之前在由96％硫酸和85％正磷酸(两者都具有相同的体积份数)组成的电解溶液中对层状材料进行预处理。在电解抛光之后，中和该层状材料，然后用水冲洗。由于增加了不锈钢材料的钝化，层状材料的限定的经调整的粗糙度确保了在一侧到外接触区域的高耐腐蚀性。在与芯部材料的接触区域的另一侧，所限定的粗糙度确保了与芯部材料的高附着力。此外，接触区域的钝化有助于避免结垢并增加热轧过程中的附着力。
当使用激光焊接用于将层状材料与根据本发明的芯部材料配合时，将激光束焊接工艺用作搭接接合并且使用穿透型焊接的工艺变体。在激光束焊接的情况下，不需要边缘准备，也不需要填料金属。任选的低真空环境增加了焊接深度，减少了热畸变并改善了焊缝几何形状。可以达到35毫米的包装厚度(焊接深度)。此外，在焊接之前不必预热层状材料。
与用于制造本发明的复合材料的方法有关的热成形工艺包括以下步骤：首先在炉中加热至奥氏体化温度，将复合材料从炉转移至成形工具，在成形工具中硬化和冷却，然后将复合材料冷却至室温。根据本发明，可以使用热成形工序、直接热成形以及间接热成形。在间接工序中有部件的成形过程，且之后部件将在单独的第二步骤中硬化。当根据本发明使复合材料的表面合金化时，有利的是不需要用于涂层与层状材料的扩散的时间。
根据本发明，在900-975℃的奥氏体化温度下热成形热处理至多5分钟之后，复合材料的表面粗糙度对于酸洗的热轧带材材料为ra＝0.05-3.00，优选为2.2-2.8，对于冷轧板材，ra＝0.1-0.35，对于酸洗的热轧带材材料，rt＝1.5-18.0，优选14.0-17.5，对于冷轧板材rt＝1.65-2.65。此外，当具有根据本发明的层状材料和芯部材料时，在热成形过程中没有铁基层例如feal的形成，因此当加热复合材料用于热成形时，可以电导或感应方式得到至少50k/s的加热曲线。当冷却过程期间达到层状材料的马氏体开始温度(ms)时，从热成形工具取出复合材料。根据本发明，在复合材料的表面上得到了均匀且封闭的不锈钢防护层，而没有任何起模(lift)/分裂和不均性。
参照附图更详细地描述了本发明，其中
图1作为本发明的一个优选实施方案从侧视图示意性地示出了复合材料的切片，
图2从侧视图示意性地示出了作为本发明的另一优选实施方案的复合材料的切片，
图3示意性示出了本发明的又一优选实施方案(以剖视图)，
图4从侧视图示意性地示出了芯部材料的表面和在电解抛光之后的层状材料的表面。
本发明在热成形过程中得到了一种用于可硬化钢的新型腐蚀和结垢防护层。该结构如图1所示。芯部材料1在其表面上覆盖有层状材料2。
根据图2，芯部材料11在其表面上覆盖有渗氮硬化表面12。渗氮硬化表面12由位于芯部材料11和渗氮硬化表面12之间的层状材料13制成。
图3显示了以管状使用的本发明的复合材料。芯部材料21在其外表面和其内表面上覆盖有层状材料22。图3还示出了激光焊接机23，激光束24和通过激光焊接得到的焊缝25。
基于本发明复合材料的热成形过程中层状材料的不结垢性，对于阴极浸涂工艺得到了更好的可涂漆性，其具有更好的漆附着力、耐受格栅切割和碎石影响的腐蚀侵蚀以及针对阴极解体的更好行为和更好的耐腐蚀性。此外，使用复合材料和制造方法，不需要用刷制、研磨或抛光对表面进行后处理以除去不需要的氧化物或氧化皮。
图4示出了层状材料31和芯部材料32。层状材料表面33的限定粗糙度通过电解抛光得到，以确保湿腐蚀区域的高耐腐蚀性并确保浸涂层的高度可涂漆性。层状材料表面34的限定粗糙度也通过电解抛光得到以确保与芯部材料32的高附着力。附图标记35表示可硬化芯部材料32的未限定，未涂覆和未制备的表面。
本发明在汽车类客车或商用车辆的湿腐蚀区域的领域中具有解决方案。由不锈钢制成的层状材料具有比热成形奥氏体化温度高得多的熔点，并且因此用滚压头炉的陶瓷窑辊不产生附着力。此外，通常用于汽车工业中的片材的成本密集型防腐底漆不是必要的。
根据本发明由耐热不锈钢制成的层状材料意味着高温强度，并因此在高于250℃的温度下也意味着硬化片材的高刚度。由于在层状材料的表面上没有产生fe相例如feal，可以加快复合材料到奥氏体化温度的加热。此外，当芯部材料是马氏体不锈钢材料时，在部件生产期间，可以在提高时钟频率的高温下打开加热后的成形工具，即加速生产。这对于制造商意味着节省成本。基于层状材料的性质，在加热中可以使用电导或感应工艺。
根据本发明的层状材料的高电化学腐蚀电位使耐久性腐蚀防护代替仅代表牺牲阳极的锌涂层成为可能。高电化学腐蚀电位对于汽车车身(例如客车以及运输车或其他商用车辆)的湿腐蚀区域尤其重要。
在本发明的层状材料是奥氏体不锈钢的情况下，奥氏体显微组织导致焊缝的延展性。这意味着该层状材料具有高的可焊性，没有脆性相或硬度增加，在焊缝中更好的疲劳行为。
根据本发明的方法，在复合材料的加热过程中，如果需要的话，使用保护气体气氛或保护气体(如氮、氩或氦)组合的气氛。当本发明的复合材料用于磨损情况例如农业或采矿方案时，保护气氛增加了层状材料的耐磨性，这是实用的。
当使用氮作为与本发明的方法相关的保护气体时，如果需要的话，可以产生特定的气体氮化，从而如图2所示，层状材料的顶部部分具有渗氮硬化表面，该表面具有高耐磨性。