交通工具车身以及制造用于所述车身的模制件的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造具有至少主要为贝氏体组织的防腐蚀的钢模制件(8)的方法，包括以下步骤：a)将由钢板(1)制成的下料(3)加热至奥氏体化温度；b)在冷却的同时将所述下料(3)模压，以便制成所述模制件(8)；以及c)所述模制件(8)在镀锌槽(6)内进行贝氏体化。
【专利说明】交通工具车身以及制造用于所述车身的模制件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于由钢制造防腐蚀的模制件的方法以及一种具有这样的模制件的汽车车身。
【背景技术】
[0002]机动车的车身一方面需要具有尽可能轻的重量，以便将机动车的能耗降到最低，另一方面，车身还需要在发生事故时确保汽车乘客最大可能的安全性。为了达到使车辆乘客具有高安全性，所使用的金属薄板的壁厚不容许过低。但高壁厚也就意味着车身较高的重量。因此，通常没有高能耗，就没有高安全性。
[0003]近年在市场上出现了一类使用所谓的模压淬火钢(超高强度钢，PHS钢)的钢，其能够更好地满足这些互相矛盾的要求。为了由这些PHS钢制造出模制件，首先，要将由原板制成的下料加热至奥氏体化温度(淬火温度)，然后，在成型工具内成型的过程期间冷却。通过同时的变形和冷却，得到具有纯马氏体或者近似纯马氏体的组织的模制件，这种组织会达到极高的为1300MPa及更高的强度值。由于由钢所制成的模制件的极高强度值，能够满足模制件的较小的壁厚以及相应较轻的重量，以便达到车身的所预先给定的负荷能力。
[0004]但这些模制件的高强度会带来相对较低的断裂伸长度。如果其车身具有这种模制件的交通工具发生一场事故，这些高强度的模制件就倾向于在经过较小的变形之后就已经断裂。因此，能够通过变形而被抵抗撞击能量的量就更少。
[0005]专利文献DE102008022399A1提出了一种用于制造钢模制件的方法，其中，下料如上所述首先在炉内被淬火，然后在冷却下被模压，但在这种方法中，这种冷却只降低到贝氏体化温度，并且随后的模压贝氏体加工。所述下料需要在淬火之前就设有防腐蚀的金属涂层，以便在由炉子输送到模压工具时防止其被大气里的氧气而氧化。可在盐浴或者铅浴中进行贝氏体加工，尤其推荐的是，所述钢模制件本身在模压工具内就经过贝氏体处理。模压工具(在其内不仅要进行模制件的成型，同时还要实现模制件的贝氏体处理)的工具关闭时间需要不超过60秒。
[0006]模制件用于冷却以及贝氏体化所需要的时间必然地与所述模制件的尺寸、尤其是壁厚有关。因此，对于厚壁的模制件而言，上述时间并不足够，并且，模具工具用来进行贝氏体加工所占用的时间在这种模制件上也明显可能持续得更久。因此，由于其间进行的贝氏体化，就明显限制了模具工具的生产能力，这也提高了生产成本。作为附加的处理步骤，上面所提出的替选的盐浴或者铅浴也带来了更高的成本。
【发明内容】
[0007]因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种方法，所述方法能够用极低的投入实现制造具有较高断裂延伸度和较高强度的钢模制件。
[0008]上述技术问题 由此得以实现，即通过一种用于制造具有至少主要被贝氏体化的组织的防腐蚀的钢模制件的方法，包括以下步骤:[0009]a)将由钢板制成的下料加热至奥氏体化温度；
[0010]b)在同时冷却的条件下模压下料；以及
[0011]c)对被模压的下料进行贝氏体处，贝氏体处理在一个镀锌槽内进行。
[0012]因此，通过能够在随着防腐蚀层生成的同时通过镀锌来进行贝氏体化的方式，生产就能够被提速。通过其间进行的贝氏体化来避免模压工具维持长时间的阻滞，从而使得模压工具能够具有较高的生产能力。因为操控用于模压件的镀锌槽并不是必需比在模压之前的传统的镀锌以及铅浴或者盐浴需要更多的能量，因而在生产时还可节省能量。也可实现制成的模制件具有更高的质量，一方面是因为在模压之后镀锌能够在模制件的整个表面上生成无缝的防腐蚀层，另一方面是因为由于奥氏体化期间锌层的熔融而不用考虑使用模压镀锌的金属薄板所带来的问题、例如液体金属腐蚀。
[0013]持续长时间的贝氏体化，不同于模具长时间停留的阻滞，在镀锌槽内不会引导任何明显的成本提升，因为镀锌槽-与模具相反-能够轻易地同时容纳多个模制件。
[0014]在模压的过程中，不应当低于贝氏体化温度。
[0015]所述镀锌槽除了锌以外，还优选包含一定量的铝，这些铝使得该槽的熔点降到纯锌的熔点以下并且防止构成ZnFe合金层。尤其可能包含锌和铝的共晶合金，也就是说约为95%重量百分比的锌和约为5%重量百分比的铝。
[0016]在这样的镀锌槽内，就能够在一个比纯锌的熔融温度更低的温度上进行镀锌。因此，锌的那种要向内扩散进入要镀锌的模制件的表面并在该处构成Fe-Zn合金层的趋势就得到了限制，尽管与镀锌所需的那样相比，模制件为了进行贝氏体化而要在镀锌槽内停留更长的时间，这种层的厚度也保持得极小。
[0017]为了实现所处理的模制件较高的延伸度，就需要在镀锌槽更高的温度条件下进行贝氏体处理。因此，镀锌槽的温度优选应该处于适合构成上贝氏体的温度范围内。
[0018]要限制Fe-Zn合金层的增长，尤其是在镀锌槽较高的温度条件下，锌溶液中的镁的成分和稀土金属的成分、尤其是铈和镧就被证明为十分有利。上述稀土金属的份额可为0.1%至2%重量百分比之间，可分别按照所使用的稀土金属及其相关的份额来调整理想的量，使用约为1%重量百分比的份额，尤其能够达到良好的效果。镁的份额可几乎处于相等的水平。
[0019]为了避免下料在步骤a)和/或b)中发生表面氧化，这种表面氧化将可能损害接下来的镀锌的质量，就优选在惰性或者还原性的气体中执行步骤a)和/或步骤b)。
[0020]所述下料优选由一种模压淬火的钢材、尤其是MnB钢或者是一种调质钢制成。
[0021]本发明的另一个所要解决的技术问题在于，提供一种交通工具车身，所述车身能够在重量极轻的情况下损耗大量的撞击能量并且由此在事故时给其内的乘客提供有效的保护。上述技术 问题通过这样一种交通工具车身得以实现，即:所述车身含有在上述方法中所制造的模制件作为元件、尤其是作为在发生碰撞时要变形的元件。所述元件尤其可能是A柱、B柱或C柱。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]参照附图，由下面对实施例所进行的说明中得出本发明的其他特点和优点。其中:[0023]图1为一种用于执行根据本发明的方法的生产线的示意图；以及
[0024]图2为沿着如图1的生产线的温度分布的图表。
【具体实施方式】
[0025]所述方法的原始材料是板坯或者说钢板1，在此是以钢卷的形式，由一种调质钢(其中含有0.3%至0.5%的C、最大为0.15%的Se、最大为0.9%的Mn、最大为0.02%的P、最大为0.15%的M1、最大为0.02%的T1、最大为0.05%的V、最大为0.03%的Nb、最大为0.6%的Al、最大为0.15%的N、最大为0.15%的Cu、最大为8ppm的B、最大为0.04%的As以及最大为0.02%的Sn，其余的为铁以及不可避免的杂质)构成，或者由一种PHS钢构成，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]由钢板I在自动冲压设备2内所获得的下料3经过淬火炉4、模压工具5，接着经过镀锌槽6。在图中通过虚线的长方形7来标示下料3或者由其制成的模制件8被维持在保护气氛下的范围的界限。该范围7在此由淬火炉4延伸至镀锌槽6的起始区域。所述模制件8优选为机动车车身的支承部件，这些支承部件在发生事故时要能够承受弯曲荷载，在此例如为B柱。
[0027]在图2的图表中是与图1中的各个制造阶段所对应的区域，分别通过它们各自的附图标记来表示。随着进入淬火炉3，下料即被加热至奥氏体化温度。该奥氏体化温度约为9000C ;其更准确的值则与所使用的钢的种类有关。
[0028]经过了淬火的下料3基本没有任何间歇生的冷却而被装进模压工具5中并且在模压的过程中在其内冷却。由下料3所制得的模制件8在离开所述模压工具时的温度应当不低于650°C。
`[0029]模制件8在进入镀锌槽6之前所进行的公知的、在此并未示出的活化处理能够改进在镀锌槽6内所获得的锌层的均匀度及其在模制件8表面上的附着度。
[0030]随着浸入到镀锌槽6中，模制件8会迅速吸收其温度并且保持在该温度上，直到模制件8重新被取出。这一温度通常为420至520°C之间，因而确保是处于适合进行贝氏体化的温度范围内。
[0031]镀锌槽6可力求低温，以便避免锌扩散进入模制件8的表面或者至少限制在此所形成的Fe-Zn合金层的厚度，其防腐蚀的效果不及基本无铁的镀锌层的防腐蚀效果。镀锌槽6的低温同时还减慢了贝氏体化，因此，比较合适的停留时间要多达数分钟、通常约为10分钟，以便实现模制件8主要为贝氏体的组织。
[0032]在使用(优选为共晶的)Ζη_Α1合金作为镀锌槽6的情况下，可在温度低至382°C的温度条件下来进行镀锌。这个温度范围也适用于贝氏体化。通过使用Zn-Al合金，就可将模制件8表面上的Fe-Zn合金的厚度限制到最小。
[0033]镀锌槽6内的镀锌确保了，模制件8不仅就像在由镀锌前的钢板来进行制造的那样在其主要表面上形成防腐蚀，而且也在切边上形成防腐蚀层。当所述模制件需要被用作为机动车车身上的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湿度而承受相对较高的腐蚀应变时，那么这种方法就尤其有利。对于其他在碰撞时受到尽可能强的负荷的车身部件、例如框架、前架或者后架的加长部、通道罩(Tunnelkappe)、止动板、车架横梁而言，也可考虑使用所述方法。
[0034]附图标记
[0035]I 钢板
[0036]2自动冲压设备
[0037]3淬火炉
[0038]4模压工具
[0039]5镀锌槽
[0040]6 下料
[0041]7保 护气氛的范围
【权利要求】
1.一种用于制造具有至少主要为贝氏体组织的防腐蚀的钢模制件(8)的方法，包括以下步骤: a)将由钢板⑴制成的下料(3)加热至奥氏体化温度； b)在冷却的同时将所述下料(3)模压成型，以便制成所述模制件(8);以及 c)使所述模制件(8)贝氏体化， 其特征在于，所述贝氏体化在镀锌槽(6)内进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在模压成型时不低于贝氏体化温度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述钢模制件(8)在所述镀锌槽(6)内的停留时间至少为2分钟，优选至少为5分钟。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述镀锌槽(6)含有锌以及铝，铝的含量使得镀锌槽的熔点低于纯锌的熔点。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，镀锌是在适于构成上贝氏体的温度范围内进行的。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述镀锌槽(6)含有重量百分比在0.1%至2%之间的稀土金属成分。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述镀锌槽(6)含有重量百分比在0.5 %至2 %之间的镁成分。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤a)和/或步骤b)是在惰性或者还原性的气氛下进行 的。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述下料(3)是由模压淬火钢、尤其是22MnB5或者是一种调质钢制成。
10.一种交通工具车身，其特征在于，所述车身包含在根据上述权利要求中任一项所述的方法中所制造的模制件(8)作为组件。
11.一种交通工具车身，其特征在于，所述模制件(8)为A柱、B柱或C柱、车架、前架或后架的加长部、通道罩、止动板或者车架横梁。
【文档编号】B21D53/88GK103866094SQ201310757436
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2012年12月17日
【发明者】R·桑德斯, H·鲍姆加特 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司