Способ закалки под прессом


C21D1/673 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2710753:

АРСЕЛОРМИТТАЛ (LU)

Настоящее изобретение относится к способу закалки под прессом для получения детали из листовой углеродистой стали, детали, полученной указанным способом и применению упомянутой детали для изготовления автомобильного транспортного средства. Упомянутый способ включает следующие стадии: получение листовой углеродистой стали с нанесенным барьерным предварительным покрытием, содержащим никель и хром, причем массовое соотношение Ni/Cr находится в диапазоне от 1,5 до 9, резка листовой углеродистой стали с нанесенным покрытием для получения заготовки, термическая обработка заготовки, перевод заготовки в прессовый штамп, горячая формовка заготовки для получения детали, охлаждение детали для получения в стали микроструктуры, являющейся мартенситной или мартенситно-бейнитной или образованной из по меньшей мере 75% равноосного феррита, от 5 до 20% мартенсита и бейнита в количестве, меньшем или равном 10%. Обеспечивается получение детали из листовой углеродистой стали, в которой предотвращено адсорбирование водорода в листовую углеродистую сталь. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

 

Настоящее изобретение относится к способу закалки под прессом, включающему получение листовой углеродистой стали с нанесенным барьерным предварительным покрытием, которое ингибирует адсорбирование водорода, и к детали, характеризующейся превосходной стойкостью к замедленному трещинообразованию. Изобретение является в особенности хорошо подходящим для использования при изготовлении автомобильных транспортных средств.

Как это известно, определенные области применения, в особенности в автомобильной сфере, требуют наличия дополнительных облегчения металлических конструкций и их упрочнения в случае удара, а также хорошей способности к вытяжке. С данной целью обычно используются стали, обладающие улучшенными механическими свойствами, при этом такую сталь формуют в результате холодной и горячей штамповки.

Однако, как это известно, при увеличении механической прочности возрастает восприимчивость к замедленному трещинообразованию, в частности, после определенных операций холодной формовки или горячей формовки, вследствие склонности высоких остаточных напряжений к сохранению после деформирования. В комбинации с возможным присутствием атомарного водорода в листовой углеродистой стали данные напряжения склонны приводить в результате к получению замедленного трещинообразования, говоря другими словами, трещинообразования, которое происходит по истечении определенного периода времени после самого деформирования. Водород может по нарастающей накапливаться в результате диффундирования в дефекты кристаллической решетки, такие как межфазные поверхности матрица/включение, границы двойникования и границы зерен. Именно в последних дефектах водород может стать вредным при достижении им критической концентрации по истечении определенного периода времени. Данная задержка представляет собой результат наличия поля распределения остаточных напряжений и проявления кинетики диффундирования водорода, при этом коэффициент диффузии водорода при комнатной температуре является низким. В дополнение к этому, водород, локализованный на границах зерен, ослабляет их когезию и благоприятствует появлению межкристаллитных трещин в результате замедленного трещинообразования.

Как это обычно известно, для преодоления данной проблемы проводят модифицирование состава стали в целях предотвращения адсорбирования водорода в сталь.

Например, в патентной заявке US2008035249 раскрывается TWIP-сталь (с пластичностью, обусловленной двойникованием), содержащая, по меньшей мере, один металлический элемент, выбираемый из ванадия, титана, ниобия, хрома и молибдена, где 0,050% ≤ V ≤ 0,50%; 0,040% ≤ Ti ≤ 0,50%; 0,070% ≤ Nb ≤ 0,50%; 0,070% ≤ Cr ≤ 2 %; 0,14 % ≤ Mo ≤ 2 %, и необязательно один или несколько элементов, выбираемых из 0,0005% ≤ B ≤ 0,003%; Ni ≤ 1 %; Cu ≤ 5%, при этом остаток состава состоит из железа и неизбежных примесей, получающихся в результате плавления, причем количества металлических элементов в форме выделений карбидов, нитридов или карбонитридов представляют собой: 0,030% ≤ Vр ≤ 0,150%; 0,030% ≤ Tiр ≤ 0,130%; 0,040% ≤ Nbр ≤ 0,220%; 0,070% ≤ Crр ≤ 0,6%; 0,14% ≤ Moр ≤ 0,44%. Действительно, как это, во-первых, продемонстрировали изобретатели, выделения карбидов, нитридов или карбонитридов ванадия, титана или ниобия являются очень эффективными в качестве ловушек водорода. Данную роль могут играть также и карбиды хрома или молибдена.

Тем не менее, при проведении горячей формовки такие модифицирования являются недостаточными. Действительно, при необходимости закалки листовой углеродистой стали при использовании технологического процесса закалки под прессом имеет место высокий риск адсорбирования сталью водорода, имеющего своим происхождением диссоциацию Н2О в печи во время аустенизирующей обработки.

В публикации DE 102010030465 раскрывается способ производства детали, сформованной из листового металла, которую снабжают коррозионностойким покрытием и формуют из материала листовой высокопрочной стали. Данный способ включает следующие далее стадии:

- превращения полученного на выходе листового материала в листовую металлическую заготовку;

- получения противокоррозионного покрытия в результате электролитического нанесения на листовую металлическую деталь цинково-никелевого покрытия (С), при этом в начале технологического процесса нанесения покрытия первым осаждают тонкий никелевый слой, который также предотвращает возникновение водородного охрупчивания материала листовой стали.

Публикация DE102010030465, кроме того, относится к детали из горячеформованного, а, в частности, подвергнутого закалке под прессом листового металла, (Р), изготовленной из материала листовой высокопрочной стали с электролитически-нанесенным цинково-никелевым покрытием (С). Упоминается о том, что термическая обработка используется для удаления водорода, содержащегося в исходном листовом материале, и водорода (наличие которого должно быть по существу предотвращено при использовании первоначально осажденного тонкого никелевого слоя), который возможно вводят в материал листовой стали во время нанесения цинково-никелевого покрытия. Термическая обработка вызывает удаление водородных атомов, внедренных в структуру материала листовой стали, в результате эффузии. Таким образом, создается противодействие водородному охрупчиванию материала листовой стали.

Однако, имеет место риск того, что слой никелевого покрытия, осажденный на стальную подложку, не будет достаточно эффективным в отношении предотвращения адсорбирования водорода в сталь.

Таким образом, цель изобретения заключается в предложении способа закалки под прессом для получения детали из листовой углеродистой стали, где предотвращается адсорбирование водорода в листовую углеродистую сталь. Цель способа заключается в предоставлении в распоряжение детали, характеризующейся превосходной стойкостью к замедленному трещинообразованию, получаемой при использовании упомянутого способа закалки под прессом, включающего горячую формовку.

Достижения данной цели добиваются в результате предложения способа закалки под прессом для получения детали из листовой углеродистой стали, соответствующего пункту 1 формулы изобретения. Способ также может включать характеристики из пунктов от 2 до 24 формулы изобретения.

Изобретение также охватывает деталь, полученную из листовой углеродистой стали способом закалки под прессом, соответствующую пункту 25 формулы изобретения. Деталь также может включать характеристики из пунктов 26 или 27 формулы изобретения.

В заключение, изобретение охватывает использование такой детали для изготовления автомобильного транспортного средства, соответствующее пункту 28 формулы изобретения.

Исходя из следующего далее подробного описания изобретения станут очевидными и другие характеристики и преимущества изобретения.

Должны быть определены следующие далее термины:

- все уровни процентного содержания «%» определяются при расчете на массу, и

- термин «листовая углеродистая сталь» обозначает листовую сталь, содержащую менее, чем 10,5% (масс.) хрома. Например, в определение листовой углеродистой стали нержавеющая сталь не включается.

В рамках изобретения в выгодном случае может быть использована любая сталь. Однако в случае потребности в стали, характеризующейся высокой механической прочностью, в частности, для деталей конструкции автомобильного транспортного средства, может быть использована сталь, характеризующаяся стойкостью к растяжению, превосходящим 500 МПа, в выгодном случае находящимся в диапазоне от 500 до 2000 МПа, до или после термообработки. Массовый состав листовой углеродистой стали предпочтительно представляет собой нижеследующее: 0,03% ≤ С ≤ 0,50%; 0,3% ≤ Mn ≤ 3,0%; 0,05% ≤ Si ≤ 0,8 %; 0,015% ≤ Ti ≤ 0,2 %; 0,005% ≤ Al ≤ 0,1 %; 0% ≤ Сr ≤ 2,50%; 0% ≤ S ≤ 0,05%; 0% ≤ P ≤ 0,1 %; 0% ≤ B ≤ 0,010%; 0% ≤ Ni ≤ 2,5%; 0% ≤ Mo ≤ 0,7 %; 0% ≤ Nb ≤ 0,15%; 0% ≤ N ≤ 0,015%; 0% ≤ Сu ≤ 0,15%; 0% ≤ Сa ≤ 0,01 %; 0% ≤ W ≤ 0,35%, при этом остаток представляет собой железо и неизбежные примеси от изготовления стали.

Например, листовая углеродистая сталь представляет собой продукт 22MnB5, имеющий следующий далее состав: 0,20% ≤ С ≤ 0,25%; 0,15% ≤ Si ≤ 0,35%; 1,10% ≤ Mn ≤ 1,40%; 0% ≤ Cr ≤ 0,30%; 0% ≤ Mo ≤ 0,35%; 0% ≤ P ≤ 0,025%; 0% ≤ S ≤ 0,005%; 0,020% ≤ Ti ≤ 0,060%; 0,020% ≤ Al ≤ 0,060%; 0,002 % ≤ B ≤ 0,004 %, при этом остаток представляет собой железо и неизбежные примеси от изготовления стали.

Листовая углеродистая сталь может представлять собой продукт Usibor®2000, имеющий следующий далее состав: 0,24 % ≤ С ≤ 0,38 %; 0,40% ≤ Mn ≤ 3%; 0,10% ≤ Si ≤ 0,70%; 0,015% ≤ Al ≤ 0,070%; 0% ≤ Cr ≤ 2 %; 0,25% ≤ Ni ≤ 2 %; 0,020% ≤ Ti ≤ 0,10%; 0% ≤ Nb ≤ 0,060%; 0,0005% ≤ B ≤ 0,0040%; 0,003% ≤ N ≤ 0,010%; 0,0001 % ≤ S ≤ 0,005%; 0,0001% ≤ P ≤ 0,025%; при этом необходимо понимать то, что уровни содержания титана и азота удовлетворяют соотношению Ti/N > 3,42; и что уровни содержания углерода, марганца, хрома и кремния удовлетворяют соотношению:

,

причем состав необязательно включает одного или нескольких представителей из следующих далее: 0,05% ≤ Мо ≤ 0,65%; 0,001% ≤ W ≤ 0,30%; 0,0005% ≤ Сa ≤ 0,005%, при этом остаток представляет собой железо и неизбежные примеси от изготовления стали.

Например, листовая углеродистая сталь представляет собой продукт Ductibor®500, имеющий следующий далее состав: 0,040% ≤ С ≤ 0,100%; 0,80% ≤ Mn ≤ 2,00%; 0% ≤ Si ≤ 0,30%; 0% ≤ S ≤ 0,005%; 0% ≤ P ≤ 0,030%; 0,010% ≤ Al ≤ 0,070%; 0,015% ≤ Nb ≤ 0,100%; 0,030% ≤ Ti ≤ 0,080%; 0% ≤ N ≤ 0,009 %; 0% ≤ Cu ≤ 0,100%; 0% ≤ Ni ≤ 0,100%; 0% ≤ Cr ≤ 0,100%; 0% ≤ Мо ≤ 0,100%; 0% ≤ Сa ≤ 0,006%, при этом остаток представляет собой железо и неизбежные примеси от изготовления стали.

Листовая углеродистая сталь может быть получена в результате горячей прокатки и необязательно холодной прокатки в зависимости от желательной толщины, которая может, например, находиться в диапазоне от 0,7 до 3,0 мм.

Изобретение относится к способу закалки под прессом для получения детали из листовой углеродистой стали, который включает следующие далее стадии:

А. получение листовой углеродистой стали с нанесенным барьерным предварительным покрытием, содержащим никель и хром, где массовое соотношение Ni/Cr находится в диапазоне от 1,5 до 1,9, предпочтительно от 2,3 до 9, а более предпочтительно от 3 до 5,6,

В. резка листовой углеродистой стали с нанесенным покрытием для получения заготовки,

С. термическая обработка заготовки,

D. перевод заготовки в прессовый штамп,

Е. горячая формовка заготовки для получения детали,

F. охлаждение детали, полученной на стадии Е), в целях получения в стали микроструктуры, являющейся мартенситной или мартенситно-бейнитной или образованной из, по меньшей мере, 75% равноосного феррита, от 5 до 20% мартенсита и бейнита в количестве, меньшем или равном 10%.

Действительно, как это к своему удивлению установили изобретатели без желания связывать себя какой-либо теорией, в случае осаждения на листовую углеродистую сталь предварительного покрытия, содержащего никель и хром, при этом соотношение Ni/Cr будет находиться в вышеупомянутом конкретном диапазоне, данное покрытие будет исполнять функцию барьера, который предотвращает адсорбирование водорода в листовую углеродистую сталь. Действительно, как это представляется, на поверхности покрытия образуются специфические сложные оксиды, характеризующиеся специфическим соотношением Ni/Cr, и исполняют функцию, подобную барьеру, в результате ингибирования адсорбирования Н2 во время термической обработки, в частности, аустенизирующей обработки.

Необязательно на стадии А) барьерное предварительное покрытие содержит примеси, выбираемые из Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr или Bi, при этом массовый уровень содержания каждого дополнительного элемента уступает 0,3% (масс.).

В выгодном случае на стадии А) барьерное предварительное покрытие содержит от 55 до 90%, предпочтительно от 70 до 90%, более предпочтительно от 75 до 85%, (масс.) никеля.

Предпочтительно на стадии А) барьерное предварительное покрытие содержит от 10 до 40%, предпочтительно от 10 до 30%, а в выгодном случае от 15 до 25%, (масс.) хрома.

В одном предпочтительном варианте осуществления на стадии А) барьерное предварительное покрытие не содержит, по меньшей мере, одного из элементов, выбираемых из Zn, B, N, Al и Мо. Действительно, как это можно сказать без желания связывать себя какой-либо теорией, имеет место риск того, что присутствие, по меньшей мере, одного из данных элементов уменьшает барьерный эффект покрытия.

Предпочтительно на стадии А) барьерное предварительное покрытие состоит из Cr и Ni, то есть, барьерное покрытие содержит только Ni и Cr и необязательные примеси.

Предпочтительно на стадии А) барьерное предварительное покрытие имеет толщину в диапазоне от 10 до 550 нм, а более предпочтительно от 10 до 90. В еще одном предпочтительном варианте осуществления толщина находится в диапазоне от 150 до 250 нм. Например, толщина барьерного покрытия составляет 50 или 200 нм.

Как это можно себе представить без желания связывать себя какой-либо теорией, в случае барьерного предварительного покрытия, составляющего менее, чем 10 нм, будет иметь место риск адсорбирования водорода в сталь вследствие непокрытия барьерным покрытием листовой углеродистой стали в достаточной степени. В случае барьерного предварительного покрытия, большего, чем 550 нм, как это представляется, будет иметь место риск приобретения барьерным покрытием большей хрупкости и начала адсорбирования водорода вследствие хрупкости барьерного покрытия.

На стадии А) листовая углеродистая сталь может быть непосредственно покрыта поверх противокоррозионным предварительным покрытием, при этом поверх данного слоя противокоррозионного предварительного покрытия непосредственно наносят барьерное предварительное покрытие. Например, противокоррозионное предварительное покрытие содержит, по меньшей мере, один из металлов, выбираемых из группы, включающей цинк, алюминий, медь, магний, титан, никель, хром, марганец и их сплавы. Предпочтительно противокоррозионное покрытие имеет в своей основе алюминий или имеет в своей основе цинк.

В одном предпочтительном варианте осуществления противокоррозионное предварительное покрытие на основе алюминия содержит менее, чем 15% Si, менее, чем 5,0% Fe, необязательно от 0,1 до 8,0% Mg и необязательно от 0,1 до 30,0% Zn, при этом остальное представляет собой Al. Например, противокоррозионное покрытие представляет собой продукт AluSi®.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления противокоррозионное предварительное покрытие на основе цинка содержит вплоть до 0,3% Al, при этом остальное представляет собой Zn. Например, противокоррозионное покрытие является цинковым покрытием в целях получения следующего далее продукта: Usibor® GI.

Противокоррозионное предварительное покрытие также может содержать примеси и остаточные элементы, такие как железо, при уровне содержания, доходящем вплоть до 5,0%, предпочтительно 3,0%, (масс.).

Предварительные покрытия могут быть осаждены при использовании любых способов, известных для специалистов в соответствующей области техники, например, технологического процесса гальванизации при погружении в расплав, нанесения покрытия при использовании валика, технологического процесса электрогальванизации, физического осаждения из паровой фазы, такого как струйное нанесение покрытия при осаждении из паровой фазы, магнетронное распыление или осаждение, индуцированное электронным пучком. Предпочтительно барьерное предварительное покрытие осаждают в результате осаждения, индуцированного электронным пучком, или нанесения покрытия при использовании валика. После осаждения предварительных покрытий может быть осуществлена прокатка в валках дрессировочной клети, которая делает возможными деформационное упрочнение листовой углеродистой стали с нанесенным покрытием и придание ей шероховатости, что облегчает последующее профилирование. В целях улучшения, например, адгезивного сцепления или коррозионной стойкости могут быть проведены обезжиривание и обработка поверхности.

После получения листовой углеродистой стали с предварительно нанесенным металлическим покрытием, соответствующим настоящему изобретению, листовую углеродистую сталь с нанесенным покрытием разрезают для получения заготовки. Для заготовки в печи проводят термическую обработку. Предпочтительно термическую обработку проводят в незащитной атмосфере или в защитной атмосфере при температуре в диапазоне от 800 до 950°С. Более предпочтительно термическую обработку проводят при температуре аустенизации Tm обычно в диапазоне от 840 до 950°С, предпочтительно от 880 до 930°С. В выгодном случае упомянутую заготовку выдерживают в течение времени выдерживания tm в диапазоне 1-12 минут, предпочтительно от 3 до 9 минут. Во время термической обработки до горячей формовки покрытие образует слой сплава, характеризующийся высокой стойкостью к коррозии, истиранию, изнашиванию и усталости.

При температуре окружающей среды механизм адсорбирования водорода в сталь отличается от того, что имеет место при высокой температуре, в частности, при аустенизирующей обработке. Действительно, обычно при высокой температуре вода в печи диссоциируется на поверхности листовой стали с образованием водорода и кислорода. Как это можно себе представить без желания связывать себя какой-либо теорией, барьерное покрытие, содержащее никель и хром, может предотвратить диссоциирование воды на поверхности барьерного покрытия, а также предотвратить диффундирование водорода через покрытие.

После термической обработки заготовку вслед за этим переводят в устройство для горячей формовки и подвергают горячей формовке при температуре в диапазоне от 600 до 830°С. Горячая формовка может представлять собой горячую штамповку или роликовое профилирование. Предпочтительно заготовку подвергают горячей штамповке. После этого деталь охлаждают в устройстве для горячей формовки или после перевода в специальное охлаждающее устройство.

Скорость охлаждения контролируемо выдерживают в зависимости от состава стали таким образом, чтобы конечная микроструктура после горячей формовки включала бы главным образом мартенсит, предпочтительно включала бы мартенсит или мартенсит и бейнит, или была бы образована из, по меньшей мере, 75% равноосного феррита, от 5 до 20% мартенсита и бейнита в количестве, меньшем или равном 10%.

Таким образом, в результате горячей формовки получают упрочненную деталь, характеризующуюся превосходной стойкостью к замедленному трещинообразованию в соответствии с изобретением. Предпочтительно деталь включает предварительное покрытие листовой углеродистой стали, включающее барьерное предварительное покрытие, содержащее никель и хром, при этом такое барьерное покрытие в результате диффундирования сплавляется с листовой углеродистой сталью. Более предпочтительно деталь включает листовую углеродистую сталь, непосредственно покрытую поверх противокоррозионным предварительным покрытием, при этом поверх данного слоя противокоррозионного предварительного покрытия непосредственно наносят барьерное предварительное покрытие, причем такое барьерное покрытие в результате диффундирования сплавляется с противокоррозионным покрытием, при этом противокоррозионное покрытие сплавляется с листовой углеродистой сталью.

Для автомобильной области применения после стадии фосфатирования деталь погружают в ванну для нанесения электроосаждаемого покрытия. Обычно толщина слоя фосфата находится в диапазоне 1-2 мкм, а толщина слоя электроосаждаемого покрытия находится в диапазоне от 15 до 25 мкм, предпочтительно является уступающей или равной 20 мкм. Катафоретический слой обеспечивает наличие дополнительной защиты от коррозии.

После стадии нанесения электроосаждаемого покрытия могут быть осаждены и другие слои лакокрасочного покрытия, например, грунтовочное покрытие лакокрасочного покрытия, слой покрытия основы и слой покрывного покрытия.

Перед нанесением на деталь электроосаждаемого покрытия деталь прежде подвергают обезжириванию и фосфатированию в целях обеспечения адгезии при катафорезе.

Теперь изобретение будет разъяснено на примерах проб, реализованных только для информации. Они не являются ограничивающими.

Примеры

Для всех образцов использующиеся листовые углеродистые стали представляют собой продукт 22MnB5. Состав стали представляет собой нижеследующее: С = 0,2252%; Mn = 1,1735%; P = 0,0126%; S = 0,0009 %; N = 0,0037%; Si = 0,2534%; Cu = 0,0187%; Ni = 0,0197%; Cr = 0,180%; Sn = 0,004%; Al = 0,0371%; Nb = 0,008%; Ti = 0,0382%; B = 0,0028%; Mo = 0,0017%; As = 0,0023% и V = 0,0284%.

На некоторые листовые углеродистые стали наносят 1-ое покрытие, являющееся противокоррозионным покрытием, ниже в настоящем документе обозначаемым термином «AluSi®». Данное покрытие содержит 9 % (масс.) кремния, 3% (масс.) железа, при этом остаток представляет собой алюминий. Его осаждают в результате гальванизации при погружении в расплав.

На некоторые листовые углеродистые стали наносят 2-ое покрытие, осажденное в результате магнетронного распыления.

Пример 1: Водородное испытание:

Данное испытание используется для определения количества водорода, адсорбировавшегося во время аустенизирующей термической обработки способа закалки под прессом.

Пробы 1, 3 и 5 представляют собой оголенные листовые углеродистые стали, то есть, на листовую углеродистую сталь какого-либо покрытия не наносят.

Пробы 2, 4 и 6 представляют собой листовые углеродистые стали с нанесенным покрытием, содержащим 80% Ni и 20% Cr.

Проба 7 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенным только покрытием AluSi®.

Проба 8 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой WN.

Проба 9 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой CrN.

Проба 10 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, содержащим 40% Ni и 60% Cr.

Проба 11 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой SiO2.

Проба 12 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой Ti.

Проба 13 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой Cr.

Проба 14 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой Ag.

Проба 15 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой Y.

Проба 16 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой Mo.

Проба 17 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой Au.

Проба 18 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой W.

Проба 19 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой продукт Inox 316L. Продукт Inox 316L содержит 65% Fe, 0,03% C, 12% Ni, 17% Cr, 2% Mn, 1% Si и 2,5% Мо.

Проба 20 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой продукт Inconel 690. Продукт Inconel 690 содержит от 7 до 11% (масс.) Fe, 0,05% C, от 57 до 65% Ni, от 27 до 31% Cr, 0,05% Mn и 0,5% Si.

Пробы 21, 22 представляют собой листовые углеродистые стали с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, содержащим 80% Ni и 20% Cr.

Пробы от 7 до 22 имеют толщину продукта AluSi® 25 мкм.

Проба 23 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенным 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®.

Проба 24 представляет собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, представляющим собой Ni.

Проба 25 представляют собой листовую углеродистую сталь с нанесенными 1-ым покрытием, представляющим собой продукт AluSi®, и 2-ым покрытием, содержащим 80% Ni и 20% Cr.

Пробы от 23 до 25 имеют толщину продукта AluSi® 14 мкм.

После осаждения для листовых углеродистых сталей с нанесенными покрытиями пробы с нанесенными покрытиями подвергали резке в целях получения заготовки. После этого заготовки нагревали при температуре 900°С в течение времени пребывания, варьирующегося в диапазоне от 5 до 10 минут. Заготовки переводили в прессовый штамп и подвергали горячей штамповке в целях получения деталей, имеющих профиль подковы. Вслед за этим детали охлаждали в результате погружения проб в теплую воду для получения упрочнения в результате мартенситного превращения.

В заключение, в результате термического десорбирования при использовании устройства АДТ или анализатора термического десорбирования измеряли количество водорода, адсорбированное пробами во время термообработки. С данной целью каждую пробу располагали в кварцевой камере и медленно нагревали в печи с инфракрасным излучателем в потоке азота. Высвобожденную смесь водород/азот улавливали при использовании течеискателя и при использовании масс-спектрометра измеряли концентрацию водорода. Результаты продемонстрированы в следующей далее таблице 1:

Пробы Толщина листовой углеродистой стали (мм) 1-ое покрытие Толщина (мкм) 2-ое покрытие Соотношение Ni/Cr Толщина (нм) Количество Н2 (ч./млн. (масс.))
1 1 - - - - - 0,27
2 * 1 - - Ni/Cr 80/20 4 100 0,056
3 1,5 - - - - - 0,31
4 * 1,5 - - Ni/Cr 80/20 4 100 0,066
5 2 - - - - - 0,39
6 * 2 - - Ni/Cr 80/20 4 100 0,17
7 1,5 AluSi® 25 - - - 0,61
8 1,5 AluSi® 25 WN - 200 0,48
9 1,5 AluSi® 25 CrN - 200 0,44
10 1,5 AluSi® 25 Ni/Cr 40/60 0,67 200 0,34
11 1,5 AluSi® 25 SiO2 - 200 0,51
12 1,5 AluSi® 25 Ti - 200 0,85
13 1,5 AluSi® 25 Cr - 200 0,40
14 1,5 AluSi® 25 Ag - 200 0,49
15 1,5 AluSi® 25 Y - 200 0,80
16 1,5 AluSi® 25 Mo - 200 0,48
17 1,5 AluSi® 25 Au - 200 0,65
18 1,5 AluSi® 25 W - 200 1,00
19 1,5 AluSi® 25 Inox 316L 0,7 200 0,5
20 * 1,5 AluSi® 25 Inconel 690 От 2,1 до 2,097 200 0,3
21 * 1,5 AluSi® 25 Ni/Cr 80/20 4 200 0,27
22 * 1,5 AluSi® 25 Ni/Cr 80/20 4 500 0,27
23 1,5 AluSi® 14 - - - 0,73
24 1,5 AluSi® 14 Ni - 200 0,54
25 * 1,5 AluSi® 14 Ni/Cr 80/20 4 200 0,34

*: примеры, соответствующие изобретению.

Во-первых, как это могут видеть заявители, пробы 2, 4 и 6, включающие барьерное покрытие, соответствующее настоящему изобретению, высвобождают меньшее количество водорода в сопоставлении с пробами 1, 3 и 5, не включающими какого-либо барьерного покрытия.

Во-вторых, как это могут видеть заявители, пробы от 8 до 19, включающие 2-ое покрытие, отличное от покрытия настоящего изобретения, и проба 7, не включающая какого-либо барьерного покрытия, высвобождают больше водорода, чем пробы от 20 до 22, соответствующие настоящему изобретению.

Заявители также могут видеть важность соотношения Ni/Cr во 2-ом покрытии в пробах от 10 до 21. Действительно, проба 10, характеризующаяся соотношением Ni/Cr, выходящим за пределы диапазона изобретения, высвобождают больше водорода, чем проба 21, соответствующая настоящему изобретению.

Помимо этого, как это могут видеть заявители в отношении проб 21 и 22, для толщины 2-ого покрытия при Ni/Cr 80/20 демонстрируются превосходные результаты при двух различных толщинах.

В заключение, как это могут видеть заявители, проба 25, включающая барьерное покрытие, соответствующее настоящему изобретению, высвобождает меньше водорода, чем пробы 23 и 24 даже при изменении толщины продукта AluSi®.

1. Способ закалки под прессом для получения детали из листовой углеродистой стали, включающий следующие стадии:

А) получение листовой углеродистой стали с нанесенным барьерным предварительным покрытием, содержащим никель и хром, причем массовое соотношение Ni/Cr находится в диапазоне от 1,5 до 9,

В) резка листовой углеродистой стали с нанесенным покрытием для получения заготовки,

С) термическая обработка заготовки,

D) перевод заготовки в прессовый штамп,

Е) горячая формовка заготовки для получения детали,

F) охлаждение детали, полученной на стадии Е) для получения в стали микроструктуры, являющейся мартенситной или мартенситно-бейнитной или образованной из по меньшей мере 75% равноосного феррита, от 5 до 20% мартенсита и бейнита в количестве, меньшем или равном 10%.

2. Способ по п. 1, в котором на стадии А) для листовой углеродистой стали барьерное предварительное покрытие наносят с массовым соотношением Ni/Cr в диапазоне от 2,3 до 9.

3. Способ по п. 2, в котором на стадии А) барьерное предварительное покрытие является таким, что массовое соотношение Ni/Cr находится в диапазоне от 3 до 5,6.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором на стадии А) барьерное предварительное покрытие содержит от 55 до 90 мас.% никеля.

5. Способ по п. 4, в котором на стадии А) барьерное предварительное покрытие содержит от 70 до 90 мас.% никеля.

6. Способ по п. 5, в котором на стадии А) барьерное предварительное покрытие содержит от 75 до 85 мас.% никеля.

7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором на стадии А) барьерное предварительное покрытие содержит от 10 до 40 мас.% хрома.

8. Способ по п. 7, в котором на стадии А) барьерное предварительное покрытие содержит от 10 до 30 мас.% хрома.

9. Способ по п. 8, в котором на стадии А) барьерное предварительное покрытие содержит от 15 до 25 мас.% хрома.

10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором на стадии А) барьерное предварительное покрытие наносят без по меньшей мере одного из элементов, выбранных из Zn, Al, B, N и Мо.

11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором на стадии А) барьерное предварительное покрытие состоит из Cr и Ni.

12. Способ по п. 11, в котором на стадии А) барьерное предварительное покрытие имеет толщину в диапазоне от 10 до 550 нм.

13. Способ по п. 12, в котором на стадии А) толщина барьерного предварительного покрытия находится в диапазоне от 10 до 90 нм.

14. Способ по п. 12, в котором на стадии А) толщина барьерного предварительного покрытия находится в диапазоне от 150 до 250 нм.

15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором на стадии А) листовую углеродистую сталь непосредственно покрывают поверх противокоррозионным предварительным покрытием, при этом поверх данного слоя противокоррозионного предварительного покрытия непосредственно наносят барьерное предварительное покрытие.

16. Способ по п. 15, в котором на стадии А) противокоррозионное предварительное покрытие содержит по меньшей мере один из металлов, выбранных из группы, включающей цинк, алюминий, медь, магний, титан, никель, хром, марганец и их сплавы.

17. Способ по п. 16, в котором на стадии А) наносят противокоррозионное предварительное покрытие на основе алюминия или на основе цинка.

18. Способ по п. 17, в котором на стадии А) противокоррозионное предварительное покрытие на основе алюминия содержит менее чем 15% Si, менее чем 5,0% Fe, необязательно от 0,1 до 8,0% Mg и необязательно от 0,1 до 30,0 % Zn, при этом остальное представляет собой Al.

19. Способ по п. 17, в котором на стадии А) противокоррозионное предварительное покрытие на основе цинка содержит вплоть до 0,3% Al, при этом остальное представляет собой Zn.

20. Способ по любому из пп. 1-19, в котором барьерное предварительное покрытие стадии А) осаждают физическим осаждением из паровой фазы, электрогальванизацией, гальванизацией при погружении в расплав или нанесением покрытия при использовании валка.

21. Способ по любому из пп. 1-20, в котором на стадии С) термическую обработку проводят при температуре в диапазоне от 800 до 950°С.

22. Способ по п. 21, в котором на стадии С) термическую обработку проводят при температуре в диапазоне от 840 до 950°С для получения в стали полностью аустенитной микроструктуры.

23. Способ по любому из пп. 1-22, в котором на стадии С) термическую обработку проводят в течение времени выдерживания в диапазоне 1-12 минут в инертной атмосфере или атмосфере, содержащей воздух.

24. Способ по любому из пп. 1-23, в котором во время стадии Е) горячую формовку заготовки проводят при температуре в диапазоне от 600 до 830°С.

25. Деталь, полученная из листовой углеродистой стали способом закалки под прессом по любому из пп. 1-24.

26. Деталь по п. 25, в которой на листовой углеродистой стали расположено барьерное предварительное покрытие, содержащее никель и хром, при этом указанное барьерное покрытие сплавлено с листовой углеродистой сталью посредством диффузии.

27. Деталь по п. 25, в которой непосредственно поверх листовой углеродистой стали расположено противокоррозионное предварительное покрытие, при этом непосредственно поверх указанного слоя противокоррозионного предварительного покрытия расположено барьерное предварительное покрытие, при этом указанное барьерное покрытие сплавлено с противокоррозионным покрытием посредством диффузии, а противокоррозионное покрытие сплавлено с листовой углеродистой сталью.

28. Применение детали по любому из пп. 25-27 для изготовления автомобильного транспортного средства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам направленной модификации поверхностных свойств различных изделий и, в частности, к износостойким покрытиям преимущественно для изделий в виде режущего и штампового инструмента, хирургических имплантов, эндопротезов, а также пар трения, которые могут быть синтезированы ионно-плазменными методами.

Изобретение относится к покрытому режущему инструменту для обработки металлов с образованием стружки. Инструмент включает основу, имеющую поверхность, снабженную покрытием, образованным методом химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ).
Изобретение относится к способу формирования нанокристаллического поверхностного слоя на детали из сплава на никелевой основе(варианты) и может быть использовано для обработки лопаток газотурбинных двигателей и установок для улучшения их эксплуатационных характеристик.
Изобретение относится к способу упрочняющей обработки детали из сплава на основе никеля. Технический результат состоит в повышении выносливости и циклической долговечности детали.

Изобретение относится к получению износостойкого покрытия для режущего инструмента. Способ включает вакуумно-плазменное нанесение покрытия из нитрида или карбонитрида титана, алюминия, кремния, циркония и молибдена при соотношении, мас.

Изобретение относится к получению износостойкого покрытия для режущего инструмента. Способ включает вакуумно-плазменное нанесение покрытия из нитрида или карбонитрида титана, кремния, алюминия, хрома и железа при соотношении, мас.

Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия для режущего инструмента, включающему вакуумно-плазменное нанесение покрытия из нитрида или карбонитрида титана, молибдена, алюминия, кремния и хрома при соотношении, мас.

Изобретение относится к получению износостойкого покрытия для режущего инструмента. Способ включает вакуумно-плазменное нанесение покрытия из нитрида или карбонитрида титана, алюминия, кремния, хрома и железа при соотношении, мас.

Изобретение относится к способу изготовления высокотемпературной сверхпроводящей ленты. Осуществляют осаждение буферных слоев на подложку в следующей последовательности: слой оксида алюминия, слой оксида иттрия, слой оксида магния, слой гомоэпитаксиального оксида магния и слой манганита лантана, осаждение слоя высокотемпературного сверхпроводника на буферные слои и нанесение по меньшей мере одного защитного слоя.
Изобретение относится к способу защиты блиска газотурбинного двигателя из титановых сплавов от пылеабразивной эрозии и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении.

Изобретение относится к автоматизированному комплексу для лазерного термоупрочнения поверхностей изделий. Технический результат изобретения состоит в расширении технологических возможностей и повышении качества обработки поверхности изделий.

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения. Для повышения ударной вязкости при сохранении высокой прочности стальных деталей способ производства закаленной прессованной детали включает первый процесс термической обработки, содержащий нагрев заготовочного стального материала до температуры выше точки превращения Ac3 для аустенитного превращения, а затем охлаждение для мартенситного превращения или бейнитного превращения, и второй процесс термической обработки, содержащий нагрев стального материала, который подвергся первому процессу термической обработки, до температуры выше точки превращения Ac3 для аустенитного превращения, а затем охлаждение для мартенситного превращения.

Изобретение относится к области производства деталей бурового нефтегазового оборудования, в частности цилиндровых втулок бурового насоса из стали Х12МФЛ, работающих в условиях абразивного износа, коррозионного воздействия и высоких переменных давлениях.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности. Способ осуществляют вальцеваним полотна пилы роликами по заданным радиальным направлениям с образованием радиальных ребер, разделяющих полотно пилы на секторы, ребра формируются с опережающим индукционным локальным нагревом материала полотна в зоне перед фронтом рабочей поверхности ролика до состояния пластификации материала.

Изобретение относится к автоматизированному лазерному технологическому комплексу для термоупрочнения детали. Комплекс снабжен разборным кабинетным ограждением зоны обработки детали, имеющим двери раздвижные Г- образной формы для доступа в зону обработки детали и загрузки деталей, и шарнирную дверь для обеспечения доступа при обслуживании лазера.

Группа изобретений относится к устройствам для термической обработки и способам для термической обработки. Устройство содержит устройство для подачи термически обрабатываемой детали далее в направлении подачи вдоль линии прохождения термически обрабатываемой детали, нагревательное устройство, включающее нагревательную катушку, расположенную после устройства подачи в направлении подачи, и окружающее линию прохождения, охлаждающее устройство, которое расположено рядом с нагревательной катушкой так, что отсутствует зазор с нагревательной катушкой, после нее в направлении подачи и окружающее линию прохождения, устройство подачи газа, которое расположено перед нагревательной катушкой в направлении подачи, непосредственно соединяется с нагревательной катушкой и окружает линию прохождения, и которое включает в себя множество газовых отделений, образующихся за счет внутреннего разделения устройства подачи газа в направлении подачи детали и дополнительно содержащее эластичный герметизирующий элемент на краю отверстия, окружающего линию прохождения, предусмотренного в стенке, разделяющей множество газовых отделений устройства подачи газа.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения качества закалки деталей предусмотрена система закаливания разбрызгиванием с одним или несколькими разбрызгивающими закалочными кольцами, которые выпускают управляемый объем разбрызгиваемой закалочной среды на обрабатываемую деталь, пропускаемую через закалочные кольца.

Изобретение относится к способу формирования упрочненного приповерхностного слоя в процессе лазерной резки деталей из листовых легированных сталей. Осуществляют газодинамическое воздействие на зону реза потоком лазерного излучения в инфракрасной области спектра.

Изобретение относится к способу и устройству для термической обработки и упрочнения объектов сложной формы, таких как коленчатые валы. Для повышения качества обработки объектов сложной формы способ включает стадии проецирования пучка (1) энергии, такого как лазерный пучок, на поверхность объекта (1000), приведения в действие сканера (2) для повторяемого сканирования пучком (1) с целью перемещения первичного пятна (11) в соответствии с первым маршрутом сканирования для формирования на объекте действующего пятна (12) и перемещения указанного действующего пятна (12) относительно поверхности объекта (1000).

Группа изобретений относится к изготовлению конструктивных элементов из дуплексной стали с аустенитной фазой в форме зерен, включенной в ферритную матрицу. Порошкообразный исходный материал, изготовленный из дуплексной стали и содержащий аустенитную и ферритную фазы и дополнительные легирующие элементы, слоями наносят на носитель, каждый отдельный слой подвергают воздействию лазерного пучка и отверждают с обеспечением постепенного формирования конструктивного элемента.

Настоящее изобретение относится к способу закалки под прессом для получения детали из листовой углеродистой стали, детали, полученной указанным способом и применению упомянутой детали для изготовления автомобильного транспортного средства. Упомянутый способ включает следующие стадии: получение листовой углеродистой стали с нанесенным барьерным предварительным покрытием, содержащим никель и хром, причем массовое соотношение NiCr находится в диапазоне от 1,5 до 9, резка листовой углеродистой стали с нанесенным покрытием для получения заготовки, термическая обработка заготовки, перевод заготовки в прессовый штамп, горячая формовка заготовки для получения детали, охлаждение детали для получения в стали микроструктуры, являющейся мартенситной или мартенситно-бейнитной или образованной из по меньшей мере 75 равноосного феррита, от 5 до 20 мартенсита и бейнита в количестве, меньшем или равном 10. Обеспечивается получение детали из листовой углеродистой стали, в которой предотвращено адсорбирование водорода в листовую углеродистую сталь. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Наверх