專利名稱：金屬帶材的熱處理方法以及以這種方式生產(chǎn)的帶材的制作方法
金屬帶材的熱處理方法以及以這種方式生產(chǎn)的帶材本發(fā)明涉及金屬帶材的熱處理方法，該方法提供在帶材的寬度上不同的機械性能。本發(fā)明還涉及依照該方法生產(chǎn)的帶材。鋼帶材通常在軋制后經(jīng)受連續(xù)退火過程，從而向該帶材提供期望的機械性能。在退火之后，可通過例如熱浸鍍鋅對帶材進行涂覆和/或進行光整冷軋以便向帶材提供期望的表面性能。通過如下方式進行退火以一定的加熱速率加熱帶材，將帶材保持在一定的最高溫度(top temperature)下持續(xù)特定的保持時間，和以一定的冷卻速率冷卻帶材。為了ー些目的，在帶材冷卻期間，保持溫度恒定持續(xù)一定時間段以便將帶材過時效。這種常規(guī)的連續(xù)退火過程為帶材提供在帶材長度和寬度上恒定的機械性能。將該帶材切割成坯料，例如用于汽車エ業(yè)。為了某些目的，最常見是汽車エ業(yè)中的目的，需要坯料具有機械性能不同的截面。 此類坯料是通過如下方式常規(guī)制成生產(chǎn)具有不同機械性能的兩個以上的帶材，從這些帶材切割出坯料零件并且將兩個以上的具有不同機械性能的坯料零件焊接在一起從而形成單ー坯料。還可以將這些帶材焊接在一起并然后從組合的帶材切割出坯料。以這種方式，可形成用于白車身(body-in-white)的零件,例如該零件在一端的機械性能不同于另一端的機械性能。然而，這些所謂的定制焊接坯料的缺點是由于焊接期間的加熱從而焊縫形成特殊的區(qū)域，由此在例如坯料的成型步驟期間使坯料劣化。日本專利申請JP2001011541A提供了ー種提供壓カ成型用的定制鋼帶材的方法，其中機械性能在帶材的寬度上不同。根據(jù)第一種選擇，當鋼帶材離開連續(xù)退火爐時通過在帶材的寬度上改變冷卻速率使機械性能在帶材寬度上變化。作為第二種選擇，該日本專利申請?zhí)岬酵ㄟ^在帶材寬度上調(diào)節(jié)滲氮或滲碳的量來改變在帶材寬度上的機械性能。根據(jù)該日本專利申請的第三種選擇是使用在帶材寬度上具有兩種以上的板厚度的鋼帶材。根據(jù)日本專利申請JP2001011541A的這些選擇具有ー些缺點。所述第三種選擇僅當帶材厚度在帶材寬度上對稱時才是可能的。使用滲氮或滲碳的第二種選擇不適合于鋼鐵エ業(yè)中目前要求的快速處理?？紤]該文獻中給出的實施例，所述第一種選擇僅提供有限的機械性能變化。本發(fā)明的ー個目的是提供一種帶材的熱處理方法，該方法在帶材的寬度上提供機械性能的變化，該方法能夠以經(jīng)濟的速率進行。本發(fā)明的另ー個目的是提供一種帶材的熱處理方法，該方法在帶材的寬度上提供機械性能的變化，該方法使得寬泛的機械性能變化可行。本發(fā)明的又ー個目的是提供一種帶材的熱處理方法，該方法在帶材的寬度上提供機械性能的變化，其中使用現(xiàn)有技術(shù)中提供的處理方法之外的其它處理方法。本發(fā)明的目的還在于提供機械性能在帶材寬度上不同的帶材。利用ー種提供在帶材寬度上不同的機械性能的金屬帶材熱處理方法實現(xiàn)了本發(fā)明的ー個或多個目的，其中在連續(xù)退火過程期間帶材被加熱并冷卻并且任選地過時效，其特征在于該過程中的至少一種下列參數(shù)在帶材寬度上不同_加熱速率-最高溫度-最高溫度保持時間-在最高溫度后的冷卻軌線(trajectory)或者當進行過時效時，過程中的至少一種下列參數(shù)在帶材寬度上不同_加熱速率 -最高溫度-最高溫度保持時間-在最高溫度后的冷卻軌線-過時效溫度-過時效溫度保持時間-在過時效之前的最低冷卻溫度-達到過時效溫度的再加熱速率并且其中，在最高溫度之后的冷卻軌線中的至少一個遵循非線性的溫度時間路徑。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)當每種上述參數(shù)單獨或者組合給出在帶材寬度上不同的值時，每種上述參數(shù)單獨或者組合也導致在該帶材上不同的機械性能。本發(fā)明因此提供了用于獲得機械性能在帶材寬度上變化的帶材的多種方法，并且本發(fā)明使得能夠在帶材的寬度上定制帶材的機械性能，準確地符合于使用定制坯料的帶材最終用戶的愿望，例如使用此類坯料來形成白車身零件的汽車制造商。非線性溫度-時間路徑是指在冷卻軌線的開始(高于200 0C )之后不久有目的地改變冷卻速率。根據(jù)一種優(yōu)選實施方案，最高溫度在帶材的兩個或更多個寬度區(qū)域上是不同的，并且任選地在最高溫度保持時間之后冷卻軌線在帶材的這兩個或更多個寬度區(qū)域上也是不同的。熱處理的最高溫度對帶材的機械性能具有強烈影響，并且因此非常適合于在不同的帶材寬度區(qū)域中提供不同的機械性能。在最高溫度保持時間之后的冷卻軌線可增加這種影響,如上所示。優(yōu)選地，在至少一個寬度區(qū)域中的最高溫度介于Acl溫度和Ac3溫度之間，且至少一個其它寬度區(qū)域中的最高溫度是高于Ac3溫度。使用這些溫度范圍提供了機械性能的強烈變化。作為替代，在至少一個寬度區(qū)域中的最高溫度低于Acl溫度，且在至少一個另外的寬度區(qū)域中的最高溫度介于Acl溫度和Ac3溫度之間。使用這種替代方案還是上述優(yōu)選方案當然取決于金屬類型以及將使用其的目的。根據(jù)一種替代方案，在至少一個寬度區(qū)域中的最高溫度高于Ac3溫度，并且在至少一個另外的寬度區(qū)域中的最高溫度低于Acl溫度。對于這種替代方案，上述同樣適用。根據(jù)另一替代方案，在至少兩個寬度區(qū)域中的最高溫度介于Acl溫度和Ac3溫度之間，并且在這兩個寬度區(qū)域中的所述兩個最高溫度之間存在至少20°C的溫度差。使用這種替代方案還是上述可能方案之一同樣取決于所用鋼的類型以及將使用該帶材的目的。根據(jù)另一優(yōu)選實施方案，在帶材的兩個或更多個寬度區(qū)域上的冷卻軌線是不同的,并且所述冷卻軌線中至少之一依從非線性的溫度-時間路徑。這意味著例如在ー個寬度區(qū)域中冷卻速率在第一冷卻段(stretch)之后從5°C /s變?yōu)?0°C /s，而另ー寬度區(qū)域從開始以40°C /s冷卻。根據(jù)ー種優(yōu)選實施方案，進行過時效步驟，過時效溫度在帶材的兩個或更多個寬度區(qū)域上是不同的，和/或過時效之前的最低冷卻溫度在帶材的這兩個或更多寬度上是不同的。以這種方式使用過時效處理步驟以便在金屬帶材的寬度區(qū)域上改變機械性能。通常，將不同的過時效溫度與不同的最高溫度結(jié)合使用。根據(jù)這種實施方案，過時效溫度保持時間優(yōu)選為10-1000秒，且更優(yōu)選過時效溫度保持時間在帶材的兩個或更多個寬度區(qū)域上是不同的。這種措施提供了在帶材寬度區(qū)域上改變機械性能的精確方式。根據(jù)另ー優(yōu)選實施方案，加熱速率和/或達到過時效溫度的再加熱速率在帶材的兩個或更多個寬度區(qū)域上是不同的。通常與其它參數(shù)結(jié)合，所述加熱速率提供了改變機械性能的良好方式。 根據(jù)ー種特定實施方案，過程中的至少ー種參數(shù)在帶材寬度的至少一部分上逐漸變化。以這種方式，機械性能也可在帶材寬度上逐漸變化，這對于由此類帶材切出的坯料制成的零件而言是非常有利的。這種逐漸變化的性能不能由定制的焊接坯料提供。在大多數(shù)情形中帶材是鋼帶材，優(yōu)選是具有HSLA、DP或TRIP鋼的組成的鋼帶材。然而，根據(jù)本發(fā)明的方法也能用于鋁帶材。根據(jù)另ー優(yōu)選實施方案，在帶材寬度上不同的所述至少一種參數(shù)在帶材處理期間的至少ー個時刻發(fā)生數(shù)值改變。根據(jù)另ー優(yōu)選實施方案，選擇至少ー種其它參數(shù)以便在帶材處理期間的至少ー個時刻于帶材寬度上不同。以這些方式，帶材的機械性能也可在帶材長度上變化，因此在ー個帶材中，產(chǎn)生在帶材長度上具有不同的變化性能的兩段或更多段。當制備的帶材長數(shù)百米并且僅需要制備相對少系列的零件時這是有利的。本發(fā)明還涉及依照上文所述的方法制造的、機械性能在帶材寬度上不同的帶材。將參照四個實施例闡述本發(fā)明，其中在附圖
中示出了溫度-時間循環(huán)和定制退火帶材的示意性區(qū)域分布。圖I顯示了對帶材的不同寬度區(qū)域使用高于Acl的不同最高溫度的鋼帶材的定制退火的實施例。圖2顯示了對帶材的不同寬度區(qū)域使用不同最高溫度的鋼帶材的定制退火的實施例，ー個最高溫度低于Acl且另ー個高于Acl。圖3顯示了對帶材的至少ー個寬度區(qū)域使用變化的冷卻速率的鋼帶材定制退火的實施例。圖4顯示了使用不同的中間保持溫度或過時效溫度的鋼帶材定制退火的實施例。作為第一實施例制備定制退火的帶材，其中將不同的寬度區(qū)域加熱到不同的最高溫度，所述最高溫度均高于Acl溫度。汽車エ業(yè)的ー些部件需要不同量的可成形性，其可適當?shù)赜每傃由炻蕘砻枋?。實現(xiàn)不同量的總延伸率的ー種方式是通過產(chǎn)生變化的雙相顯微組織，其中在鐵素體基質(zhì)中具有不同體積分數(shù)的馬氏體。增加馬氏體的體積分數(shù)會提高強度并降低總延伸率?？赏ㄟ^加熱至不同的最高溫度來產(chǎn)生所述不同體積分數(shù)的鐵素體-馬氏體，如圖Ia所示。圖Ib中所示的實施例是對于白車身中的車頂彎梁(roof bow)定制退火的鋼帶材。存在三個區(qū)域(不包括過渡區(qū))，其中兩個外部區(qū)域具有相同的溫度-時間循環(huán)而中間區(qū)域不同。L代表帶材的長度方向。所述外部區(qū)域(Al和A2)需要較高的延性并因此被加熱到約780°C的最高溫度持續(xù)30秒，而中心區(qū)域(B)被加熱到更高的溫度830°C持續(xù)30秒。不同的最高溫度在溫度-時間循環(huán)結(jié)束時產(chǎn)生不同的奧氏體量。在最高溫度下進行加熱之后，以30°C /s的速率將整個帶材冷卻到低于200°C，并且隨后自然冷卻。圖Ib中的虛線形狀顯示了有待從帶材切出的坯料的形式，其將被用于形成部件。下表I中給出了實施例材料的化學組成并且表2中給出了上述處理之后的性能。表I
權(quán)利要求
1.金屬帶材熱處理方法，該方法提供在帶材寬度上不同的機械性能，其中在連續(xù)退火過程期間將該帶材加熱并冷卻并且任選地過時效，其特征在于該過程中的至少一種下列參數(shù)在帶材寬度上不同 -加熱速率 -最高溫度 -最高溫度保持時間 -在最高溫度后的冷卻軌線 或者當進行過時效時，過程中的至少一種下列參數(shù)在帶材寬度上不同 -加熱速率 -最高溫度 -最高溫度保持時間 -在最高溫度后的冷卻軌線 -過時效溫度 -過時效溫度保持時間 -在過時效之前的最低冷卻溫度 -達到過時效溫度的再加熱速率 并且其中，在最高溫度之后的冷卻軌線中的至少一個遵循非線性的溫度-時間路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中最高溫度在帶材的兩個或更多個寬度區(qū)域上是不同的，并且任選地在最高溫度保持時間之后的冷卻軌線在帶材的這兩個或更多個寬度區(qū)域上也是不同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中在至少一個寬度區(qū)域中的最高溫度介于Acl溫度和Ac3溫度之間，并且至少Iv其它覽度區(qū)域中的取聞溫度聞于Ac3溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中在至少一個寬度區(qū)域中的最高溫度低于Acl溫度，且在至少一個另外的寬度區(qū)域中的最高溫度介于Acl溫度和Ac3溫度之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中在至少一個寬度區(qū)域中的最高溫度高于Ac3溫度，并且在至少一個另外的寬度區(qū)域中的最高溫度低于Acl溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中在至少兩個寬度區(qū)域中的最高溫度介于Acl溫度和Ac3溫度之間，并且在這兩個最高溫度之間存在至少20°C的溫度差。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中在帶材的兩個或更多個寬度區(qū)域上冷卻軌線是不同的，并且所述冷卻軌線中的至少一個遵循非線性的溫度-時間路徑。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中進行過時效步驟，過時效溫度在帶材的兩個或更多個寬度區(qū)域上是不同的，和/或在過時效之前的最低冷卻溫度在帶材的這兩個或更多個寬度上是不同的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中過時效溫度保持時間為10-1000秒，過時效溫度保持時間在帶材的兩個或更多個寬度區(qū)域上優(yōu)選是不同的。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中加熱速率和/或達到過時效溫度的再加熱速率在帶材的兩個或更多個寬度區(qū)域上是不同的。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述過程中的至少一種參數(shù)在帶材寬度的至少 一部分上逐漸變化。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中所述帶材是鋼帶材，優(yōu)選是具有HSLA、DP或TRIP鋼的組成的鋼帶材。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中在帶材寬度上不同的所述至少一種參數(shù)在帶材處理期間的至少一個時刻發(fā)生數(shù)值改變。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中選擇至少一種其它參數(shù)以便在帶材處理期間的至少一個時刻在帶材寬度上不同。
15.帶材，該帶材具有在帶材寬度上不同的機械性能，該帶材是依照前述權(quán)利要求任一項所述的方法制造的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬帶材熱處理方法，該方法提供在帶材寬度上不同的機械性能，其中在連續(xù)退火過程期間帶材被加熱并冷卻并且任選地過時效。根據(jù)本發(fā)明，所述過程中的至少一種下列參數(shù)在帶材寬度上不同加熱速率；最高溫度；最高溫度保持時間；在最高溫度后的冷卻軌線，或者當進行過時效時，過程中的至少一種下列參數(shù)在帶材寬度上不同加熱速率；最高溫度；最高溫度保持時間；在最高溫度后的冷卻軌線；過時效溫度；過時效溫度保持時間；在過時效之前的最低冷卻溫度；達到過時效溫度的再加熱速率，并且其中所述冷卻軌線中的至少一個遵循非線性的溫度時間路徑。本發(fā)明還涉及如此制造的帶材。
文檔編號C22C38/04GK102770565SQ201180007326
公開日2012年11月7日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者S·賽羅托 申請人:塔塔鋼鐵荷蘭科技有限責任公司