高强度梯度钢的制作方法

本公开涉及高强度钢领域，尤其涉及一种高强度梯度钢及其形成方法。

背景技术：

1、本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

2、钢组件普遍存在于各种行业和应用中，包括一般制造、建筑设备、汽车或其它运输行业、家庭或工业结构等。例如，钢组件通常用于形成承载组件，例如门梁，其通常需要高强度材料。合意的是不断改进钢组件的可成形性、弯曲性、扩孔性、可涂覆性、焊缝韧性、焊接过程中涂层钢的液体金属脆性和/或耐撞性。

技术实现思路

1、本部分提供了本公开的一般概述，并不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。

2、本公开提供了一种高强度梯度钢及其形成方法，所述高强度梯度钢包括具有高极限拉伸强度的中心高残留奥氏体层，其设置在具有较小极限拉伸强度的一个或多个其它层之间。

3、在各个方面，本公开提供了一种梯度钢，其包括第一层、第二层和第三层。例如，第一层可以具有第一表面和与第一表面平行的第二表面，并且可以以第一体积包含铁素体相。第二层可以邻近第一层的第一表面设置，并且第三层可以邻近第一层的第二表面设置。第二层和第三层可各自以大于第一体积的第二体积包含铁素体相。

4、在一个方面，梯度钢还可以包括第四层和第五层。例如，第四层可以邻近第二层的背离第一层的表面设置，并且第五层可以邻近第三层的背离第一层的表面设置。第四层和第五层可各自以大于第二体积的第三体积包含铁素体相。

5、在一个方面，梯度钢还可以包括第六层和第七层。例如，第六层可以邻近第四层的背离第一层的表面设置，并且第七层可以邻近第五层的背离第一层的表面设置。第六层和第七层可各自以大于第三体积的第四体积包含铁素体相。

6、在一个方面，第一体积可小于或等于约5体积％，第二体积可大于或等于约30体积％至小于或等于约40体积％，第三体积可大于或等于约70体积％至小于或等于约90体积％，并且第四体积可以为约100体积％。

7、在一个方面，第一层还可包含贝氏体/回火马氏体相和残留奥氏体相。第一层可包含大于或等于约50体积％至小于或等于约70体积％的贝氏体/回火马氏体相以及大于或等于约15体积％至小于或等于约30体积％的残留奥氏体相。

8、在一个方面，第一层还可包含马氏体相。例如，第一层可包含小于或等于约5体积％的马氏体相。

9、在一个方面，第一层的极限拉伸强度可以大于第二层、第三层、第四层、第五层、第六层和第七层的极限拉伸强度。

10、在一个方面，第一层可包含大于或等于约0.2重量％至小于或等于约0.5重量％的碳，大于或等于约1.5重量％至小于或等于约5重量％的锰，大于或等于约1重量％至小于或等于约3重量％的硅，大于或等于约0.1重量％至小于或等于约1.5重量％的铝，且余量为铁。

11、在一个方面，第二层和第三层还可包含马氏体相。例如，第二层和第三层可各自包含大于或等于约30体积％至小于或等于约40体积％的马氏体相。

12、在一个方面，第二层和第三层还可包含贝氏体/回火马氏体相和残留奥氏体相。第二层和第三层可各自包含小于或等于约20体积％的贝氏体/回火马氏体相和小于或等于约5体积％的残留奥氏体相。

13、在一个方面，第二层和第三层可各自包含小于或等于约0.15重量％的碳，大于或等于约1重量％至小于或等于约2重量％的锰，大于或等于约0.2重量％至小于或等于约1重量％的硅，大于或等于约0.1重量％至小于或等于约0.5重量％的铝，且余量为铁。

14、在一个方面，第四层和第五层还可包含马氏体相。例如，第四层和第五层可包含大于或等于约10体积％至小于或等于约30体积％的马氏体相。

15、在一个方面，第四层和第五层可各自包含小于或等于约0.1重量％的碳，大于或等于约0.5重量％至小于或等于约1.5重量％的锰，大于或等于约0.1重量％至小于或等于约0.5重量％的硅，大于或等于约0.1重量％至小于或等于约0.5重量％的铝，且余量为铁。

16、在一个方面，第六层和第七层可各自具有大于第一层、第二层、第三层、第四层和第五层的总伸长率的总伸长率。

17、在一个方面，第六层和第七层可各自包含小于或等于约0.02重量％的碳，小于或等于约0.5重量％的锰，小于或等于约0.1重量％的硅，小于或等于约0.1重量％的铝，且余量为铁。

18、在一个方面，梯度钢的总厚度可以由t表示，其中第一层可以具有约0.6(t)的平均厚度，第二层和第三层可以具有约0.2(t)的平均厚度，第四层和第五层可以具有约0.15(t)的平均厚度，并且第六层和第七层可以具有约0.05(t)的平均厚度。

19、在各个方面，本公开提供了一种梯度钢。梯度钢可包括具有第一表面的中心高残留奥氏体层，邻近中心高残留奥氏体层的第一表面设置的第一低残留奥氏体层，邻近中心高残留奥氏体层的第二表面设置的第二低残留奥氏体层，邻近第一低残留奥氏体层的背离中心高残留奥氏体层的表面设置的第一贫化学成分低马氏体层，邻近第二低残留奥氏体层的背离中心高残留奥氏体层的表面设置的第二贫化学成分低马氏体层，邻近第一贫化学成分低马氏体层的背离中心高残留奥氏体层的表面设置的第一铁素体层，以及邻近第二贫化学成分低马氏体层的背离中心高残留奥氏体层的表面设置的第二铁素体层。中心高残留奥氏体层可包含第一量的碳。第一低残留奥氏体层和第二低残留奥氏体层可各自包含第二量的碳，其中第二量的碳小于第一量的碳。第一贫化学成分低马氏体层和第二贫化学成分低马氏体层可各自包含第三量的碳，其中第三量的碳小于第二量的碳。第一铁素体层和第二铁素体层可各自包含第四量的碳，其中第四量的碳小于第三量的碳。

20、在一个方面，中心高残留奥氏体层可包含贝氏体/回火马氏体相和残留奥氏体相。例如，中心高残留奥氏体层可包含大于或等于约50体积％至小于或等于约70体积％的贝氏体/回火马氏体相以及大于或等于约15体积％至小于或等于约30体积％的残留奥氏体相。

21、在一个方面，第一低残留奥氏体层和第二低残留奥氏体层可各自以第一铁素体体积包含铁素体相，第一贫化学成分低马氏体层和第二贫化学成分低马氏体层可各自以第二铁素体体积包含铁素体相，并且第一铁素体层和第二铁素体层可各自以第三铁素体体积包含铁素体相，其中第三铁素体体积大于第二铁素体体积，并且第二铁素体体积大于第一铁素体体积。

22、在各个方面，本公开提供了一种梯度钢。梯度钢可包括具有第一表面和与第一表面平行的第二表面的中心高残留奥氏体层，邻近第一层的第一表面设置的第一低残留奥氏体层，邻近第一层的第二表面设置的第二低残留奥氏体层，邻近第一低残留奥氏体层的背离中心高残留奥氏体层的表面设置的第一贫化学成分低马氏体层，邻近第二低残留奥氏体层的背离中心高残留奥氏体层的表面设置的第二贫化学成分低马氏体层，邻近第一贫化学成分低马氏体层的背离中心高残留奥氏体层的表面设置的第一铁素体层，以及邻近第二贫化学成分低马氏体层的背离中心高残留奥氏体层的表面设置的第二铁素体层。第一层可包含大于或等于约50体积％至小于或等于约70体积％的贝氏体/回火马氏体相体积以及大于或等于约15体积％至小于或等于约30体积％的残留奥氏体相体积。第一低残留奥氏体层和第二低残留奥氏体层可各自包含大于或等于约30体积％至小于或等于约40体积％的第一铁素体相体积以及大于或等于约30体积％至小于或等于约40体积％的第一马氏体相体积。第一贫化学成分低马氏体层和第二贫化学成分低马氏体层可各自包含大于或等于约70体积％至小于或等于约90体积％的第二铁素体相体积和大于或等于约90体积％的第二马氏体相体积。第一铁素体层和第二铁素体层各自包含约100体积％的第三铁素体相体积。

23、本公开提供了以下方案：

24、方案1.一种梯度钢，其包括：

25、第一层，其具有第一表面和与所述第一表面平行的第二表面，所述第一层以第一体积包含铁素体相；

26、第二层，其邻近所述第一层的第一表面设置；和

27、第三层，其邻近所述第一层的第二表面设置，所述第二层和第三层各自以大于所述第一体积的第二体积包含铁素体相。

28、方案2.根据方案1所述的梯度钢，其中所述梯度钢还包括：

29、第四层，其邻近所述第二层的背离所述第一层的表面设置；和

30、第五层，其邻近所述第三层的背离所述第一层的表面设置，所述第四层和第五层各自以大于所述第二体积的第三体积包含铁素体相。

31、方案3.根据方案2所述的梯度钢，其中所述梯度钢还包括：

32、第六层，其邻近所述第四层的背离所述第一层的表面设置；和

33、第七层，其邻近所述第五层的背离所述第一层的表面设置，所述第六层和第七层各自以大于所述第三体积的第四体积包含铁素体相。

34、方案4.根据方案3所述的梯度钢，所述第一体积小于或等于约5体积％，所述第二体积大于或等于约30体积％至小于或等于约40体积％，所述第三体积大于或等于约70体积％至小于或等于约90体积％，并且所述第四体积为约100体积％。

35、方案5.根据方案4所述的梯度钢，其中所述第一层还包含贝氏体/回火马氏体相和残留奥氏体相，所述第一层包含大于或等于约50体积％至小于或等于约70体积％的贝氏体/回火马氏体相和大于或等于约15体积％至小于或等于约30体积％的残留奥氏体相。

36、方案6.根据方案5所述的梯度钢，其中所述第一层还包含马氏体相，所述第一层包含小于或等于约5体积％的马氏体相。

37、方案7.根据方案5所述的梯度钢，其中所述第一层的极限抗拉强度大于所述第二层、第三层、第四层、第五层、第六层和第七层的极限抗拉强度。

38、方案8.根据方案5所述的梯度钢，其中所述第一层包含：

39、大于或等于约0.2重量％至小于或等于约0.5重量％的碳；

40、大于或等于约1.5重量％至小于或等于约5重量％的锰；

41、大于或等于约1重量％至小于或等于约3重量％的硅；

42、大于或等于约0.1重量％至小于或等于约1.5重量％的铝；和

43、余量为铁。

44、方案9.根据方案4所述的梯度钢，其中所述第二层和第三层还包含马氏体相，所述第二层和第三层各自包含大于或等于约30体积％至小于或等于约40体积％的马氏体相。

45、方案10.根据方案9所述的梯度钢，其中所述第二层和第三层还包含贝氏体/回火马氏体相和残留奥氏体相，所述第二层和第三层各自包含小于或等于约20体积％的贝氏体/回火马氏体相和小于或等于约5体积％的残留奥氏体相。

46、方案11.根据方案9所述的梯度钢，其中所述第二层和第三层各自包含：

47、小于或等于约0.15重量％的碳；

48、大于或等于约1重量％至小于或等于约2重量％的锰；

49、大于或等于约0.2重量％至小于或等于约1重量％的硅；

50、大于或等于约0.1重量％至小于或等于约0.5重量％的铝；和

51、余量为铁。

52、方案12.根据方案4所述的梯度钢，其中所述第四层和第五层还包含马氏体相，所述第四层和第五层包含大于或等于约10体积％至小于或等于约30体积％的马氏体相。

53、方案13.根据方案12所述的梯度钢，其中所述第四层和第五层各自包含：

54、小于或等于约0.1重量％的碳；

55、大于或等于约0.5重量％至小于或等于约1.5重量％的锰；

56、大于或等于约0.1重量％至小于或等于约0.5重量％的硅；

57、大于或等于约0.1重量％至小于或等于约0.5重量％的铝；和

58、余量为铁。

59、方案14.根据方案4所述的梯度钢，其中所述第六层和第七层各自的总伸长率大于所述第一层、第二层、第三层、第四层和第五层的总伸长率。

60、方案15.根据方案4所述的梯度钢，其中所述第六层和第七层包含：

61、小于或等于约0.02重量％的碳；

62、小于或等于约0.5重量％的锰；

63、小于或等于约0.1重量％的硅；

64、小于或等于约0.1重量％的铝；和

65、余量为铁。

66、方案16.根据方案4所述的梯度钢，其中所述梯度钢的总厚度由t表示，所述第一层具有约0.6(t)的平均厚度，所述第二层和第三层具有约0.2(t)的平均厚度，所述第四层和第五层具有约0.15(t)的平均厚度，并且所述第六层和第七层具有约0.05(t)的平均厚度。

67、方案17.一种梯度钢，其包括：

68、中心高残留奥氏体层，其具有第一表面和与所述第一表面平行的第二表面，所述中心高残留奥氏体层包含第一量的碳；

69、第一低残留奥氏体层，其邻近所述中心高残留奥氏体层的中心高残留奥氏体表面设置；

70、第二低残留奥氏体层，其邻近所述中心高残留奥氏体层的第二表面设置，其中所述第一低残留奥氏体层和第二低残留奥氏体层各自包含第二量的碳，所述第二量的碳小于所述第一量的碳；

71、第一贫化学成分低马氏体层，其邻近所述第一低残留奥氏体层的背离所述中心高残留奥氏体层的表面设置；

72、第二贫化学成分低马氏体层，其邻近所述第二低残留奥氏体层的背离所述中央高残留奥氏体层的表面设置，其中所述第一贫化学成分低马氏体层和所述第二贫化学成分低马氏体层各自包含第三量的碳，所述第三量的碳小于所述第二量的碳；

73、第一铁素体层，其邻近所述第一贫化学成分低马氏体层的远离所述中心高残留奥氏体层的表面设置；和

74、第二铁素体层，其邻近所述第二贫化学成分低马氏体层的背离所述中心高残留奥氏体层的表面设置，其中所述第一铁素体层和所述第二铁素体层各自包含第四量的碳，所述第四量的碳小于所述第三量的碳。

75、方案18.根据方案17所述的梯度钢，其中所述中心高残留奥氏体层包含贝氏体/回火马氏体相和残留奥氏体相，所述中心高残留奥氏体层包含大于或等于约50体积％至小于或等于约70体积％的贝氏体/回火马氏体相，和大于或等于约15体积％至小于或等于约30体积％的残留奥氏体相。

76、方案19.根据方案17所述的梯度钢，其中所述第一低残留奥氏体层和第二低残留奥氏体层各自以第一铁素体体积包含铁素体相，所述第一贫化学成分低马氏体层和第二贫化学成分低马氏体层各自以第二铁素体体积包含铁素体相，并且所述第一铁素体层和第二铁素体层各自以第三铁素体体积包含铁素体相，其中所述第三铁素体体积大于所述第二铁素体体积，并且所述第二铁素体体积大于所述第一铁素体体积。

77、方案20.一种梯度钢，其包括：

78、中心高残留奥氏体层，其具有第一表面和与所述第一表面平行的第二表面，所述中心高残留奥氏体层包含大于或等于约50体积％至小于或等于约70体积％的贝氏体/回火马氏体相体积和大于或等于约15体积％至小于或等于约30体积％的残留奥氏体相体积；

79、第一低残留奥氏体层，其邻近所述中心高残留奥氏体层的第一表面设置；

80、第二低残留奥氏体层，其邻近所述中心高残留奥氏体层的第二表面设置，其中所述第一低残留奥氏体层和第二低残留奥氏体层各自包含大于或等于约30体积％至小于或等于约40体积％的第一铁素体相体积和大于或等于约30体积％至小于或等于约40体积％的第一马氏体相体积；

81、第一贫化学成分低马氏体层，其邻近所述第一低残留奥氏体层的背离所述中心高残留奥氏体层的表面设置；

82、第二贫化学成分低马氏体层，其邻近所述第二低残留奥氏体层的背离所述中央高残留奥氏体层的表面设置，其中所述第一贫化学成分低马氏体层和所述第二贫化学成分低马氏体层各自包含大于或等于约70体积％至小于或等于约90体积％的第二铁素体相体积和大于或等于约90体积％的第二马氏体相体积；

83、第一铁素体层，其邻近所述第一贫化学成分低马氏体层的背离所述中心高残留奥氏体层的表面设置；和

84、第二铁素体层，其邻近所述第二贫化学成分低马氏体层的背离所述中心高残留奥氏体层的表面设置，其中所述第一铁素体层和所述第二铁素体层各自包含约100体积％的第三铁素体相体积。

85、从本文提供的描述中，进一步的适用领域将变得显而易见。本技术实现要素：中的描述和具体实例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。