DE102017212814B4

DE102017212814B4 - Laser point hardening

Info

Publication number: DE102017212814B4
Application number: DE102017212814.3A
Authority: DE
Inventors: Mark Anthony Harris; Bozdar BRKOVIC; Michael Haddad
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2037-07-27
Also published as: DE102017212814A1; CN107881294A; US20180094334A1

Abstract

Stahlkomponente (10), die umfasst:
ein Stahlsubstrat (12) mit einem Volumenbereich (14) und einer Stahlsubstratoberfläche (16), und
eine Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen (18), die an der Stahlsubstratoberfläche (16) angeordnet sind, wobei die Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen (18) einen höheren Martensitgehalt aufweist als der Volumenbereich (14), wobei die Mitten von benachbarten lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen (18) in der Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen (18) durch einen Trennungsabstand von 0,5 bis 5 mm voneinander getrennt sind, wobei wenigstens ein Teil aus der Vielzahl von Martensit-angereicherten lokalisierten Bereichen (18) in einer rechtwinkligen Anordnung oder in einer hexagonalen Anordnung angeordnet ist.

Steel component (10) comprising:
a steel substrate (12) with a volume region (14) and a steel substrate surface (16), and
a plurality of localized martensite-enriched areas (18) disposed on the steel substrate surface (16), the plurality of localized martensite-enriched areas (18) having a higher martensite content than the volume area (14), the centers of adjacent ones localized martensite-enriched areas (18) in the plurality of localized martensite-enriched areas (18) are separated from one another by a separation distance of 0.5 to 5 mm, at least part of the plurality of martensite-enriched localized areas (18) is arranged in a rectangular arrangement or in a hexagonal arrangement.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Gemäß wenigstens einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Stahlkomponenten, die mittels eines Laserpunkts gehärtet werden.In at least one aspect, the present invention relates to steel components that are hardened by means of a laser spot.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Es ist bekannt, dass Kraftfahrzeuge eine große Anzahl von Komponenten aus Metall und insbesondere Stahl enthalten. Derartige Komponenten werden verwendet, weil Metall einfach zu Kraftfahrzeugteilen geformt werden kann und eine angemessene Festigkeit bietet. Kraftfahrzeughersteller müssen sich jedoch bemühen, das Gewicht von Fahrzeugen zu reduzieren, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Deshalb ist eine Reduktion der Dicke von Metallkomponenten wünschenswert. Mit der Dickenreduktion wird jedoch unter Umständen auch die Steifigkeit der Komponenten reduziert. Aus dem Dokument DE 23 37 684 A1 ist ein Verfahren zur Kurzzeithärtung von Oberflächenelementen bekannt. Ein Verfahren zur Herstellung von verschleißarmen Werkstückflächen, insbesondere von fluidgeschmierten Leichtmetall-Zylinderflächen, ist in dem Dokument DE 101 63 970 B4 offenbart.It is known that motor vehicles contain a large number of components made of metal and in particular steel. Such components are used because metal can be easily molded into automotive parts and provides adequate strength. However, automotive manufacturers must strive to reduce the weight of vehicles to improve fuel efficiency. Therefore, reducing the thickness of metal components is desirable. Thickness reduction may also reduce the rigidity of the components. From the document DE 23 37 684 A1 a method for the short-term hardening of surface elements is known. The document describes a method for producing low-wear workpiece surfaces, in particular fluid-lubricated light metal cylinder surfaces DE 101 63 970 B4 disclosed.

Es besteht dementsprechend ein Bedarf für Stahlkomponenten, die eine ausreichende Steifigkeit und gleichzeitig ein reduziertes Gewicht aufweisen.Accordingly, there is a need for steel components that have sufficient rigidity and at the same time a reduced weight.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Die vorliegende Erfindung löst eines oder mehrere Probleme aus dem Stand der Technik, indem sie in wenigstens einer Ausführungsform eine Stahlkomponente mit einer verbesserten Steifigkeit und Härte vorsieht. Die Stahlkomponente umfasst ein Stahlsubstrat mit einem Volumenbereich und einer Stahlsubstratoberfläche. Eine Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen ist an der Stahlsubstratoberfläche angeordnet. Die Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen weisen einen höheren Martensitgehalt auf als der Volumenbereich. Die Mitten von benachbarten lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen in der Vielzahl von Martensit-angereicherten lokalisierten Bereichen sind durch einen Trennungsabstand von ungefähr 0,5 bis 5 mm voneinander getrennt.The present invention solves one or more problems of the prior art by providing a steel component with improved rigidity and hardness in at least one embodiment. The steel component comprises a steel substrate with a volume area and a steel substrate surface. A variety of localized martensite enriched areas are located on the steel substrate surface. The large number of localized martensite-enriched areas have a higher martensite content than the volume area. The centers of adjacent localized martensite-enriched areas in the plurality of martensite-enriched localized areas are separated by a separation distance of approximately 0.5 to 5 mm.

In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Ausbilden der oben genannten gehärteten/versteiften Stahlkomponente vorgesehen. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Vorsehen eines Stahlsubstrats mit einem Volumenbereich und einer Stahlsubstratoberfläche. Das Stahlsubstrat wird an einer Vielzahl von Positionen der Stahlsubstratoberfläche unter Verwendung eines Laserschweißsystems, das einen Laser für das Bilden einer Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen an der Stahlsubstratoberfläche umfasst, Laserpunkt-gehärtet. Die Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen weist einen höheren Martensitgehalt auf als der Volumenbereich. Die Mitten von benachbarten lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen in der Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen sind durch einen Trennungsabstand von ungefähr 0,5 bis 5 mm voneinander getrennt. Vorteilhafterweise wird eine Erhöhung oder Verminderung der Festigkeit und Steifigkeit der Komponenten durch die Verteilung und die Größe der Laserpunktschweißungen gesteuert. Aufbauten oder Komponenten von Fahrzeugsitzen weisen eine vorhersagbare und wiederholbare Lastpfadperformanz mit einer Nullvergrößerung der Masse auf.In another embodiment, a method of forming the above hardened / stiffened steel component is provided. The method includes a step of providing a steel substrate with a volume area and a steel substrate surface. The steel substrate is laser-cured at a variety of positions on the steel substrate surface using a laser welding system that includes a laser for forming a plurality of localized martensite-enriched areas on the steel substrate surface. The variety of localized martensite enriched areas has a higher martensite content than the volume area. The centers of adjacent localized martensite-enriched areas in the plurality of localized martensite-enriched areas are separated by a separation distance of approximately 0.5 to 5 mm. An increase or decrease in the strength and rigidity of the components is advantageously controlled by the distribution and the size of the laser spot welds. Superstructures or components of vehicle seats have a predictable and repeatable load path performance with a zero increase in mass.

FigurenlisteFigure list

1A Figure 4 is a top view of a steel component with a plurality of localized martensite enriched areas arranged in a rectangular arrangement.
1B Figure 4 is a top view of a plurality of localized martensite enriched areas arranged in a hexagonal arrangement.
1C Figure 3 is a side view of a steel component having a variety of localized, martensite enriched areas.
2nd Figure 4 is a schematic view of a point laser curing system for forming a plurality of localized martensite enriched areas.
3A is a perspective view of a vehicle seat frame with steel components.
3B Figure 3 is a side view of a steel component for a vehicle seat back frame stiffened by a plurality of localized martensite enriched areas.
4th Figure 3 is a schematic view of a three point bend test system for evaluating the stiffness of steel components.
5 Fig. 3 is a graph of a bend versus normal load applied in a three-point bend test.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Im Folgenden werden Zusammensetzungen, Vorrichtungen und Verfahren derzeit bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Es ist zu beachten, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die auch durch verschiedene andere Ausführungsformen realisiert werden kann. Die hier beschriebenen spezifischen Details sind also nicht einschränkend aufzufassen, sondern lediglich als repräsentative Basis für die verschiedenen Aspekte der Erfindung und/oder als repräsentative Basis für den Fachmann, der die vorliegende Erfindung umsetzen möchte.Compositions, devices and methods of currently preferred embodiments of the present invention are described in detail below. The figures are not necessarily to scale. It should be noted that the embodiments described here are only examples of the invention, which can also be implemented by various other embodiments. The specific details described here are therefore not to be interpreted as restrictive, but merely as a representative basis for the various aspects of the invention and / or as a representative basis for the person skilled in the art who wishes to implement the present invention.

Mit Ausnahme der Beispiele oder wenn dies eigens so angegeben wird, sind alle numerischen Angaben in dieser Beschreibung in Bezug auf Materialmengen, Reaktionsbedingungen oder Verwendungsbedingungen durch das Wort „ungefähr“ modifiziert zu verstehen, um die Erfindung umfassend zu beschreiben. Eine Realisierung innerhalb der genannten Grenzen ist jedoch allgemein zu bevorzugen. Und soweit nicht anders angegeben, können bei der Nennung einer Gruppe oder Klasse von für einen bestimmten Zweck geeigneten oder bevorzugten Materialien in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung auch Mischungen von zwei oder mehr aus der Gruppe oder Klasse von Materialien in gleicher Weise geeignet sein. Die Nennung von chemischen Bestandteilen bezieht sich auf den Zeitpunkt der Hinzufügung zu einer in der Beschreibung spezifizierten Kombination und schließt keine chemischen Interaktionen zwischen den Bestandteilen der Mischung aus. Die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt auch für alle folgenden Verwendungen sowie für grammatische Variationen der zu Beginn definierten Abkürzungen. Und sofern dies nicht anders angegeben ist, wird die Messung einer Eigenschaft durch die gleiche Technik wie zuvor oder später für die gleiche Eigenschaft angegeben bestimmt.With the exception of the examples or when specifically stated so, all numerical statements in this description with regard to amounts of material, reaction conditions or conditions of use are to be understood as modified by the word “approximately” in order to fully describe the invention. However, implementation within the limits mentioned is generally preferred. Unless otherwise stated, mixtures of two or more of the group or class of materials may also be equally useful in naming a group or class of materials suitable or preferred for a particular purpose in connection with the present invention. The naming of chemical components refers to the time of addition to a combination specified in the description and does not exclude chemical interactions between the components of the mixture. The first definition of an acronym or other abbreviation also applies to all subsequent uses and to grammatical variations of the abbreviations defined at the beginning. And unless otherwise specified, the measurement of a property is determined by the same technique as previously or later for the same property.

Es ist weiterhin zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren beschränkt ist und dass die spezifischen Komponenten und/oder Bedingungen natürlich variieren können. Weiterhin dient die hier verwendete Terminologie der Verdeutlichung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ist in keiner Weise einschränkend zu verstehen.It should also be noted that the invention is not limited to the devices and methods described here and that the specific components and / or conditions can of course vary. Furthermore, the terminology used here serves to clarify certain embodiments of the present invention and is in no way to be understood as restricting.

Es ist weiterhin zu beachten, dass es sich in der vorliegenden Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen bei Formulierungen im Singular auch um jeweils mehrere Einheiten handeln kann, außer wenn dies eigens anders angegeben ist. Wenn also von einer Komponente gesprochen wird, können dies auch mehrere Komponenten sein.It should also be noted that formulations in the singular can also be multiple units in the present description and in the appended claims, unless specifically stated otherwise. If one speaks of one component, this can also be multiple components.

Das Wort „umfassen“ ist synonym zu „enthalten,“ „aufweisen“ oder „gekennzeichnet durch“ zu verstehen. Diese Wörter sind inklusive und offen zu verstehen und schließen weitere nicht genannte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.The word "comprise" is to be understood as synonymous with "contain," "exhibit" or "marked by". These words are to be understood inclusive and open and do not exclude further elements or procedural steps not mentioned.

Die Formulierung „besteht aus“ schließt nicht in dem Anspruch genannte Elemente, Schritte oder Bestandteile aus. Wenn diese Formulierung in einem folgenden Absatz eines Anspruchs auftritt, schränkt sie nur das in diesem Absatz genannte Element ein, wobei jedoch andere Elemente nicht aus dem gesamten Anspruch ausgeschlossen sind.The wording "consists of" does not exclude elements, steps or components not mentioned in the claim. When this wording appears in a subsequent paragraph of a claim, it limits only the element mentioned in that paragraph, but other elements are not excluded from the entire claim.

Die Formulierung „besteht im Wesentlichen aus“ beschränkt den Umfang eines Anspruchs auf die spezifizierten Materialien oder Schritte, wobei jedoch zusätzlich weitere Materialien oder Schritte vorhanden sein können, die die grundlegenden und neuartigen Merkmale des beanspruchten Gegenstands nicht wesentlich beeinflussen.The phrase "consists essentially of" limits the scope of a claim to the specified materials or steps, although additional materials or steps may also be present that do not significantly affect the basic and novel features of the claimed subject matter.

Wenn hier eine der Formulierungen „umfasst“, „besteht aus“ oder „besteht im Wesentlichen“ verwendet wird, könnten auch die anderen beiden Formulierungen für den hier beschriebenen und beanspruchten Gegenstand verwendet werden.If one of the phrases "comprises", "consists of" or "consists essentially" is used here, the other two phrases could also be used for the subject matter described and claimed here.

Wie in 1A, 1B und 1C gezeigt, wird eine Stahlkomponente mit einer verbesserten Steifigkeit und Härte vorgesehen. Die Stahlkomponente 10 weist ein Stahlsubstrat 12 auf, das einen Volumenbereich 14 und eine Stahlsubstratoberfläche 16 umfasst. Beispiele für geeignete Stahlsubstrate sind ein Multiphasenstahl, ein Dualphasenstahl und ein hochfester, niedriglegierter Stahl (HSLA bzw. High-Strength Low-Alloy). Gewöhnlich weisen Stahlkomponenten eine Dicke von ungefähr 0,25 bis 3 mm auf. Eine Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen 18 ist an der Stahlsubstratoberfläche 16 angeordnet. Die Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen 18 weist einen höheren Martensitgehalt auf als der Volumenbereich 14. In einer Variation umfasst die Stahlkomponente 10 auch eine gegenüberliegende Oberfläche 20, die eine zweite Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen 22 enthält. Die Mitten 26 von benachbarten lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen in der Vielzahl von Martensit-angereicherten lokalisierten Bereichen 18 und 22 sind durch einen Trennungsabstand d₁ voneinander getrennt. In einer Verfeinerung beträgt der Trennungsabstand d₁ ungefähr 0,5 bis 5 mm. In einer anderen Verfeinerung beträgt der Trennungsabstand d₁ ungefähr 1 bis 4 mm. In einer weiteren Verfeinerung beträgt der Trennungsabstand d₁ ungefähr 1,5 bis 3 mm. As in 1A , 1B and 1C shown, a steel component with improved rigidity and hardness is provided. The steel component 10 has a steel substrate 12th on that a volume range 14 and a steel substrate surface 16 includes. Examples of suitable steel substrates are a multi-phase steel, a dual-phase steel and a high-strength, low-alloy steel (HSLA or High-Strength Low-Alloy). Usually steel components have a thickness of approximately 0.25 to 3 mm. A variety of localized martensite-enriched areas 18th is on the steel substrate surface 16 arranged. The variety of localized martensite enriched areas 18th has a higher martensite content than the volume range 14 . In one variation, the steel component comprises 10 also an opposite surface 20 that represent a second variety of localized martensite-enriched areas 22 contains. The middle 26 from adjacent localized martensite-enriched areas in the variety of martensite-enriched localized areas 18th and 22 are by a separation distance d ₁ separated from each other. In a refinement, the separation distance is d ₁ about 0.5 to 5 mm. In another refinement, the separation distance is d ₁ about 1 to 4 mm. In a further refinement, the separation distance is d ₁ about 1.5 to 3 mm.

In 1A, 1B und 1C sind verschiedene Anordnungen der Vielzahl von Martensit-angereicherten lokalisierten Bereichen schematisch gezeigt. 1A zeigt eine rechtwinklige Anordnung, in der Reihen 28 mit jeweils wenigstens einem Teil von Martensit-angereicherten lokalisierten Bereichen 18 ausgerichtet sind. 1B zeigt eine hexagonale Anordnung, in der Reihen 28 mit wenigstens einem Teil von Martensit-angereicherten lokalisierten Bereichen 18 versetzt sind. Jeder lokalisierte Martensit-angereicherte Bereich 18 weist eine maximale räumliche Ausdehnung d₂ parallel zu der Stahlsubstratoberfläche 16 auf. In einer Verfeinerung ist die maximale räumliche Ausdehnung d₂ kleiner oder gleich 5 mm. In einer anderen Verfeinerung ist die maximale räumliche Ausdehnung d₂ kleiner oder gleich 4 mm. In anderen Verfeinerungen ist die maximale räumliche Ausdehnung d₂ kleiner oder gleich 3 mm. Gewöhnlich ist in diesen Verfeinerungen die maximale räumliche Ausdehnung d₂ größer oder gleich 1 mm. Die lokalisierten Martensit-angereicherten Bereiche 18 erstrecken sich unter der Stahlsubstratoberfläche zu einer Tiefe d₃ . In einer Verfeinerung beträgt die Tiefe d₃ ungefähr 50 bis 600 Mikrometer. In einer anderen Verfeinerung beträgt die Tiefe d₃ ungefähr 150 bis 400 Mikrometer. Und in einer weiteren Verfeinerung beträgt die Tiefe d₃ ungefähr 300 Mikrometer.In 1A , 1B and 1C Various arrangements of the plurality of martensite-enriched localized areas are shown schematically. 1A shows a right-angled arrangement in the rows 28 each with at least a portion of martensite-enriched localized areas 18th are aligned. 1B shows a hexagonal arrangement in the rows 28 with at least a portion of martensite-enriched localized areas 18th are offset. Any localized martensite enriched area 18th has a maximum spatial extent d ₂ parallel to the steel substrate surface 16 on. In a refinement is the maximum spatial extent d ₂ less than or equal to 5 mm. Another refinement is the maximum spatial extent d ₂ less than or equal to 4 mm. In other refinements is the maximum spatial extent d ₂ less than or equal to 3 mm. Usually in these refinements is the maximum spatial extent d ₂ greater than or equal to 1 mm. The localized areas enriched with martensite 18th extend to a depth below the steel substrate surface d ₃ . In a refinement, the depth is d ₃ about 50 to 600 microns. In another refinement, the depth is d ₃ about 150 to 400 microns. And in a further refinement, the depth is d ₃ about 300 microns.

Die Stahlkomponente der vorliegenden Ausführungsform ist vorteilhaft steifer und starrer als eine Stahlkomponente der gleichen Zusammensetzung für den Volumenbereich ohne eine Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen 18. Dabei weisen die lokalisierten Martensit-angereicherten Bereiche 18 einen durchschnittlichen Rockwell-Härtewert von ungefähr 35 bis 60 HRC auf der C-Skala gemessen auf und weist der Volumenbereich einen durchschnittlichen Rockwell-Härtewert von 35 HRC auf der C-Skala gemessen auf. In einer Verfeinerung weist die Stahlkomponente eine Biegung auf, die höchstens 50 Prozent der Biegung einer Stahlkomponente (des gleichen Typs und mit den gleichen Abmessungen) ohne die lokalisierten Martensit-angereicherten Bereiche für eine 1 mm dicke Probe beträgt, wie durch die weiter unten beschriebenen Dreipunkt-Biegungstests bei einer Last von 300 N festgestellt. In einer anderen Verfeinerung weist die Stahlkomponente eine Biegung auf, die höchstens 40 Prozent der Biegung einer Stahlkomponente (des gleichen Typs und mit den gleichen Abmessungen) ohne die lokalisierten Martensit-angereicherten Bereiche für eine 1 mm dicke Probe beträgt, wie durch die weiter unten beschriebenen Dreipunkt-Biegungstests bei einer Last von 300 N festgestellt. In einer weiteren Verfeinerung weist die Stahlkomponente eine Biegung auf, die zwischen 20 und 50 Prozent der Biegung einer Stahlkomponente (des gleichen Typs und mit den gleichen Abmessungen) ohne die lokalisierten Martensit-angereicherten Bereiche für eine 1 mm dicke Probe beträgt, wie durch die weiter unten beschriebenen Dreipunkt-Biegungstests bei einer Last von 300 N festgestellt.The steel component of the present embodiment is advantageously stiffer and more rigid than a steel component of the same composition for the volume region without a multitude of localized martensite-enriched regions 18th . The localized martensite-enriched areas show 18th has an average Rockwell hardness value of approximately 35 to 60 HRC measured on the C-scale and the volume range has an average Rockwell hardness value of 35 HRC measured on the C-scale. In a refinement, the steel component has a bend that is at most 50 percent of the bend of a steel component (of the same type and dimensions) without the localized martensite-enriched areas for a 1 mm thick sample, as described by the three-point described below -Bending tests found at a load of 300 N. In another refinement, the steel component has a bend that is at most 40 percent of the bend of a steel component (of the same type and dimensions) without the localized martensite-enriched areas for a 1 mm thick sample, as described by those below Three-point bending tests found at a load of 300 N. In a further refinement, the steel component has a bend that is between 20 and 50 percent of the bend of a steel component (of the same type and with the same dimensions) without the localized martensite-enriched areas for a 1 mm thick sample, as by the further Three point bending tests described below were found at a load of 300 N.

Wie in 2 gezeigt, wird ein Verfahren zum Härten und/oder Versteifen eines Stahlsubstrats vorgesehen, um die oben beschriebene Stahlkomponente vorzusehen. Das Stahlsubstrat 12 umfasst einen Volumenbereich 14 und eine Stahlsubstratoberfläche 16. Details für das Stahlsubstrat 12 wurden vorstehend beschrieben. Das Stahlsubstrat 12 wird einer Laserpunkt-Härtung an einer Vielzahl von Positionen 30 auf der Stahlsubstratoberfläche 16 unter Verwendung eines Laserschweißsystems 32 unterworfen. Das Laserschweißsystem 32 umfasst einen Laser 34 zum Ausbilden der Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen 18 auf der Stahlsubstratoberfläche. Das Laserschweißsystem 32 umfasst weiterhin Galvo-Systeme 38, 40 zum Einstellen der Richtung des Laserstrahls 42 und eine Linse 44 zum Fokussieren des Laserstrahls 42. Die Galvo-Systeme 38, 40 enthalten Spiegel 42, 44, die jeweils verwendet werden können, um einen Laserstrahl 42 entlang der Richtungen d₄ und d₅ für das Ausbilden der Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen 18 und/oder 22 zu lenken. Die Galvo-Systeme 38, 40 können die Spiegel 44, 46 um Winkel a₁ und a₂ drehen. In einer Verfeinerung schmilzt der Laser 24 den Stahl innerhalb von ungefähr 5 ms, wobei sich nach der Verfestigung eine Martensitstruktur in dem Stahl bildet. In einer Verfeinerung enthält das Laserschweißsystem 32 einen Faserlaser. Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Laserleistung beschränkt ist, weist der Laser 34 gewöhnlich eine Leistungsausgabe von ungefähr 0,1 bis 3 MW/cm² auf. Das Licht von dem Laser 34 wird sequentiell zu der Vielzahl von Positionen 30 auf der Stahlsubstratoberfläche über die Galvo-Systeme 38, 40 gerichtet. In einer Verfeinerung wird das Stahlsubstrat 12 bewegt, um Licht sequentiell auf eine Vielzahl von Positionen auf der Stahlsubstratoberfläche zu richten.As in 2nd a method of hardening and / or stiffening a steel substrate is provided to provide the steel component described above. The steel substrate 12th covers a volume range 14 and a steel substrate surface 16 . Details for the steel substrate 12th have been described above. The steel substrate 12th will laser point hardening at a variety of positions 30th on the steel substrate surface 16 using a laser welding system 32 subject. The laser welding system 32 includes a laser 34 to form the variety of localized martensite enriched areas 18th on the steel substrate surface. The laser welding system 32 also includes galvo systems 38 , 40 to adjust the direction of the laser beam 42 and a lens 44 for focusing the laser beam 42 . The galvo systems 38 , 40 contain mirrors 42 , 44 , each of which can be used to create a laser beam 42 along the directions d ₄ and d ₅ for training the variety of localized martensite enriched areas 18th and or 22 to steer. The galvo systems 38 , 40 can the mirrors 44 , 46 around angles a ₁ and a ₂ rotate. The laser melts in a refinement 24th the steel within about 5 ms, with a martensite structure forming in the steel after hardening. The laser welding system contains a refinement 32 a fiber laser. Although the present invention is not limited to any particular laser power, points the laser 34 usually has a power output of about 0.1 to 3 MW / cm ² . The light from the laser 34 becomes sequential to the plurality of positions 30th on the steel substrate surface via the galvo systems 38 , 40 directed. In a refinement, the steel substrate 12th moved to sequentially direct light to a plurality of positions on the steel substrate surface.

3A und 3B zeigen schematisch einen Fahrzeugsitzrahmen mit darin enthaltenen Stahlkomponenten, die versteift/gehärtet werden können. Der Fahrzeugsitzrahmen 50 umfasst einen Sitzlehnenrahmen 52. Der Sitzlehnenrahmen 52 umfasst Sitzlehnen-Seitenglieder 54, 56, die an Sitzlehnen-Quergliedern 58, 60 angebracht sind. Der Fahrzeugsitzrahmen 50 umfasst weiterhin einen Sitzflächenrahmen 62, der unter dem Sitzlehnenrahmen 52 positioniert ist. Gewöhnlich sind eine oder mehrere dieser Fahrzeugsitzrahmenkomponenten aus einem Stahl ausgebildet, der für eine Laserhärtung wie oben beschrieben geeignet ist. Zum Beispiel weist 3B ein Sitzlehnen-Seitenglied 54 auf, das mehrere distinkte Bereiche (1, 2, 3, 4, 5 oder mehr) mit jeweils einer Vielzahl von lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen 64-70, die jeweils durch eine Laserpunkt-Härtung ausgebildet werden, umfasst. Die hier gezeigten lokalisierten Martensit-angereicherten Bereiche sind allgemein kreisförmig, wobei dies jedoch nicht der Fall sein muss. 3A and 3B schematically show a vehicle seat frame with steel components contained therein, which can be stiffened / hardened. The vehicle seat frame 50 includes a seat back frame 52 . The seat back frame 52 includes seat back side sections 54 , 56 that on seat back cross members 58 , 60 are attached. The vehicle seat frame 50 also includes a seat frame 62 that is under the seat back frame 52 is positioned. Usually one or more of these vehicle seat frame components are formed from a steel suitable for laser hardening as described above. For example, points 3B a seat back side member 54 that several distinct areas ( 1 , 2nd , 3rd , 4th , 5 or more) each with a variety of localized areas enriched with martensite 64-70 each formed by laser spot hardening. The localized martensite-enriched areas shown here are generally circular, but this need not be the case.

Wie in 4 gezeigt, wird ein System zum Testen der Steifigkeit der Stahlkomponenten vorgesehen. Ein Dreipunkt-Biegungstestsystem 80 umfasst seitliche Halterungen 82, 84 zum Aufhängen einer Stahlkomponente 10. Eine Normalkraft F wird auf der Mitte der Stahlkomponente 10 ausgeübt, und die Biegungsgröße d₆ wird gemessen. 5 zeigt eine Kurve der Biegung für mehrere Abstände zwischen den lokalisierten Martensit-angereicherten Bereichen für eine 780DP-Stahlprobe mit einer Dicke von 1,0 mm. Bei diesen Proben sind die Steifigkeitseigenschaften nach einer Wärmebehandlung größer als bei dem Basismaterial. Bei einer Probe, die Laserpunkte auf nur einer Seite aufweist, wird die Kraft auf die gegenüberliegende Seite ausgeübt. Der Dreipunkt-Biegungstest ergibt eine Verminderung der Erstreckung von 3,9 mm auf 2,1 mm an dem Basismaterial für die Probe mit dem Abstand von 1,5 mm bei 421 N. Die Tabelle 1 gibt Werte für die Biegung für verschiedene Stahlgrade an. Allgemein weisen die laserbehandelten Stahlproben eine geringere Biegung unter Last auf. Tabelle 1. Dreipunkt-Biegungswerte Proben-ID Erstreckung unter Last Last (N) Δ% 340 XF-Stahl Basislinie 4,495 257,2 61,4% 340 XF-Stahl Abstand 1,5 mm, Seite B 1,733 420 XF-Stahl Basislinie 4,173 264,4 62,8% 420 XF-Stahl Abstand 1,5 mm, Seite B 1,557 490 XF-Stahl Basislinie 4,437 308,8 59,8% 490 XF-Stahl Abstand 1,5 mm, Seite B 1,782 780 DP-Stahl Basislinie 3,863 421,3 46,6% 780 DP-Stahl Abstand 1,5 mm, Seite B 2,064 980 DP-Stahl Basislinie 6,202 530,2 40,7% 980 DP-Stahl Abstand 1,5 mm, Seite B 3,678 1180 DP-Stahl Basislinie 7,327 623,3 33,6% 1180 DP-Stahl Abstand 1,5 mm, Seite B 4,865 As in 4th a system for testing the rigidity of the steel components is provided. A three point bend test system 80 includes side brackets 82 , 84 for hanging a steel component 10 . A normal force F is on the center of the steel component 10 exercised, and the bend size d ₆ is being measured. 5 Figure 4 shows a curve of the deflection for several distances between the localized martensite enriched areas for a 780DP steel sample with a thickness of 1.0 mm. The stiffness properties of these samples after heat treatment are greater than those of the base material. For a sample that has laser spots on only one side, the force is applied to the opposite side. The three-point bend test shows a reduction in extension from 3.9 mm to 2.1 mm on the base material for the sample with a distance of 1.5 mm at 421 N. Table 1 gives values for the bend for different steel grades. In general, the laser-treated steel specimens show less bending under load. Table 1. Three-point bend values Sample ID Extension under load Load (N) Δ% 340 XF steel baseline 4,495 257.2 61.4% 340 XF steel spacing 1.5 mm, side B 1,733 420 XF steel baseline 4,173 264.4 62.8% 420 XF steel spacing 1.5 mm, side B 1,557 490 XF steel baseline 4,437 308.8 59.8% 490 XF steel spacing 1.5 mm, side B 1,782 780 DP steel baseline 3,863 421.3 46.6% 780 DP steel spacing 1.5 mm, side B 2,064 980 DP steel baseline 6.202 530.2 40.7% 980 DP steel spacing 1.5 mm, side B 3,678 1180 DP steel baseline 7,327 623.3 33.6% 1180 DP steel spacing 1.5 mm, side B 4,865

Die Tabelle 2 gibt Werte der Zugfestigkeit für das Basismaterial und die Laserpunkte für mehrere Stahlproben an. Allgemein wird die Zugfestigkeit um über 100 Prozent erhöht. Tabelle 2. Zugfestigkeit für Stahlproben Probe Material Basismaterial Laserpunkt Erhöhung % Zugfestigkeit Zugfestigkeit Nummer Grad (MPa) (MPa) (%) 1 340XF 565 1296 129 2 420XF 593 1220 106 3 490XF 634 1048 65 4 780DP 807 1386 72 5 980DP 1007 1758 75 6 1180DP 1179 1951 65 * Die oben angegebenen Zugfestigkeiten basieren auf den Mikrohärte-Messergebnissen in dem Basismaterial und in der Laserpunkt-gehärteten Zone. Table 2 gives tensile strength values for the base material and the laser points for several steel samples. In general, the tensile strength is increased by over 100 percent. Table 2. Tensile strength for steel samples sample material Base material Laser spot Increase% tensile strenght tensile strenght number Degree (MPa) (MPa) (%) 1 340XF 565 1296 129 2nd 420XF 593 1220 106 3rd 490XF 634 1048 65 4th 780DP 807 1386 72 5 980DP 1007 1758 75 6 1180DP 1179 1951 65 * The tensile strengths given above are based on the microhardness measurement results in the base material and in the laser point hardened zone.

Und schließlich gibt die Tabelle 3 Mikrohärtewerte in der Laserpunkt-gehärteten Zone bei verschiedenen Distanzen von der Stahloberfläche an. Allgemein war die Mikrohärte höher als der Wert des Basismaterials (d.h. des Volumenbereichs). Tabelle 3. Mikrohärtewerte Position von der Oberfläche Härtewert 0,050 mm 40 HRC 0,100 mm 38 HRC 0,200 mm 40 HRC HAZ (wärmebehandelte Zone) 27 HRC Basismaterial 28 HRC And finally, the table shows 3 microhardness values in the laser point hardened zone at different distances from the steel surface. Generally, the microhardness was higher than the value of the base material (ie the volume range). Table 3. Microhardness values Position from the surface Hardness value 0.050 mm 40 HRC 0.100 mm 38 HRC 0.200 mm 40 HRC HAZ (heat treated zone) 27 HRC Base material 28 HRC

Vorstehend wurden beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen, wobei verschiedene Änderungen an den hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Außerdem können Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.Exemplary embodiments have been described above, but the invention is not limited to these embodiments. The description is intended to be exemplary and not restrictive, and various changes can be made to the embodiments described here without departing from the scope of the invention. In addition, features of different embodiments can be combined to form further embodiments of the invention.

Claims

Steel component (10) comprising: a steel substrate (12) with a volume region (14) and a steel substrate surface (16), and a plurality of localized martensite enriched areas (18) disposed on the steel substrate surface (16), the plurality of localized martensite enriched areas (18) having a higher martensite content than the volume area (14), with the centers of adjacent ones localized martensite-enriched areas (18) in the plurality of localized martensite-enriched areas (18) are separated from one another by a separation distance of 0.5 to 5 mm, at least part of the plurality of martensite-enriched localized areas (18) is arranged in a rectangular arrangement or in a hexagonal arrangement.

Steel component after Claim 1 , wherein the separation distance (d1) is 1 to 4 mm.

Steel component after Claim 1 , the separation distance (d1) being 1.5 to 3 mm.

Steel component according to one of the preceding claims, wherein each localized martensite-enriched region (18) has a maximum spatial extent (d2) parallel to the steel substrate surface of less than 4 mm.

Steel component according to one of the preceding claims, wherein the steel substrate (12) contains a multi-phase steel or a dual-phase steel.

Steel component according to one of the preceding claims, wherein the localized martensite-enriched areas (18) have a maximum spatial extent (d2) parallel to the steel substrate surface (16) of less than 3 mm.

Steel component according to one of the preceding claims, wherein the localized martensite-enriched areas (18) have an average Rockwell hardness value of 35 to 60 HRC measured on the C-scale and the volume area (14) has an average Rockwell hardness value of less than 35 HRC measured on the C-scale.

A steel component according to any one of the preceding claims, wherein the localized martensite enriched areas (18) extend below the steel substrate surface (16) to a depth of 50 to 600 microns.

A method of hardening a steel component (10) comprising: Providing a steel substrate (12) having a volume area (14) and a steel substrate surface (16), and Laser spot hardening the steel substrate (12) at a plurality of positions on the steel substrate surface (16) with a laser welding system that includes a laser for forming a plurality of localized martensite enriched areas (18) on the steel substrate surface (16), the A large number of localized martensite-enriched areas (18) have higher martensite contents than the volume area (14), the centers of adjacent localized martensite-enriched areas (18) in the plurality of localized martensite-enriched areas (18) being separated by a separation distance (d1 ) are separated from one another by 0.5 to 5 mm, at least part of the plurality of martensite-enriched localized regions (18) being arranged in a rectangular arrangement or in a hexagonal arrangement.

Procedure according to Claim 9 , wherein the laser melts the steel substrate (12) within 5 ms, the plurality of localized martensite-enriched areas (18) being formed after solidification.

Procedure according to Claim 9 or 10 , wherein the laser welding system contains a fiber laser.

Procedure according to one of the Claims 9 to 11 , wherein the laser has a power output of 0.1 to 3 MW / cm2.

Procedure according to one of the Claims 9 to 12th wherein the light from the laser is sequentially directed to the plurality of positions on the steel substrate surface (16).

Procedure according to one of the Claims 9 to 13 wherein the steel substrate (12) is moved to sequentially direct light to a plurality of positions on the steel substrate surface (12).

Procedure according to one of the Claims 9 to 14 , wherein the separation distance (d1) is 1 to 4 mm.

Procedure according to one of the Claims 9 to 15 , the separation distance (d1) being 1.5 to 3 mm.

Procedure according to Claim 9 , wherein the steel substrate (12) contains a multi-phase steel, a dual-phase steel or a high-strength, low-alloy (HSLA) steel.