專利名稱：涂覆的沖壓部件的制造方法和由其制造的部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造由用鋁-硅合金預(yù)涂覆的鋼板制備的熱沖壓部件的方法，以及由該方法獲得的熱沖壓涂覆制品。
背景技術(shù)：
特別是在汽車工業(yè)中已經(jīng)廣泛使用預(yù)涂板的熱沖壓方法來制造部件，因為其允許生產(chǎn)具有高機械抗性和良好抗震性的部件。金屬預(yù)涂層避免了鋼基材在熱沖壓之前在爐加熱期間氧化和脫碳。通過預(yù)涂層與鋼基材之間的相互擴散，在涂層中形成具有高熔融溫度的金屬間合金。選擇加熱溫度以使鋼奧氏體化，從而通過在成形工具中淬火還實現(xiàn)了鋼基材的進一步硬化。歐洲專利說明書EP0971044公開了用基于鋁或鋁合金的涂料預(yù)涂覆的鋼板的熱沖壓方法在熱沖壓之后獲得的部件提供高耐腐蝕性、耐磨損性和耐疲勞性，且適于將來上漆。國際公開W02008053273公開了熱沖壓方法，其中選擇在爐子中進行的加熱和奧氏體化步驟以在沖壓部件的涂層中獲得一系列4個不同層從20°C至700°C的溫度升高的加熱速率為4至12°C /s。這使得用該特定層構(gòu)造獲得改進的點焊性能成為可能。在熱沖壓步驟之前在加熱期間使預(yù)涂覆的鋼坯料在爐子中的滾筒上移動。根據(jù)國際公開W02008053273，還選擇了 Al-預(yù)涂坯料的加熱條件以避免涂層中的熔融，所述熔融可能導(dǎo)致爐子中的滾筒的結(jié)垢。由于結(jié)垢，生產(chǎn)線有時必須暫時停止以維修，這降低了生產(chǎn)率。此外，坯料的加熱和均熱處理的持續(xù)時間可以在幾分鐘范圍內(nèi)。因此，坯料在其中移動的爐子的長度會非常重要，從工業(yè)角度來看，這是一個考慮因素。因此，一個重要的需求是縮短加熱線的長度。已經(jīng)進行嘗試來通過縮短在奧氏體化溫度下的均熱處理持續(xù)時間來增加方法的生產(chǎn)率，然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該方法的局限性，因為對于鋼基材元素，尤其是鐵，與鋁基涂層的相互擴散需要足夠的時間。此外，減少加熱時間也是一個問題，因為對于非?？斓募訜崴俾蕘碚f，會遭遇涂層的熔融，因此產(chǎn)生光滑的涂層表面和油漆對沖壓部件的弱的粘附性。因此，從Al基預(yù)涂鋼板開始，仍需要可以制備具有高機械抗性的沖壓部件或制品的制造方法，且其提供優(yōu)異的將來上漆的能力。還需要可以獲得其涂層在制造或操作溫度下很好地粘附到基材上并提供優(yōu)異的抗破裂性和耐腐蝕性的部件的方法。還需要具有提高的生產(chǎn)率的方法，其可以避免滾筒結(jié)垢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于解決上述問題并提供生產(chǎn)由鋁-硅合金預(yù)涂覆的鋼板制備的熱沖壓部件的新方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供用于制造可用于汽車中的熱沖壓部件的方法。本發(fā)明的另一目的在于提供生產(chǎn)其涂層組合了對鋼基材的高粘附性、上漆性能和抗破裂性的沖壓部件的新方法。本發(fā)明的另一目的在于提供在熱沖壓之后具有新涂層的部件，其組合了高上漆能力和抗破裂性及耐腐蝕性。因此，本發(fā)明的目的在于熱沖壓涂覆部件的制造方法，所述方法包括如下的連續(xù)步驟，依次為-提供包括鋼基材和鋁-硅合金預(yù)涂層的熱軋或冷軋鋼板，所述預(yù)涂層含有大于 50%的游離鋁且厚度為15至50微米；然后-切割所述鋼板以獲得預(yù)涂覆的鋼坯料；然后-在非保護性氣氛下加熱所述坯料到Te-10°C至Te的溫度Ti,Te為所述預(yù)涂層的低共熔或固相線溫度；然后-在非保護性氣氛下以30°C/s至90°C /s的加熱速率V將坯料從溫度Ti加熱到 840至950°C的溫度Tm以獲得涂覆的加熱坯料，V為溫度Ti至溫度Tm的加熱速率；然后-將所述涂覆的加熱坯料在所述溫度Tm下均熱處理20s至90s的時間tm；然后-熱沖壓所述坯料以獲得熱沖壓涂覆部件；然后-以一定冷卻速率冷卻所述沖壓部件以在鋼基材中形成包含選自馬氏體或貝氏體的至少一種成分的微結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，溫度Ti至Tm的加熱速率V為50至80°C /s。根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，預(yù)涂層包含以重量計5-11% Si,2-4% Fe、任選15至 30ppm Ca、任選50至700ppm Sr，剩余部分為鋁和加工中所固有的雜質(zhì)，溫度Ti為567至 577°C且溫度 Tm 為 855 至 950°C。本發(fā)明的另一目的在于熱沖壓涂覆部件的制造方法，所述方法包括如下的連續(xù)步驟，依次為-提供包括鋼基材和鋁-硅合金預(yù)涂層的熱軋或冷軋鋼板，所述預(yù)涂層含有大于 50%的游離鋁且厚度為15至50微米；然后-切割所述鋼板以獲得預(yù)涂覆的鋼坯料；然后-在非保護性氣氛下以一定加熱速率V將鋼坯料加熱到溫度Tm，以使鋼基材微結(jié)構(gòu)完全轉(zhuǎn)化為奧氏體并在緊接加熱之后且在將來均熱處理之前在預(yù)涂層的表面上獲得10 至60%的液相；然后-在均熱處理期tm期間在溫度Tm下轉(zhuǎn)化預(yù)涂層的液相以獲得具有在所述均熱處理期結(jié)束時在表面上具有0至30%液相且在表面上包含20至50重量％ Fe的涂層的涂覆的加熱坯料；然后-熱沖壓所述坯料以獲得熱沖壓的部件；然后-冷卻所述沖壓部件以在所述鋼基材中形成包含選自馬氏體或貝氏體的至少一種成分的微結(jié)構(gòu)。優(yōu)選至少部分地通過感應(yīng)加熱進行所述加熱。根據(jù)一種優(yōu)選的模式，至少部分地通過電阻加熱進行所述加熱。優(yōu)選至少部分地通過紅外加熱進行所述加熱。
根據(jù)一種優(yōu)選的模式，至少部分地通過煤氣燃燒器進行所述加熱。在一種特定的模式中，通過上述加熱方法的任何組合進行所述加熱。優(yōu)選涂層的總厚度為20至60微米。本發(fā)明的目的還在于熱沖壓涂覆部件，所述部件包括具有包含選自貝氏體或馬氏體的至少一種成分的微結(jié)構(gòu)的鋼基材和在所述基材的兩側(cè)中的每一側(cè)上的涂層，所述涂層由包括含Si固溶體的下列層構(gòu)成，從鄰接所述鋼基材的層開始-Fe3Al 層-在所述!^e3Al層頂上的!^eAl或τi或τ 2層；-由大于70%的FeAl3或!^e2Al5構(gòu)成的外層，所述FeAl3或!^e2Al5層含有在所述 !^Al或^或^層頂上的!^^1或^或τ 2的不連續(xù)次生相，所述外層在其表面上具有大于70%的晶體。優(yōu)選在所述!^e3Al層頂上的!^eAl或τ i或τ 2層包括含小于13%的Si的固溶體， 且在所述外層上的FeAl3或!^e2Al5包括含小于6%的Si的固溶體，且!^eAl或τ i或τ 2的所述不連續(xù)次生相包括含小于13%的Si的固溶體。優(yōu)選所述層!^e3Al和所述!^eAl或τ i或τ 2層的厚度之和小于所述涂層總厚度的
三分之一。在一種優(yōu)選的模式中，在所述側(cè)中的每一側(cè)上的所述涂層的厚度為20至60微米。


參照結(jié)合的附圖，在說明書和以下示例性實施方案中將看到其它優(yōu)勢和特征圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱沖壓部件的涂層結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖2顯示了通過不與本發(fā)明對應(yīng)的方法獲得的熱沖壓部件的涂層的層狀結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明制造的涂層的表面的頂視圖；圖4和5圖示了在不與本發(fā)明對應(yīng)的條件下制造的涂層的表面的頂視圖；以及圖6顯示了作為加熱速率的函數(shù)的在均熱處理期結(jié)束時涂層的性質(zhì)和液體表面比例。
具體實施例方式本發(fā)明用預(yù)涂覆的鋼帶實施，其包括帶或基材和在鋼基帶兩側(cè)上的鋁-硅合金預(yù)涂層。術(shù)語“預(yù)涂層”是指剛好在熱沖壓步驟之前在未被加熱的基材上沉積的鋁-硅合金層。如將在下文解釋，在熱成型和在高溫下進一步均熱處理之前的Al-Si預(yù)涂板的加熱循環(huán)引起預(yù)涂層的性質(zhì)和形態(tài)改變，導(dǎo)致相轉(zhuǎn)變和與鋼基材的相互擴散。這些轉(zhuǎn)變和相互擴散機制導(dǎo)致在熱沖壓部件表面上形成最佳涂層?？梢酝ㄟ^經(jīng)由將鋼板浸于I型鋁或Al-Si的液浴中連續(xù)熱浸鍍鋁來獲得鋁-硅合金預(yù)涂層，所述液浴含有以重量計5-11% Si,2-4% Fe、可能15至30ppm Ca和可能50至 700ppm鍶，剩余部分為鋁和加工中所固有的雜質(zhì)。硅防止形成降低粘附性和可成型性的厚的鐵-金屬的金屬間層。典型的預(yù)涂層包含，從鋼基材開始，非常薄、通常小于1微米的具有FeAl3和!^e2Al5的界面層；在頂上的通常2至7微米的τ 5相層(具有四-36% Fe,6-12% Si的質(zhì)量濃度的I^e3Si2Al12型的六方相)；和在頂上的包括低共熔Al-Fe-Si島的Al-Si基質(zhì)(Al樹枝晶、Si和τ 6(具有26-29% Fe和13-16% Si (質(zhì)量)的Fe2Si2Al9型單斜相)。然而，本發(fā)明不限于這些組成。在各側(cè)上Al-Si預(yù)涂層的厚度為15至50微米。選擇該范圍以根據(jù)將在下文呈現(xiàn)的本發(fā)明的特定加熱動力學(xué)獲得預(yù)涂層與鋼基材的最佳合金化。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)涂層含有相對于預(yù)涂層中的總鋁來說大于50%的游離鋁。如果沒有滿足這一條件，大量鋁必定為在預(yù)涂層中的具有高熔點的組分，且在本發(fā)明的加熱條件下不可能實現(xiàn)充分熔融。換句話說，在熱浸鍍鋁之后，必定存在足夠比例的主要未合金化的 Al，即未與狗或Si結(jié)合的Al。在熱浸鍍鋁之后且在加熱和熱沖壓之前的中間合金化熱處理阻礙實施本發(fā)明的可能性，因為該處理將導(dǎo)致形成具有高熔點的金屬間化合物。因此，在熱沖壓之前的進一步加熱將不會弓I起在用于實施本發(fā)明的涂層中的足夠量的熔融。另外，進一步的中間處理可以導(dǎo)致在基材中形成馬氏體。因為必須將板切割或沖壓成坯料，在鋼基材中必須避免馬氏體以使切割工具的磨損最小化。此外，當在基材微結(jié)構(gòu)中存在馬氏體-鐵氧體界面時，由于這些成分的不同內(nèi)在性質(zhì)而可能在切割邊緣周圍誘發(fā)損壞。只要在將鋼板熱浸泡在鋁或鋁合金浴中時其顯示優(yōu)良的潤濕性，則鋼基材的組成并不是決定性的。然而，對于例如在汽車中的結(jié)構(gòu)部件的需要高機械強度的某些應(yīng)用來說， 優(yōu)選鋼基材具有根據(jù)需求和使用條件使熱沖壓部件能夠獲得高強度、例如500至1600MPa 的組成。在目的在于較高抗性水平時，優(yōu)選鋼組合物包含以重量計0. 15%<C< 0. 5%, 0. 5 % < Mn < 3 % ,0. 1 % < Si < 0. 5 % ,0. 01 % < Cr < 1 %, Ni < 0. 1 %, Cu < 0. 1 %, Ti < 0. 2 %, Al < 0. 1 %, P < 0. 1 %, S < 0. 05 % ,0. 0005 % < B < 0. 08%，且另外含有鐵和加工中所固有的雜質(zhì)。適用于鋼基帶的優(yōu)選市售鋼的實例為22MnB5。當在熱沖壓部件上需要500MPa的強度水平時，優(yōu)選鋼組合物包含0. 040 % ^ C ^ 0. 100%,0. 80% 彡 Mn 彡 2. 00%、Si 彡 0. 30%,S^O. 005%,P^O. 030%,0. 010% 彡 Al 彡 0. 070%,0. 015% 彡 Nb 彡 0. 100%,0. 030%^ Ti 彡 0. 080%, N 彡 0. 009%, Cu 彡 0. 100%, Ni 彡 0. 100%, Cr彡0. 100%,Mo彡0. 100%, Ca彡0. 006%，且另外含有鐵和加工中所固有的雜質(zhì)。鋼帶可以由熱軋機制造且任選可以根據(jù)所要的最終厚度而再次冷軋。厚度可以例如在0. 7至3mm范圍內(nèi)改變。考慮到隨后的熱沖壓步驟，此后將預(yù)涂覆的帶切割成預(yù)涂覆的坯料。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)特定的加熱和均熱處理條件產(chǎn)生特定的涂層微結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。這些條件如下-作為第一步驟，必須在非保護性氣氛中將坯料加熱到在Te-10°C至Te之間的中間溫度Ti。Te表示預(yù)涂層的固相線溫度，或者如果該預(yù)涂層以低共熔模式凝固，則表示低共熔溫度°可以從由 V. G. Rivlin,G. V. Raynor "Phase equilibria in iron ternary alloys，，， Institute of Metals of Metals，1988 公布的 Fe-Al-Si 圖中獲得 Te 溫度?；蛘撸梢酝ㄟ^加熱預(yù)涂合金并測定液體形成的開始來用實驗方法得出 ；。根據(jù)本發(fā)明，加熱進行到剛好略低于預(yù)涂層的熔融溫度的溫度。例如，在Al-Si預(yù)涂層包含 5-11% Si和2-4% Fe的情況下，預(yù)涂層的低共熔溫度Te約為577°C且對應(yīng)于液體與(Al、Si和T6(Al9Fe2Si2)相)之間的平衡。該第一加熱步驟不太關(guān)鍵，因為其在低溫范圍內(nèi)發(fā)生， 其中合金化動力學(xué)緩慢且在該第一步驟中可以使用廣泛的加熱速率和加熱方法。該第一加熱步驟可以與下列步驟用同一加熱裝置進行或者通過使用單獨的加熱裝置或設(shè)備進行。-第二步驟，在第一加熱步驟之后馬上進行，其對于控制預(yù)涂層中轉(zhuǎn)化的順序的性質(zhì)特別重要。特別地，必須特別控制在Ti至奧氏體化溫度Tm的加熱速率V。-首先，為了使鋼基材的奧氏體能夠完全轉(zhuǎn)化，溫度Tm必須高于840°C。該溫度 840°C還使得包晶轉(zhuǎn)化成為可能且引起預(yù)涂層中的、相消失。在Al-Si預(yù)涂層(5-11% Si,2-4% Fe)的情況下，溫度Tm必須高于8550C 0但必須將溫度Tm限制在低于950°C以避免在預(yù)涂層表面上形成過量氧化鋁和/或預(yù)涂層不可接受地熔融。因此，對于Al-Si預(yù)涂層來說，Tm必須在840至950°C之間或在855 至950°C之間。-然后，加熱速率V必須高于或等于30°C/s 如果加熱速率太慢，則在加熱步驟結(jié)束時且在將來均熱處理之前在預(yù)涂層表面上形成太高比例的液體。因此，預(yù)涂層液滴易于流動并因該高比例的熔融預(yù)涂層而使爐子中的滾筒結(jié)垢。此外，緩慢的加熱速率有助于形成由4或5層構(gòu)成的最終涂層。從抗變形性的觀點來看，該層布置比本發(fā)明的涂層不利， 因為不同相之間的界面增加和硬度梯度增加降低了抗破裂性。本發(fā)明的涂層具有不超過3 層。雖然不受特定理論限制，但是相信具有不同內(nèi)在性質(zhì)的層的數(shù)量的減少降低了殘余應(yīng)力的形成且因此改進了抗變形性。如果加熱速率V高于90°C /s，則當達到溫度Tm時，預(yù)涂層的表面在很大程度上熔融。所述組合物局部富含Si，且以具有低熔點的三元低共熔(Al-Si-Fe)形式發(fā)生進一步轉(zhuǎn)化，使得在溫度Tm下均熱處理期間預(yù)涂層表面保持主要為液體。因此，該均熱處理結(jié)束時形成的涂層表面大體上是光滑的且對將來上漆具有弱適應(yīng)性，其中所述涂層表面由預(yù)涂層的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生。當加熱速率V為30至90°C /s時，預(yù)涂層在其表面上熔融到足夠的程度且轉(zhuǎn)化動力學(xué)被加速到使得液相能夠轉(zhuǎn)化到基于狗和Al的金屬間化合物的程度。該高轉(zhuǎn)化動力學(xué)也妨礙在涂層中形成4或5層結(jié)構(gòu)。在較低程度分層下產(chǎn)生更緊湊的涂層。這帶來一個優(yōu)勢，因為產(chǎn)生較少界面，其又由于增加的均質(zhì)性而導(dǎo)致較高機械抗性。特別地，這樣得到的涂層主要由FeAl3或!^e2Al5構(gòu)成。當加熱速率為50至80°C /s時，更加特定地發(fā)展了該緊湊特性且大部分呈現(xiàn)FeAl3或!^e2Al5層。圖6指出了本發(fā)明的加熱速率的具體范圍使得在均熱處理結(jié)束時在表面處獲得低于30%的液體比例且同時獲得不超過三層的涂層成為可能。均熱處理在溫度Tm下在20至90s的時間tm期間進行。該均熱處理期使預(yù)涂層的表面處的一部分或全部液相轉(zhuǎn)化為在其表面處具有大部分!^Al3或!^e2Al5金屬間化合物的涂層。該均熱處理期還使得鋼基材能夠完全轉(zhuǎn)化為奧氏體且使奧氏體晶粒均化。這又使得在最終部件上獲得機械均質(zhì)性成為可能。該均熱處理期比通常的處理短，其又增加了生產(chǎn)率。在均熱處理期之后，將加熱的坯料從爐子中轉(zhuǎn)移到熱沖壓設(shè)備中。因此進行熱沖壓以獲得沖壓部件?？梢栽跓釠_壓工具本身中或在熱沖壓并轉(zhuǎn)移部件之后在專門冷卻設(shè)備中部分地進行冷卻。用根據(jù)鋼組成選擇的冷卻速率冷卻部件以獲得馬氏體或貝氏體或這些成分的組合，這可以獲得具有高機械抗性的部件。根據(jù)本發(fā)明的一種形式，選擇Ti至Tm的加熱速率以在開始均熱處理之前在溫度Tm 下在預(yù)涂層的表面處獲得10至60%的液相如果液相的表面比例高于60%，則在爐子中發(fā)生滾筒結(jié)垢的風險變得重要。為了適應(yīng)本發(fā)明中的較低厚度(15微米)的預(yù)涂層，需要 10%的最小比例。雖然不受任何特定理論限制，但相信，在這些特定條件下，預(yù)涂層在其厚度上沒有完全熔融，且由于預(yù)涂層的表面張力，鋁液滴不易于在滾筒上流動，或易于在有限量的滾筒上流動，因為與轉(zhuǎn)化相比液體比率少得多。然后，選擇在Tm下的均熱處理時間以使該液相等熱轉(zhuǎn)化以獲得具有在所述均熱處理期結(jié)束時在涂層表面上具有0至30%液相且在其表面上包含20至50重量％ Fe的涂層的加熱坯料。表面上液體的比例限于30%以在最終部件上獲得粗糙表面。涂層表面上小于20%的鐵含量顯示在涂層的表面處的金屬間晶體的數(shù)量不足。當!^e含量高于50%時， 沖壓部件的耐腐蝕性趨于降低。根據(jù)本發(fā)明的條件在熱沖壓部件上獲得的涂層由下列層構(gòu)成(從鋼基材開始)-Fe3Al 薄層；-在該Fe3Al薄層頂上，F(xiàn)eAl或τ (Al3Fe3Si2型)或τ 2 (Al2FeSi型)相的非常薄的層，這些相能夠同時存在于該層中。這些相含有Si固溶體，其中固溶體中有小于13重量％的3士。-由大于70%的FeAl3或!^e2Al5構(gòu)成的外層，這些相能夠同時存在。這些金屬間相包括含小于6重量％ Si的Si固溶體。構(gòu)成涂層的大部分的該!^eAl3或!^e2Al5層含有以 !^Al或^或τ 2的不連續(xù)島形式的次生相。該次生相包括含小于13%的Si的固溶體。在該外層為涂層的主要成分時，即在!^e3Al層和!^eAl或τ i或τ 2層的厚度之和小于總涂層厚度的三分之一時，觀察到特別好的粘附性能。沖壓部件上的總涂層厚度為20 至60微米。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)這一層布置特別有利，其中外層的大半由涂層的最硬相爾^13或 Fe2Al5)構(gòu)成，因為該布置降低了熱沖壓中的摩擦系數(shù)。此外，當涂層在其表面上顯示大于70%的金屬間晶體時，獲得優(yōu)良的涂層粘附性， 其中該百分數(shù)以表面比例表示。實施例供應(yīng)厚度為1和2mm的冷軋鋼板，其具有包含以重量計的以下各物質(zhì)的鋼組成 0. 22 % CU. 2 % Mn、0. 2 % Si、0. 2 % Cr、0. 040 % Α1、0· 003 % Β、0· 030 % Ti、0. 0002 % S、
0.020% P，剩余部分為鐵和加工中所固有的雜質(zhì)。微結(jié)構(gòu)由鐵氧體-珠光體組成。在此階段，缺乏馬氏體使得易于進一步切割、鉆鑿或沖壓板材。已經(jīng)通過將板材連續(xù)浸于Al-Si液浴中來預(yù)涂覆這些鋼板。因此得到預(yù)涂層，其厚度為27微米，包含以重量計9% Si、3% Fe，剩余部分為鋁和加工中所固有的雜質(zhì)。該預(yù)涂層由以下各層構(gòu)成-與鋼基材直接接觸的FeAl3和!^e2Al5的薄層(小于1微米)。-在該層頂上，具有六方結(jié)構(gòu)、5微米厚的金屬間τ5層；-在該層頂上，具有具有上述組成的Al-Si基質(zhì)、21微米厚的非合金層。該結(jié)構(gòu)由包括Si和狗固溶體和Al-Si低共熔物島的Al樹枝晶構(gòu)成。該非合金層占預(yù)涂層厚度的約 80%。
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因此，Al在該預(yù)涂層中大部分是游離的，這顯示了在熱處理中充分將來熔融的可能性。該預(yù)涂層的低共熔溫度Te為577 °C。在下表1中被稱為“B”的一種試驗條件下，預(yù)涂層的厚度為15微米。將板材切割成坯料，將其加熱、熱沖壓且迅速冷卻以獲得具有完全由馬氏體構(gòu)成的鋼基材的部件。在非保護性(常用)氣氛下使用不同技術(shù)進行加熱-在電阻爐通過輻射加熱-在爐子中用煤氣燃燒器加熱-在紅外加熱爐內(nèi)加熱-感應(yīng)加熱-電阻加熱，其中板材保持在導(dǎo)電鄂板內(nèi)且通過焦耳效應(yīng)加熱。進行加熱直到575 °C的溫度Ti (即Te_2°C )，然后加熱到溫度Tm，均熱處理最終在該溫度下進行?？刂茝臏囟萒i到溫度Tm的加熱速率V。表1顯示了測試的不同參數(shù)和獲得的結(jié)果。通過用掃描電子顯微鏡(SEM)以500X放大倍率來測定在于Tm下加熱之后且在均熱處理步驟之前在預(yù)涂層表面上的液相百分數(shù)，在均熱處理步驟之前在溫度Tm下間歇淬火之后試樣的表面具有在溫度Tm下存在的液相的區(qū)域的特征在于其為光滑表面且可能與具有粗糙外觀(形成單晶)的結(jié)晶相不同。在具有類似SEM觀測結(jié)果的涂層表面的熱沖壓且冷卻的部件上測定并量化均熱處理之后的液相比例涂層可能在均熱處理步驟結(jié)束時呈現(xiàn)可變表面分數(shù)的液體，剩余部分由結(jié)晶金屬間相構(gòu)成。在表面上形成的高比例的晶體顯示出進一步上漆處理(電泳)的良好粘附性。這還以光滑或不平坦表面(低或高上漆適應(yīng)性)的標準表征。使用具有小入射角的X射線衍射技術(shù)在熱沖壓且冷卻的部件的涂層表面上測量鐵含量。在均熱處理步驟結(jié)束時在涂層表面上的液相的鐵含量與在將來熱沖壓和冷卻步驟之后涂層的鐵含量相同。表1-試驗條件和獲得的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種熱沖壓涂覆部件的制造方法，所述方法包括如下的連續(xù)步驟，依次為-提供包括鋼基材和鋁-硅合金預(yù)涂層的熱軋或冷軋鋼板，所述預(yù)涂層含有大于50% 的游離鋁且具有選擇的能夠與所述鋼基材合金化的厚度，所述厚度優(yōu)選為15至50微米；然后-切割所述鋼板以獲得預(yù)涂覆的鋼坯料；然后-在非保護性氣氛下加熱所述坯料至接近所述預(yù)涂層的熔融溫度的溫度Ti,所述溫度 Ti優(yōu)選為Te-10°c至Te，其中Te為所述預(yù)涂層的低共熔或固相線溫度；然后-在非保護性氣氛下以30°c /s至90°C /s的加熱速率V將所述坯料從所述溫度Ti加熱到所述鋼基材的奧氏體化溫度Tm以獲得涂覆的加熱坯料，所述溫度Tm優(yōu)選為840至950°C， V為所述溫度Ti至所述溫度Tm的加熱速率；然后-將所述涂覆的加熱坯料在所述溫度Tm下均熱處理20s至90s的時間tm ；然后-熱沖壓所述坯料以獲得熱沖壓涂覆部件；然后-以一定冷卻速率冷卻所述沖壓部件以在所述鋼基材中形成包含選自馬氏體或貝氏體的至少一種成分的微結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述溫度Ti至Tm之間的所述加熱速率V為 50 至 80°C /s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的制造方法，其中所述預(yù)涂層包含以重量計 5-11%的Si、2-4%的佝、任選15至30ppm的Ca、50至700ppm的Sr，剩余部分為鋁和加工中所固有的雜質(zhì)，所述溫度Ti為567至577°C，且所述溫度Tm為855至950°C。
4.一種熱沖壓涂覆部件的制造方法，所述方法包括如下的連續(xù)步驟，依次為-提供包括鋼基材和鋁-硅合金預(yù)涂層的熱軋或冷軋鋼板，所述預(yù)涂層含有大于50% 的游離鋁且具有選擇的能夠與所述鋼基材合金化的厚度，所述厚度優(yōu)選為15至50微米；然后-切割所述鋼板以獲得預(yù)涂覆的鋼坯料；然后-在非保護性氣氛下以一定加熱速率V將所述鋼坯料加熱至溫度Tm以將鋼基材微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化、優(yōu)選完全轉(zhuǎn)化為奧氏體，并在緊接著的加熱之后和隨后的均熱處理之前，在所述預(yù)涂層的表面上獲得有限比例的液相，所述比例優(yōu)選為10 60% ；然后-在均熱處理期tm期間在溫度Tm下使預(yù)涂層的所述液相轉(zhuǎn)化，以獲得具有涂層的涂覆的加熱坯料，所述的涂層在所述均熱處理期結(jié)束時在其表面上具有O至30%液相且在所述表面上包含20至50重量％ Fe ；然后-熱沖壓所述坯料以獲得熱沖壓的部件；然后-冷卻所述沖壓部件以在所述鋼基材中形成包含選自馬氏體或貝氏體的至少一種成分的微結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中至少部分地通過感應(yīng)加熱進行所述加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中至少部分地通過電阻加熱進行所述加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中至少部分地通過紅外加熱進行所述加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中至少部分地通過煤氣燃燒器進行所述加熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中通過根據(jù)權(quán)利要求5至8的加熱方法的任何組合進行所述加熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其中所述涂層的總厚度為20至60微米。
11.一種熱沖壓涂覆部件，所述部件包括具有包含選自貝氏體或馬氏體的至少一種成分的微結(jié)構(gòu)的鋼基材，和在所述基材兩側(cè)中的每一側(cè)上的涂層，所述涂層由包括含Si固溶體的下列層構(gòu)成，從鄰接所述鋼基材的層開始-Fe3Al 層；-在所述I^e3Al層頂上的!^Al層或τ i層或τ 2層；-由大于70% Wi^eAl3或!^e2Al5構(gòu)成的外層，所述!^eAl3或!^e2Al5層含有!^Al或T1 或τ 2的不連續(xù)次生相，所述外層在其表面上具有大于70%的晶體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱沖壓部件，其中在所述!^e3Al層頂上的所述!^Al層或T1 層或τ 2層包括含小于13%的Si的固溶體，其中在所述外層中的所述FeAl3或!^e2Al5包括含小于6%的Si的固溶體，且其中所述!^Al或τ工或τ2的不連續(xù)次生相包括含小于13% 的Si的固溶體。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12中任一項所述的熱沖壓涂覆部件，其中所述!^e3Al層和所述 i^eAl層或T1層或τ 2層的厚度之和小于所述涂層總厚度的三分之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的熱沖壓涂覆部件，其中在所述側(cè)中的每一側(cè)上的所述涂層的厚度為20至60微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱沖壓涂覆部件的制造方法，該方法包括如下的連續(xù)步驟，依次為提供包括鋼基材和鋁-硅合金預(yù)涂層的熱軋或冷軋鋼板，所述預(yù)涂層含有大于50％的游離鋁且厚度為15至50微米；然后切割所述鋼板以獲得預(yù)涂覆的鋼坯料；然后在非保護性氣氛下加熱所述坯料到Te-10℃至Te的溫度Ti，Te為所述預(yù)涂層的低共熔或固相線溫度；然后在非保護性氣氛下以30℃/s至90℃/s的加熱速率V將處于溫度Ti的坯料加熱到840至950℃的溫度Tm以獲得涂覆的加熱坯料，V為溫度Ti至溫度Tm的加熱速率；然后將所述涂覆的加熱坯料在所述溫度Tm下均熱處理20s至90s的時間tm；然后熱沖壓所述坯料以獲得熱沖壓涂覆部件；然后以一定冷卻速率冷卻所述沖壓部件以在所述鋼基材中形成包含選自馬氏體或貝氏體的至少一種成分的微結(jié)構(gòu)。
文檔編號B32B15/01GK102300707SQ201080006436
公開日2011年12月28日 申請日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月2日
發(fā)明者烏韋·帕爾, 伊莎貝拉·蒂里翁, 卡爾·米歇爾·巴德, 帕斯卡爾·德黑萊特, 托馬斯·維托里斯, 米歇爾·奧斯曼, 萊莎·格力高瑞娃, 路德維?！ど忱?申請人:大眾汽車股份公司, 奧迪股份公司, 安賽樂米塔爾研究發(fā)展有限公司