用于制造设有金属防腐蚀保护层的钢构件的方法技术

本发明专利技术提供了一种方法，通过该方法可以制造具有良好粘附性并防腐蚀的金属涂层的钢构件。本发明专利技术目的特别在于提供一种相应热成型方法，其实现在加工变型方面宽的领域。这里焦点不是持久防腐蚀保护，而是更注重加工特性高度灵活性。为此，由热成型过程中能够通过淬火硬化、具有150-1100MPa屈服极限以及300-1200MPa抗拉强度钢材制成的扁钢产品电解涂覆薄的锌层，该锌层平均层厚小于5μm，优选1-4μm，特别优选2-4μm。随后由该扁钢产品得到扁坯，该扁坯直接加热到至少800℃并随后成型为钢构件，或者首先成型为钢构件，随后加热到至少800℃。随后，通过将分别获得的钢构件由足够高温度足够快地冷却使其硬化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种方法，该方法通过成型由可热压硬化的钢材、优选锰钢构成的扁钢产品来制造设置有金属防腐蚀保护层的钢构件，该扁钢产品在成型之前设置有锌层。
技术介绍
当谈及“扁钢产品”时，其意味着钢带、钢板或者由它们得到的扁坯或类似物。为了提供在现代车身结构中所要求的轻质、最大强度以及保护作用的结合，目前在冲撞情况下可能暴露于特别高负荷的这些车身的区域中使用由高强度钢材热压成型的构件。在热压硬化(也称为热成型)的过程中，由冷轧钢带或热轧钢带分割而得的钢扁坯加热至通常在各种钢材的奥氏体化温度以上的成型温度并且在已加热的状态下放入成型机的工具中。在接下来进行的成型过程中，板材坯料或由其成型的构件通过与冷的工具相接触而迅速冷却。在此这样调整冷却速率，即，在构件中产生淬火组织结构。适用于热压硬化的钢材的一个典型例子已知为名称“22MnB5”并且可以通过材料编号1.5528在钢铁指南2004版中找到(Stahlschlüssel2004)。在实际中，特别适用于热压硬化的锰硼钢的优点与缺点是相对的，一般含锰钢对湿腐蚀是不稳定的而且难以钝化。与低合金钢相比，在增加的氯离子浓度作用下有很强地向局部的、虽受限却严重的腐蚀发展的趋势，该趋势恰好使高合金钢在车身中的使用变得困难。另外，含锰的钢材倾向于表面腐蚀，由此同样地限制了其应用的范围。在现有技术中存在有不同的针对减少含锰钢在调温状态下水分>吸收或为这类钢材设置防腐蚀侵蚀的金属涂层的建议。在此分为主动和被动的防腐蚀保护系统。主动的防腐蚀保护系统通常通过连续地涂覆含锌防腐蚀保护层而制造。被动的防腐蚀保护系统相反地通常通过涂覆铝基涂层而制造，该铝基涂层提供良好的抗腐蚀侵蚀的屏障作用。在已知的含锌的金属防腐蚀保护层中存在不利和有利的方面。具有锌基的防腐蚀保护层的钢板可提供相对较长时间有效的防腐蚀保护，该防腐蚀保护层通常具有在最少80重量％和最多98重量％的范围内的高锌含量并且在热浸镀层工艺中施加在带涂层的钢带上。但是，热浸镀锌中令人不满意的地方在于，这样镀层的钢扁坯的加工方面上的其他一些局限。因为过高的扁坯温度会导致锌组成部分的减少；和/或镀锌的钢扁坯或由其成型的部件的过长时间的加热降低了扁坯或钢构件的耐腐蚀性。此外，锌熔体的其他组成部分(通常为亲氧元素，例如铝)会引起在锌基防腐蚀保护层的表面上形成硬氧化物。该氧化层虽然可以防止锌的蒸发，但是仅能够受限地焊接。因此，为了除去产生的氧化物(典型为氧化铝)，通常照射钢构件。此外，这类锌基防腐蚀保护层由于其熔点低而趋向于形成裂纹，因此其使相应涂层的扁钢产品只能在高成本的间接热成型性过程中加工。所谓的“合金化热镀锌(Galvannealed)”的钢板专门用于达到有效的防腐蚀保护的直接热成型过程，这种钢板的锌涂层通过热处理转化成锌-铁合金涂层。但是这类锌铁涂层通常在锌熔体中或多或少地含有其他组成成分或杂质。另外，这类涂层的缺点同样为受限的过程窗口。过高的温度使锌组分燃烧；和/或过长时间的加热再次降低耐腐蚀性。此外，锌熔体的其他组成部分(通常为亲氧元素，例如铝)会引起在防腐蚀保护层的表面上形成硬氧化物。因此，为了除去产生的氧化物(通常为氧化铝)，通常照射钢构件。由于锌同样存在裂纹形成的危险。另外，由于在加热过程中由亲氧元素形成的硬氧化物，可能导致一定程度的摩擦系数的增加。铝硅涂层相反地提供了相对较大的过程窗口。该防腐蚀保护层在火镀的过程(热浸镀层过程)中涂覆在扁钢产品上。在此，在钢基层和实际的涂层之间形成硬质的金属间相。由于该硬质的金属间相，AlSi涂层的钢板的冷成型的实现受到限制，因为该涂层会局部地剥落并且在剥落的位置上出现不期望的氧化或边缘脱碳。因此，AlSi涂层的、可热压硬化的钢板通常仅在直接的热成型过程中使用。但是，一些这种涂层的制造方法无法实现。另外，AlSi涂层仅受限地适用于快速的加热过程，因为这会导致不期望的熔化。在常规的加热(通常为炉加热)之后，在成型过程中存在高摩擦系数，该摩擦系数对成型表现产生局部的负面影响。一般在热浸镀层过程中涂覆的金属防腐蚀保护层在接下来的快速加热过程中的、特别是在借助于激光辐射或红外技术的加热过程中具有缺点。因为在此经常可以观察到液相形成以及由此劣化的吸收。因此，这样的结果是既不会达到均匀的加热也不会达到保持一致的层特性。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的在于说明一种在实际中容易实施的方法，该方法实现了以相对较低的成本制造钢构件，该钢构件具有良好粘附性并防腐蚀的金属涂层。本专利技术的目的特别是在于说明一种方法，通过该方法可以使钢构件受到充分地防腐蚀保护并且实现了在加工变型方面较宽的领域。在此，重要的不再是长时间保持的防腐蚀保护，而更多是加工性能的高灵活性。根据本专利技术的第一种变型，关于方法的目的通过进行权利要求1所述的在钢构件制造过程中的操作步骤得以实现。权利要求2中说明了一种替代性的、同样可以实现上述目的的按照本专利技术方法的变型。按照本专利技术的方法的第一种变型为通过所谓的“直接热成型(直接加压硬化)”成型钢构件，而第二种方法的变型为通过所谓的“间接热成型(间接加压硬化)”成型钢构件，其中，按照本专利技术涂层的钢扁坯首先冷成型，然后加热到奥氏体化温度并随后通过快速冷却而转变至调质组织结构状态或硬化组织结构状态。按照本专利技术的方法变型的有利设计在引用权利要求1或2的权利要求中给出并在下文中进行说明。在根据本专利技术的用于制造设有金属的防腐蚀保护层的钢构件的方法中，首先提供一种扁钢产品，即钢带或钢板，该扁钢产品由在热成型过程中能够通过淬火而硬化的钢材组成，该钢材具有150-1100MPa的屈服极限和300-1200MPa的抗拉强度。钢材通常可以是以已知组成成分的高强度的锰硼钢。相应地，按照本专利技术加工的钢材除了铁和不可避免的杂质之外还包含(以重量％)0.2-0.5％的C,0.5-3.0％的Mn,0.002-0.004％的B以及可选的“Si,Cr,Al,Ti”族中的一种或多种元素，这些元素的含量为：0.1-0.3％的Si,0.1-0.5％的Cr,0.02-0.05％的Al,0.025-0.04％的Ti。所使用的扁钢产品优选为重结晶的冷轧带材，因为已显示这类钢带在电解涂层设备中可以以相对低成本的方式涂层。通过电解涂层在相应得到和制备的扁钢产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造具有金属的防腐蚀保护层的钢构件的方法，包括以下操作步骤；a)提供一种由在热成型过程中能够通过淬火而硬化的钢材组成的扁钢产品，所述钢材具有150‑1100MPa的屈服极限和300‑1200MPa的抗拉强度，b)所述扁钢产品电解涂覆由锌组成的防腐蚀保护层，所述防腐蚀保护层除了锌之外仅含有不可避免的杂质，其中，所述涂层以这样的方式实施，即，电解沉积的防腐蚀保护层具有小于5μm、优选在1‑4μm范围内、特别优选在2‑4μm范围内的平均层厚度，c)将由已涂层的所述扁钢产品形成的扁坯加热到至少为800℃的扁坯温度；d)在成型工具中将所述扁坯成型为钢构件，并且e)通过由所述钢构件在适于形成调质组织结构或硬化组织结构的状态下所处的温度开始冷却使所述钢构件硬化，所述冷却的冷却速率对于形成调质组织结构或硬化组织结构是足够的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.13 EP 13184275.91.一种用于制造具有金属的防腐蚀保护层的钢构件的方法，包
括以下操作步骤；
a)提供一种由在热成型过程中能够通过淬火而硬化的钢材组成
的扁钢产品，所述钢材具有150-1100MPa的屈服极限和300-1200MPa
的抗拉强度，
b)所述扁钢产品电解涂覆由锌组成的防腐蚀保护层，所述防腐
蚀保护层除了锌之外仅含有不可避免的杂质，其中，所述涂层以这样
的方式实施，即，电解沉积的防腐蚀保护层具有小于5μm、优选在
1-4μm范围内、特别优选在2-4μm范围内的平均层厚度，
c)将由已涂层的所述扁钢产品形成的扁坯加热到至少为800℃
的扁坯温度；
d)在成型工具中将所述扁坯成型为钢构件，并且
e)通过由所述钢构件在适于形成调质组织结构或硬化组织结构
的状态下所处的温度开始冷却使所述钢构件硬化，所述冷却的冷却速
率对于形成调质组织结构或硬化组织结构是足够的。
2.一种用于制造具有金属的防腐蚀保护层的钢构件的方法，包
括以下操作步骤；
a)提供一种由在热成型过程中能够通过淬火而硬化的钢材组成
的扁钢产品，所述钢材具有150-1100MPa的屈服极限和300-1200MPa
的抗拉强度，
b)所述扁钢产品电解涂覆由锌组成的防腐蚀保护层，所述防腐
蚀保护层除了锌之外仅含有不能避免的杂质，其中，所述涂层以这样
的方式实施，即，电解沉积的防腐蚀保护层具有小于5μm、优选在
1-4μm范围内、特别优选在2-4μm范围内的平均层厚度，
c)在成型工具中将由所述扁钢产品形成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里亚·科耶尔，萨沙·西科拉，扬科·巴尼克，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE