用于制备热成形的涂覆的钢产物的方法技术

本发明专利技术涉及用于热压成形的Al‑Si合金涂覆的钢带材并且涉及采用连续涂覆方法制备该Al‑Si合金涂覆的钢带材的方法。

Method for preparing coated steel products for hot forming

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备热成形的涂覆的钢产物的方法本专利技术涉及用于热压成形的Al-Si合金涂覆的钢带材并且涉及采用连续涂覆方法制备该Al-Si合金涂覆的钢带材的方法。从EP0971044已知在制备热压成形(热成形)或压力硬化制品时使用铝-硅涂覆的钢带材。在这个方法中，将从钢带材切下的坯件加热至钢转变为奥氏体并且该坯件容易成形为期望的形状的温度(即大于Ac1温度)。在将奥氏体带材压制成期望的形状之后以允许奥氏体转变为马氏体或其它硬化组织的冷却速率将其冷却，从而产生具有高强度的成形制品。EP2377965公开了可在钢片材例如片材或22MnB5中实现等于或大于1000MPa的强度。铝-硅涂层意图保护带材在其保持在高温下和随后冷却过程中免于氧化和脱碳。热压成形的成品零件不需要去除表面氧化物，并且可进一步加工该零件。实践中目前使用的铝-硅涂层含有约10％硅。具有10％硅的铝-硅涂层的缺点是在热成形和冷却之后最终零件上涂料附着不足。经常观察到涂料的显著剥落。本专利技术的另一个目的是提供在热成形之后具有改进的涂料附着性的铝-硅涂覆的钢带材。本专利技术的另一个目的是提供用于制备所述铝-硅涂覆的钢带材的方法。此外，本专利技术的目的是提供对热成形工艺有利的以上提到的钢带材的用途。此外，本专利技术的目的是提供由根据本专利技术钢带材的用途产生的产物。根据本专利技术的第一方面，提供用于制备热成形钢产物的方法，其中该热成形产物包含钢基材和铝合金涂覆层，该铝合金涂覆层包含表面层和在该表面层和该钢基材之间的扩散层，并且其中该表面层含有在0和10面积％之间的τ-相，并且其中如果存在τ-相，τ-相分散在该表面层中，并且其中该方法至少包括随后步骤：-提供钢带材或片材，该钢带材或片材通过将钢基材浸没在包含至少0.4重量％的Si和至多4.0重量％的Si的熔融铝合金浴中的方式设置有铝合金涂覆层；-切割经涂覆的钢带材或片材以获得坯件；-通过直接热成形工艺或间接热成形工艺将该坯件热成形为产物，其中该热成形工艺包括加热该坯件或在间接热成形工艺的情况下加热该热成形钢产物，至大于钢的Ac1温度、优选大于Ac3温度的温度；-冷却该产物以形成期望的最终显微组织从而获得该热成形钢产物。根据本专利技术的涂覆的钢带材在一方面在热成形过程中提供免于氧化的良好保护，并且在另一方面提供成品零件的优异涂料附着。重要的是如果τ-相存在于表面层中，则τ-相以嵌入岛的形式即分散体而不作为连续的层存在。分散体被定义为包含多于一种相的材料，其中至少一种相(分散相)由嵌在基体相中的细微分开的相畴构成。涂料附着的改进是不存在τ-相或有限存在τ-相的结果，专利技术人发现τ-相是已知涂层差的附着的原因。在本专利技术的上下文中，如果组成在以下FexSiyAlz相范围中则考虑相是τ-相：具有50-70重量％Fe、5-15重量％Si和20-35重量％Al的组成范围。当超过了硅的溶解度时τ-相形成，结果是铁扩散至铝层中。由于铁的富集，超过了硅的溶解度，并形成τ相例如Fe2SiAl2。这种情况对在热成形工艺过程中的退火持续时间和退火温度的高度施加了限制。所以可主要地通过控制钢带材或片材上的铝合金层中的硅含量和次要地通过退火温度和时间来容易避免或限制τ-相的形成。这样增加的优点是还可减小坯件在炉中的持续时间，其可允许较短的炉，这是经济上的优点。通过简单的实验然后常规显微组织观察容易测定对于给定的涂覆层而言退火温度和时间的组合(参见以下实施例)。应注意τ-相的百分比以面积％表示，因为在涂覆层的横截面上测量该比例。存在两种热成形变体：直接和间接热冲压。直接工艺使用涂覆坯件开始，加热和成形该坯件，而间接工艺使用来自涂覆坯件的预成形部件，随后加热和冷却该预成形部件以在冷却之后获得期望的性质和显微组织。从生产率角度来说，直接工艺是优选的。在本专利技术的上下文中直接和间接热冲压都被视为专利技术的部分，其中特征“将坯件热成形为产物”可为直接或间接热成形。在间接热成形工艺中顺序是将坯件成形为成形产物-在炉中加热该成形产物至对于钢转变为奥氏体而言足够高的温度-冷却该成形产物以获得期望的产物最终显微组织，然而在直接热成形工艺中顺序是在炉中加热坯件至对于钢转变为奥氏体而言足够高的温度-在模具中热成形坯件以获得热成形产物-冷却该热成形产物以获得期望的产物最终显微组织。在本专利技术的实施方案中，表面层不含τ-相。由于τ-相的存在对涂料附着的影响，优选的是在表面层中不存在τ-相，或至少在最外的表面层中没有τ-相。虽然最外的表面层的含义应是完全清楚地，但是多余地在图1B中进行了解释。专利技术人发现了这可通过在钢基材上设置铝合金涂覆层来获得，其包含至少0.4重量％的硅。优选地铝合金涂覆层包含至少0.6和/或至多4.0重量％的硅。发现了在根据本专利技术的铝合金涂覆层中热成形之后τ-相的邻接度(contiguity)优选为至多0.4。这意味着如果存在τ-相，τ-相不是紧密层而是分散体。因为τ-相的量为至多10％，如果存在τ-相，邻接度和量的组合揭示了分散存在的τ-相。注意到优选的是不存在τ-相，并且这看起来是铝合金中具有硅含量小于2.5％的热成形的铝合金涂覆的钢带材的情况。邻接度(C)是用于表征材料显微组织的性质。它量化了复合材料中相的连接属性，并可定义为在α-β两相组织中与其它α相颗粒共用的α相的内表面的分数。随着一种相在另一种相中的分布从完全分散的结构(没有α-α接触)改变至完全聚集的结构(仅α-α接触)，相的邻接度在0和1之间变化。可使用简单的方法获得界面面积，该方法将与显微组织的抛光平面上相界的截距计数，并且邻接度可由以下等式给出：其中Cα和Cβ是α相和β相的邻接度，NLαα和NLββ分别是与具有单位长度的任意线的α/α和β/β界面的截距数，并且NLαβ是与具有单位长度的任意线的α/β界面数。邻接度Cα为0时，不存在接触其它α-晶粒的α-晶粒。邻接度Cα为1时，所有α-晶粒接触其它α-晶粒，意味着仅存在嵌入β相的一大块α-晶粒。优选地如果存在，表面层中τ-相的邻接度小于Cτ≤0.4。在钢带材或片材上提供的铝合金层包含铝、硅和铁合金和它们的金属间化合物，其意味着合金层基本上由铝、硅和铁合金和它们的金属间化合物构成，但是可存在其它的预期成分例如铁和非预期成分例如在合金层中存在的不可避免的杂质。这些非预期成分是微量的不可避免的杂质，而且是例如锰和铬的元素，它们是这些元素从通过热浸涂覆设备中的熔体的钢带材或片材溶解的结果。这种溶解过程是不可避免的并且这些溶解元素的存在是不可避免的。将清楚的是这些元素还最终在钢带材或片材顶部沉积的铝合金涂覆层中。注意到已知出于特定原因添加一些元素至熔体中：Ti、B、Sr、Ce、La和Ca是用于控制晶粒尺寸或改变铝-硅共晶体的元素。可添加Mg和Zn至浴中以改进最终热成形产物的耐腐蚀性。结果是，这些元素还可最终在铝合金涂覆层中。优选地熔融铝合金浴中Zn含量和/或Mg含量小于1.0重量％以防止顶部浮渣。元素如Mn、Cr、Ni和Fe还将可能存在于熔融铝合金浴中，其为这些元素从通过该浴的钢带材溶解的结果，并因此可最终在铝合金涂覆层中。熔融铝合金浴中铁的饱和水平通常在2和3重量％之间。所以在根据本专利技术的方法中，铝合金涂覆层通常含有从钢基材溶解的元素例如锰、铬和铁，至多至这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制备热成形钢产物的方法，其中该热成形产物包含钢基材和铝合金涂覆层，该铝合金涂覆层包含表面层和在该表面层和该钢基材之间的扩散层，并且其中该表面层含有在0和10面积％之间的τ‑相，并且其中如果存在τ‑相，τ‑相分散在该表面层中，并且其中该方法至少包括随后步骤：‑提供钢带材或片材，该钢带材或片材通过将钢基材浸没在包含至少0.4重量％和至多4.0重量％的Si的熔融铝合金浴中的方式设置有铝合金涂覆层；‑切割经涂覆的钢带材或片材以获得坯件；‑通过直接或间接热成形工艺将该坯件热成形为产物，其中该热成形工艺包括加热该坯件或在间接热成形工艺的情况下加热该热成形钢产物，至大于钢的Ac1温度、优选大于Ac3温度的温度；‑冷却该产物以形成期望的最终显微组织从而获得该热成形钢产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.28 EP 17158418.8;2017.02.28 EP 17158419.61.用于制备热成形钢产物的方法，其中该热成形产物包含钢基材和铝合金涂覆层，该铝合金涂覆层包含表面层和在该表面层和该钢基材之间的扩散层，并且其中该表面层含有在0和10面积％之间的τ-相，并且其中如果存在τ-相，τ-相分散在该表面层中，并且其中该方法至少包括随后步骤：-提供钢带材或片材，该钢带材或片材通过将钢基材浸没在包含至少0.4重量％和至多4.0重量％的Si的熔融铝合金浴中的方式设置有铝合金涂覆层；-切割经涂覆的钢带材或片材以获得坯件；-通过直接或间接热成形工艺将该坯件热成形为产物，其中该热成形工艺包括加热该坯件或在间接热成形工艺的情况下加热该热成形钢产物，至大于钢的Ac1温度、优选大于Ac3温度的温度；-冷却该产物以形成期望的最终显微组织从而获得该热成形钢产物。2.根据权利要求1所述的方法，其中该表面层不含τ-相。3.根据权利要求1所述的方法，其中最外的表面层不含τ-相。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中该熔融铝合金浴包含0.6至4.0重量％的硅。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中该熔融铝合金浴包含0.6至1.4重量％的硅。6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中该熔融铝合金浴包含至少1.6重量％至4.0重量％，优选至少1.8重量％至4.0重量％的硅。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中具有铝合金涂覆层的经涂覆的钢带材或片材在热成形步骤之前经受预扩散退火步骤。8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中具有铝合金涂覆层的经涂覆的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·C·J·本杰斯，H·范肖恩韦尔特，
申请(专利权)人：塔塔钢铁艾默伊登有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL