具有含锰防腐蚀覆层的钢部件制造技术

本发明专利技术涉及一种钢部件(13)，其包括钢基板(15)，其具有存在于该钢基板(15)的至少一侧上的防腐蚀覆层(17)。这里，该防腐蚀覆层(17)包括含锰合金层(19)。这里含锰合金层(19)形成防腐蚀覆层最靠近表面的合金层。此外，含锰合金层(19)包括铁和另一种金属。层(19)包括铁和另一种金属。层(19)包括铁和另一种金属。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有含锰防腐蚀覆层的钢部件


[0001]本专利技术涉及一种具有含锰防腐蚀覆层的钢部件、一种用于生产该钢部件的扁钢产品以及一种用于生产该钢部件或该扁钢产品的方法。

技术介绍

[0002]此处提到的“扁钢产品”是指钢带、钢板或由其制成的坯料等。
[0003]为了提供现代车身构造中所需的低重量、最大强度和保护效果的组合，如今在碰撞情况下可能承受特别高负载的车身区域中使用由超高强度钢热压成型的部件。
[0004]在热模压硬化，也称为热成型中，从冷轧或热轧钢带上分离出来的钢坯被加热到通常高于相应钢的奥氏体化温度的变形温度，并在加热状态下放入成型压力机的工具中。在随后的成形过程中，金属板裁切件或由其形成的部件通过与冷的工具的接触而经历快速冷却。冷却速率在此这样设置，使得在部件中产生硬化组织结构。将该组织结构转变为马氏体组织结构。
[0005]适用于热模压硬化的典型钢是钢A
‑
E，其化学成分列于表5。
[0006]在实践中，含锰钢通常不耐湿腐蚀的缺点与已知的特别适用于热模压硬化的锰硼钢的优点相抵触。与低合金钢相比，在增加的氯离子浓度的作用下，导致局部有限但强烈的腐蚀的强烈趋势使得恰恰在车身结构中难以使用属于高合金钢板材料组的钢。此外，含锰钢容易产生表面腐蚀，这同样也限制了其应用范围。
[0007]此外，从研究中得知，对于用于车身中的复杂碰撞相关结构部件的Mn
‑
B调质钢而言，在不利条件下，例如在氢气输入增加和拉伸应力增加的情况下，在这些钢的生产或进一步加工过程中潜在存在氢脆的风险或存在氢致延迟开裂的风险。在退火处理过程中，钢基体在奥氏体组织结构状态下的更高吸收能力会促进氢的引入。
[0008]现有技术中存在各种旨在减少调温状态期间含锰钢的氢吸收或也为此类钢提供保护钢免受腐蚀侵袭的金属覆层的建议。在此分为主动和被动腐蚀保护系统。
[0009]主动防腐蚀系统通常通过连续施加含锌防腐蚀覆层来生产。另一方面，被动腐蚀保护系统通常通过施加含铝覆层，尤其是铝硅涂层 (AlSi)来生产，该涂层对腐蚀侵袭具有良好的阻隔效果。
[0010]然而，使用含锌防腐蚀覆层的缺点是锌的熔点相对较低，约为 419℃。在热成型过程中，液态的含锌覆层会渗入基材并在此导致严重的开裂(所谓的液态金属脆化)。
[0011]目前的含铝防腐蚀覆层也有多个不利方面。因此，由于涂层材料的高熔化温度，用于生产AlSi涂层的热浸涂层设备的能耗相对较高。此外，锰硼钢上的这些涂层只能在一定程度上进行冷成型。由于硬的Fe
‑
Al
‑
Si金属间相，在冷成型过程中导致涂层剥落。这限制了成型度。因此，AlSi涂层通常需要直接热成型。与阴极浸漆相结合，可使漆层在AlSi涂层的表面上具有良好的附着力，可实现良好的腐蚀侵袭阻隔效果。此外，对于这种涂层变体方案，须考虑到钢材料中的氢输入，其使得在不利的工艺条件下，有必要在连续炉上使用露点控制来进行模压硬化工艺。与露点控制相关的能耗会导致部件制造中的额外成本。
[0012]从US 2017/0029955已知用于热成型的各种涂层，其中也提到了含有锰的合金层。

技术实现思路

[0013]以此为出发点，本专利技术的目的在于提供一种替代性的涂层，该涂层适用于热成型并充分保护热成型钢部件免受腐蚀。
[0014]该目的通过包含钢基板的钢部件实现，其具有存在于该钢基板的至少一侧上的防腐蚀覆层。这里，该防腐蚀覆层包括含锰合金层，其中含锰合金层形成防腐蚀覆层最靠近表面的合金层，并且其中含锰合金层包括铁和另一种金属。
[0015]在本申请的意义中，如果某元素的质量分数大于0.5重量％，则称该层包括或包含该元素。含锰合金层因此包含大于0.5重量％的锰质量分数、大于0.5重量％的铁质量分数和同样大于0.5重量％的另一种金属质量分数。
[0016]在下文中，质量分数以通常的方式用元素符号缩写，即以下适用：Mn＞0.5重量％和Fe＞0.5重量％。如果金属没有指定，则其他金属的质量分数缩写为X。因此，X＞0.5重量％适用。
[0017]特别地，该目的通过包含钢基板的钢部件实现，该钢基板具有存在于该钢基板的至少一侧上的防腐蚀覆层。这里，该防腐蚀覆层包括含锰合金层，其中含锰合金层形成防腐蚀覆层最靠近表面的合金层，并且其中该含锰合金层包括：
[0018]‑
锰
[0019]‑
铝、铬、铜、锡中的另一种金属
[0020]‑
选择性一种或多种选自镁、钙、锶、锆、锌、硅、铝、铬、铜、锡的合金元素，规定来自该组的所有合金元素的总比例小于2 重量％
[0021]‑
其余为铁和不可避免的杂质。
[0022]或者，该任务也通过钢部件的特殊配置(以下称为Cu
‑
Zn变体) 来解决。在这种情况下，钢部件包括钢基板，其具有至少存在于钢基板一侧上的防腐蚀覆层。所述防腐蚀覆层包括含锰合金层，所述含锰合金层包括：
[0023]‑
锰
[0024]‑
铜、锡中的另一种金属
[0025]‑
选择性一种或多种选自镁、钙、锶、锆、锌、硅、铝、铬、铜、锡的合金元素，规定来自该组的所有合金元素的总比例小于2 重量％
[0026]‑
其余为铁和不可避免的杂质。
[0027]在Cu
‑
Zn变体方案的优选扩展方案中，含锰合金层形成防腐蚀覆层最接近表面的合金层。
[0028]在Cu
‑
Zn变体方案的一种特殊扩展方案中，防腐蚀覆层具有至少一个另外的功能层，该另外的功能层布置得比含锰合金层更靠近表面。
[0029]如上所述的钢部件的钢基板通常是具有马氏体组织结构的钢，优选具有马氏体组织结构的锰硼钢。
[0030]特别优选地，钢基板是来自钢A
‑
E组的钢，其化学分析在表5 中给出。在此表5应理解为，对于钢A
‑
E组中的每种钢，元素比例均以重量百分比给出。这里给出了最小和最大重量百分比。例如，钢A 因此具有碳含量C：0.05重量％
‑
0.10重量％。如果下限为0，则该元素
被认为是选择性的。表中没有条目，则表示对于该元素没有限制。对于元素铬和钼，钢C
‑
E中只给定了铬和钼元素含量之和的上限。除了表中列出的元素外，钢A
‑
E还可以包含其他选择性元素，例如Cu、 N、Ni、V、Sn、Ca。余量分别由铁组成。
[0031]令人惊讶的是，这种含铁和锰的三元合金体系显示出特别好的防腐蚀阻隔效果。此外，防腐蚀覆层在此还充当牺牲阳极或保护阳极。与开头提到的含锌防腐蚀覆层相比，根据本专利技术的防腐蚀覆层具有更高的熔点，因此其非常适合热成型并且显著降低了液态金属脆化。
[0032]在一个优选的实施方案变体中，含锰合金层包含超过10重量％的锰，特别是超过20重量％的锰，优选超过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.包含钢基板(15)的钢部件(13)，所述钢基板具有存在于所述钢基板(15)的至少一侧上的防腐蚀覆层(17)，其中所述防腐蚀覆层(17)包括含锰合金层(19)，其特征在于，所述含锰合金层(19)形成防腐蚀覆层(17)的最靠近表面的合金层，并且其中所述含锰合金层(19)包括：
‑
锰，
‑
铝、铬、铜、锡中的另一种金属，
‑
选择性一种或多种选自镁、钙、锶、锆、锌、硅、铝、铬、铜、锡的合金元素，规定来自该组的所有合金元素的总比例小于2重量％，
‑
其余为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的钢部件(13)，其中所述含锰合金层(19)包含超过10重量％的锰。3.根据权利要求1至2中任意一项所述的钢部件(13)，其中所述含锰合金层(19)接触所述钢基板(15)。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的钢部件(13)，其中所述另一种金属选自铝、铬、铜和锡。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的钢部件(13)，其中所述含锰合金层(19)包含铁和铝，其中铁含量小于24重量％，并且锰含量大于40重量％。6.根据权利要求1至4中任意一项所述的钢部件(13)，其中所述含锰合金层(19)含有铁和锡，其中铁含量小于20重量％，并且锡含量小于30重量％。7.根据权利要求1至4中任意一项所述的钢部件(13)，其中所述含锰合金层(19)包含铁和铜，其中铁含量与铜含量之比大于0.05。8.根据权利要求7所述的钢部件(13)，其中铁含量Fe和铜含量Cu满足以下关系：Fe＜45重量％
‑
1.18Cu。9.根据权利要求1至4中任意一项所述的钢部件(13)，所述含锰合金层(19)包含铁和铬，其中铁含量Fe和铬含量Cr满足以下关系：20重量％＜Fe+Cr＜50重量％。10.根据前述权利要求中任意一项所述的钢部件(13)，其中所述含锰合金层(19)的电化学势比钢基板(15)的电化学势更负。11.根据权利要求10所述的钢部件(13)，其中钢基板(15)和含锰合金层(19)的电化学势差大于50mV，尤其是大于100mV，优选150mV，特别优选大于200mV。12.用于借助热成型生产根据前述权利要求中任意一项所述的钢部件(13)的扁钢产品，所述扁钢产品包括钢基板(15)，所述钢基板具有存在于所述钢基板(15)的至少一侧上的防腐蚀覆层(17)，其中所述防腐蚀覆层(17)包括含锰合金层(19...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安，
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：