由扁钢制品制造经热成型且淬火的、具有金属抗腐蚀涂层的钢制零件的方法技术

本发明专利技术涉及一种由扁钢制品制造涂覆有金属保护涂层的钢制零件的方法，该扁钢制品具有至少0.4重量%的Mn含量。为了以经济的方式制造高坚固性的钢制零件，同时使生成金属诱导缝隙的风险降到最低，根据本发明专利技术，扁钢制品在连续炉中退火，退火气氛含有达25体积%的H2、0.1-10体积%的NH3、H2O和余量的N2以及由于技术条件限制无法避免的杂质，该退火气氛具有在-50℃和-5℃之间的露点，在400-1100℃的维持温度下保持5-600秒。经退火处理的扁钢制品具有厚度为5-200μm的渗氮层（N），该渗氮层的晶粒尺寸小于位于扁钢制品内部的内核层（K）的晶粒尺寸。在扁钢制品经过金属保护层涂层之后，由经退火的扁钢制品分割出板材，该板材在可选的预成型后加热到780-950℃的奥氏体化温度、热成型为钢制零件然后这样快速地冷却，从而在扁钢制品中形成淬火组织。

【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由扁钢制品制造经热成型且淬火的、涂覆有金属抗腐蚀保护涂层的钢制零件的方法，该扁钢制品具有至少O. 4重量％的锰含量。
技术介绍
于2005年9月15日至25日在法兰克福举办的第61届国际车展中，发表在蒂森克虏伯汽车股份公司的展报内的文章《轻巧的汽车车身的潜力》中报道过，在实践中特别是由硼合金钢材制造高强度车身零件中应用热成型淬火。此处提到的硼合金钢材的典型例子是标号为22MnB5的钢，该钢可以在钢手册2004中以材料号I. 5528找到。与钢22MnB5类似的钢在JP 2006104526 A中已知。该已知钢除了铁和不可避免的杂质还含有(重量%)0. 05-0. 55%的C，最大2%的Si, O. 1-3%的Mn，最大O. 1%的P和最大 O. 03%的S。为了改善淬硬性，可以额外在钢内增加O. 0002-0. 005%含量的B和O. 001-0. 1% 含量的Ti。各个Ti含量作用为使钢内存在的氮固化。钢内存在的硼可以以这种方式尽可能完全地发挥其提升坚固性的作用。根据JP 2006104526 A，首先由这类型的钢制成板材，该板材稍后在高于Ac3-温度，典型位于850-950°C范围内的温度中进行预热。接下来在冲压工具中进行的、从该温度区域迅速的冷却过程中，在由各个板材毛坯挤压成型的零件中形成保障了所追求的高强度的马氏体结构。有利的是，加热到所述温度水平的板材能够通过相对较小的变形力变形成复杂形状的零件。这特别适用于这类板材，其由高坚固性的钢制成并且设计有抗腐蚀涂层。镀锌的扁钢制品热成型为高坚固性或者最高坚固性的钢制零件存在一个特别的困难。具有金属抗腐蚀涂层的钢片由于热成型和接下来进行的或者与热成型同时进行的淬火中必须加热到这样一个温度，该温度位于保护涂层的金属的熔化温度之上，由此存在所谓的“液化金属脆裂”风险。当镀层的熔化成液态的金属渗入到在成型过程中在各个扁钢制品表面形成的缺口内，发生钢的脆裂。液态金属到达钢基底并在那里的晶界汇集由此降低可承受的最大拉力和压力。由较高坚固性和高坚固性含锰钢制成的扁钢制品的液化金属脆裂的危险性经证明是特别关键的。这类钢只具有有限的延展性所以在其变形过程中趋向于形成靠近表面的、靠近晶界的裂缝。由DE-OS 18 13 808中已知，钢板的抗腐蚀性和抗氧化性可通过渗氮处理进行改善，通过该渗氮处理产生一个靠近表面的、厚2. 5-19 μ m的具有与钢板的内核区域相比提高的氮含量的边缘层。渗氮层具有较好的粘附性。由DE 691 07 931 T2进一步已知，通过渗碳处理或者渗氮处理可以在由低碳钢组成的、用于机动车车身制造的扁钢 制品的靠近表面的区域产生较高的碳含量或者氮含量， 用来改善相关扁钢制品的可处理性。在现有技术中该措施没有与较高坚固性的或者高坚固性的、具有至少O. 4重量％的锰含量的钢联系在一起，其中根据本专利技术处理加工的钢的典型锰含量位于O. 4-0. 6重量％内，特别位于O. 6-3. O重量％范围内。根据本专利技术处理加工的扁钢制品的碳含量典型为多于O. 06重量％和少于O. 8重量％，特别少于O. 45重量％。为了调整根据本专利技术处理加工的钢的各项性质，可以使其含有达0.2重量％的11、 达O. 005重量％的B、达O. 5重量％的Cr、达O. I重量％的V或者达O. 03重量％的Nb。氮化或者内部渗氮的前提是具有渗透性的氮。当氮处于原初状态(statu nascendi)时该前提条件得到满足。通常，渗氮处理通过在含氨的H2-N2-退火气氛内使各个的扁钢制品退火完成。这里的氨和氮作为氮的供体。氨气在气压和高于400°C的温度下分裂成两倍于其体积的氮和氢。氮气的分解可以通过下述反应方程式描述2NH3->2 +3
技术实现思路
在前述现有技术的背景下本专利技术的目的在于，提供一种方法，以经济的方式允许， 在将金属诱导的裂缝风险减到最低的同时制造高坚固性的钢制零件。该目的根据本专利技术由此实现，S卩，在制造高坚固性的钢制零件过程中，施行权利要求I披露的工作步骤。本专利技术的具有优势的设计方案在各个独立权利要求的从属权利要求中给出，并且下面以细节阐述一般性的专利技术理念。根据本专利技术的用于制造具有金属抗腐蚀涂层的钢制零件的方法，由该想法出发， 在对扁钢制品进彳·丁热成型之如在其表面实施渗氣处理，通过该处理在扁钢制品中制造精细结构的边缘层。在一方面，该边缘层为热成型改善了表面磨光的钢制产品的成型性质。另一方面，经证实，根据本专利技术的方法在扁钢制品的渗氮边缘区域，出乎预料地有益于防止热成型过程中钢制精细板材的金属脆裂。渗氮区导致晶界面/相界面 (Phasengranzflaechen)在热成型过程中的显著提高,该提高抵制了由镀膜金属材料渗入钢基底导致的裂缝问题。此外在涂层内存在一个不寻常的高的铁渗透。其结果是，特别是基于锌的涂层的处理过程中，涂层在热学方面更加稳定。为了能够利用前述总结的根据本专利技术实施的边缘层渗氮的有利影响，根据本专利技术的方法包含下述处理步骤-制备一块由钢制成的扁钢制品，其具有至少O.4重量％的锰含量。此处所说的扁钢制品指的是钢片、钢带、钢板或者同类型产品。这样的扁钢制品可以在热轧或者冷轧状态以本专利技术的方式进行处理。还可能，将不同的钢板组合形成一个扁钢制品，该扁钢制品在接下来根据本专利技术的方式中进行处理，其中钢板由具有权利要求I给出的类型的钢制成。-扁钢制品在连续炉中退火，退火气氛含有达25体积％的H2、0.1-10体积％的NH3、 H2O和余量的N2以及由于技术条件限制无法避免的杂质，该退火气氛具有在_50°C和_5°C 之间的露点。维持温度为400-1000°C，扁钢制品在该维持温度下维持5-600秒。最终通过该渗氮-退火处理在扁钢制品表面存在厚度为5-200 μ m的、限定在扁钢制品的游离表面的可延展的渗氮层，该渗氮层的晶粒尺寸小于位于内部的、由边缘层覆盖的、由扁钢制品的基本材料构成的内核层的晶粒尺寸。-在产生渗氮层后，以前述方式退火的扁钢制品经金属保护层涂层。此处本专利技术利用了这样的认识，液化金属脆裂的风险可以由此降低，即，可以通过有目的地调整扁钢制品的邻近表面区域来改变对于液化金属脆裂无抵抗力的温度范围，从而使该温度范围与对于热成型典型的温度范围不发生重叠。-由金属保护层涂层的扁钢制品分割成板材。-如果成型需要两个或者多个步骤，板材可以在该步骤中可选地预成型。预成型可以到这个程度，在预成型后板材的形状几乎完全等同于零件的最终形状。典型地，预成型在一块冷的或者加热到低于奥氏体化温度的半热的板材上进行。只通过热成型一步完成的成型可以不使用预成型。-用于热成型的板材加热到780_950°C的奥氏体化温度。-然后将加热后的板材热成型为最终的钢制零件。-然后将得到的钢制零件进行冷却，此处由奥氏体化温度出发进行加速冷却。钢制零件的冷却这样进行，从而在扁钢制品中形成淬火组织。热成型和淬火可以在同一个步骤中完成。这种情况下，热成型和淬火共同在一个工具中一步进行。与此相反，两步式的过程中分开进行工作步骤“成型”和“生成调制组织或淬火组织”。令人惊讶的是，利用根据本专利技术给出的退火条件，即使在很短的时间内也可以达到所希望的渗氮深度。所以根据本专利技术的方法的优势在于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·诺登，延斯·孔德拉蒂乌克，曼弗雷德·莫伊雷尔，帕特里克·库恩，福尔克尔·马克思，霍斯特·伯恩森，弗兰克·弗雷德尔，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，
类型：
国别省市：