專利名稱：熱機械形成具有很高強度的最終產(chǎn)品的方法及由此制備的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱機械形成具有很高強度的最終產(chǎn)品的方法及由此制 備的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在很多已知的高強度鋼解決方案中，強度的升高伴隨著可成型性
的降低。對鋼例如TRIP鋼、雙相鋼及甚至TWIP鋼試圖通過仔細(xì)調(diào)節(jié) 化學(xué)組成和工藝的組合來提高鋼的強度。很多這些鋼具有可焊性問題。 這些鋼的化學(xué)組成可以使可焊性受損，或者焊接可因焊接期間的熱輸 入而破壞仔細(xì)產(chǎn)生的顯微組織。這意味著，制備的部件(其焊接到另 一部件上)總體上可為強的，但在焊縫位置弱。此外，上述鋼在成形 后均遭受彈性回復(fù)(springback)，并隨著屈服強度的升高而愈加如 此。
通過使成型性能和用途所需的性能分離，可克服至少一部分這些 問題。通過對鋼部件的熱機械成形處理獲得了用途所需的特性。所謂 熱機械成形處理，意指如下的處理其中要么通過成形操作隨后進行 熱處理，要么通過在熱處理期間進行成形操作來使成形和熱處理相結(jié) 合。通常在成品部件上對部件進行涂覆以用于腐蝕防護，這需要仔細(xì) 地清洗表面和任何中空部位。此外，必須在受控的氣氛下進行熱機械 處理，以便抑制任何脫碳和/或片材中的金屬氧化。不具有任何預(yù)涂層 的鋼片材需要表面的后處理例如清除氧化皮和/或涂覆。如果將涂層施 加于成品部件上，則必須對部件的表面和中空區(qū)域進行很仔細(xì)地清洗。 所述清洗可能需要使用酸或堿，所述酸或堿的再循環(huán)和儲存帶來顯著 的經(jīng)濟成本以及對操作者和環(huán)境的風(fēng)險。對具有很高力學(xué)性能的鋼進 行的后涂覆還可引起電鍍鋅中的氫致開裂，或使在預(yù)先成型部件的浴液鍍鋅中的鋼的力學(xué)性能發(fā)生改變。
基于此原因，已提出了適合于熱機械成形處理的預(yù)涂覆的鋼。這 些涂覆鋼的問題在于，涂層與鋼基材的附著性不夠，且在熱機械成形 處理之前、期間或之后剝離。迄今認(rèn)為沉積于金屬表面的鋅合金涂層 的另 一 問題為，可能在高于鋅熔點的溫度下的熱處理期間使熱成型工 具熔化、流動或結(jié)垢。這將意味著，成形產(chǎn)品的品質(zhì)(在成型品質(zhì)和 表面品質(zhì)兩方面)在制備過程中可能劣化，或者必須經(jīng)常清洗成型工 具以抑制這種劣化。此外，在熱成型過程中，碳積聚可因其磨蝕性而 破壞成型工具，這降低了制備的部件的尺度品質(zhì)和美學(xué)品質(zhì)，或需要 頻繁且昂貴的工具修復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供制備具有優(yōu)異可成型性的期望厚度的預(yù)涂覆 的熱軋或冷軋鋼帶材或片材的方法，該方法在對成品帶材或片材進行
熱機械成形處理后使其能夠獲得超過1000MPa的屈服強度，顯著的抗 沖擊性、抗疲勞性、抗磨蝕性和抗磨損性，同時保持良好的抗腐蝕性， 以及用于涂覆、粘合和磷化的良好能力，其中涂層在熱機械成形處理 之前、期間和之后顯示出對鋼基材的優(yōu)異附著性以及覆蓋基材的性能， 由此始終提供對腐蝕的優(yōu)異防護。
本發(fā)明的目的還是提供上述的涂覆的鋼，該涂覆的鋼允許在提高 的溫度下進行熱機械處理中的機械部分，隨后在成型工具中硬化，其 中涂層在熱機械處理之前、期間和之后顯示出優(yōu)異的附著性和覆蓋性 能。
通過提供熱機械成形具有很高強度的最終產(chǎn)品的方法實現(xiàn)了這些 目的中的一個或多個，該方法包括步驟
-提供涂覆的熱軋和/或冷軋鋼帶材或片材，該鋼帶材或片材包含 (全部百分比以wt。/。計)
o 0. 04%<碳<0. 50/。
o 0. 5°/。<錳<3. 5%o珪<1. 0%
o 0. 01%<鉻<1%
o鈥<0. 2%
o鋁<2. 0%
o磷<0. 1%
〇氮<0. 015%N
o硫<0. 05%
o硼<0. 015%
o不可避免雜質(zhì)，
o余量鐵，
o所述鋼涂覆有鋅合金涂層，其中鋅合金由以下組分構(gòu)成 0. 3-4. 0。/。Mg和0. 05-6. 0。M1;任選的至多0. 2%的一種或多種附加元素; 不可避免的雜質(zhì)；余量的鋅；
-切割鋼片材以獲得鋼片材坯料；
-將鋼片材坯料熱機械成形為具有其最終性能的最終產(chǎn)品。 優(yōu)選地，鈦含量大于按化學(xué)計量比結(jié)合氮所需的量，所以 Ti>3. 4N。如果所有的氮均束縳于鈦，則氮不再能與硼反應(yīng)。可以使用 0. 05。/n的最小水平鋁，因為它對于抑制Fe和Zn之間的所有反應(yīng)不重要。 沒有任何鋁時，厚的固態(tài)(Solid)Fe-Zn合金生長于鋼表面上，且不能 通過用氣體擦拭來平穩(wěn)地調(diào)節(jié)涂層厚度。0. 05%的鋁含量足以抑制產(chǎn)生 問題的Fe-Zn合金的形成。優(yōu)選地，鋅合金涂層中的最小鋁含量為至 少0. 3%。主要需要硼抑制鐵素體形成以便在較低的臨界冷卻速率下允 許馬氏體形成，由此在冷卻期間限制成型產(chǎn)品變形的風(fēng)險。如果硼與 氮反應(yīng)，則所獲得的BN不再有效。優(yōu)選地，相對于氮含量調(diào)節(jié)鈦量， 以便不加入太多鈦，因為鈦是昂貴的合金化元素。此外，過多的鈦可 與碳反應(yīng)形成碳化鈦顆粒，且這些硬顆粒可損壞成型工具或使其過度 磨損。因此，優(yōu)選將最大鈦含量限制為Ti-3. 4N<0. 05%，但更優(yōu)選 Ti-3. 4N<0. 02%。優(yōu)選地，鋅合金中的附加元素的總量為至多0.2%。 在本發(fā)明鋼的組成中加入了鉻、錳和碳，出于它們對淬硬性的影響。
8此外，碳使得能夠獲得高的力學(xué)性能，這是因為其對馬氏體的硬度的 影響。將鋁引入組成中以便捕獲氧并保護硼的有效性。還認(rèn)為鋁能抑 制奧氏體晶粒生長。片材形式的鋼可經(jīng)歷處理以實現(xiàn)對4丐進行的硫化
物球化，這具有改善片材的抗疲勞性的作用。優(yōu)選磷<0. 05%。
可于熱浸鍍鋅生產(chǎn)線上施加鋅合金涂層，且可與連續(xù)再結(jié)晶或回 復(fù)退火步驟結(jié)合。在本發(fā)明的實施方案中，熱機械成形操作是壓機成 型操作。
根據(jù)本發(fā)明的涂覆的鋼帶材提供了優(yōu)異的腐蝕性能。此外，含錳 的鋅合金涂層在熱機械成形步驟期間提供了潤滑作用，且在熱機械成 型處理之前、期間和之后，涂層的附著性良好。另外，當(dāng)在熱成形之 前將涂覆的鋼材料加熱時，在延長的熱暴露期間，鋅合金涂層的元素 擴散進入鋼基材，由此產(chǎn)生擴散涂層，同時鎂和鋁受到氧化。該擴散 涂層已提供具有腐蝕防護的鋼基材，然而仍認(rèn)為其促進了鋅合金涂層 對鋼基材的附著性。應(yīng)當(dāng)選擇Zn擴散層的厚度，使得在成型和冷卻步 驟后獲得有效的腐蝕防護。
通常認(rèn)為含Mg的鋅層比不含鎂的鋅層更硬。盡管這通常意味著所 述層更脆，然而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，鋅合金涂層的附著性即使在成形期間的 高接觸壓力期間也顯著更好，鋅合金涂層不屈服于壓力且保持在適當(dāng) 位置以在成形期間和之后防護產(chǎn)品免于腐蝕。這可能是因為認(rèn)為添加 鎂對于促進涂覆的鋼和(熱)成形工具之間的潤滑是有益的。發(fā)明人 認(rèn)為，Mg氧化物形成于鋅層上保護鋅免于蒸發(fā)。在熱浸鍍鋅期間，減 少的鋅蒸發(fā)在進口區(qū)域也是有益的。該進口是其中帶材進入鋅浴液的 位置。通常，鋅蒸發(fā)并在較冷區(qū)域形成粉塵(鋅和鋅氧化物)，所述 粉塵可落在進口中的帶材和鋅浴液表面上。這可在鋅涂層中引起缺陷。 浴液表面上的Mg氧化物在該區(qū)域限制了鋅的蒸發(fā)，并因此降低了鋅涂 層中的缺陷發(fā)生機會。最后，因Mg的添加改善了鋼的可磷化性。
因為Fe2Als的形成，涂層總是包含一些鐵，盡管從其沉積涂層的 浴液不含上文定義的作為附加元素的鐵。因為使用鋼基材，所以鐵構(gòu) 成了不可避免的雜質(zhì)。鐵不是附加元素，且應(yīng)優(yōu)選不超過1.5%，且更優(yōu)選1. 0%。在本發(fā)明的實施方案中，涂層中的鐵含量限制在低于0.6%, 優(yōu)選低于O. 4%。甚至更優(yōu)選地，將該量限制在低于0. 2%。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的鋼提供了對根據(jù)本發(fā)明的鋅合金涂層 的優(yōu)異的基材潤濕性，在熱機械成形處理期間的優(yōu)異附著性，當(dāng)承受 高溫時鐵-鋅金屬間化合物層的快速形成性，在成型期間在涂層中形成 的任何裂紋的優(yōu)異裂紋閉合性，在成型期間的良好抗磨蝕性，并在熱 機械操作之前、期間和之后提供了良好的抗腐蝕性，包括因鋅與鋼的 電行為而對部件邊緣的防護。因此，獲得了具有期望的力學(xué)性能與優(yōu) 異的腐蝕防護的鋼基材的組合。將鋁含量限制在6%,因為高于6%時可 焊性受到損害。
可以按4氐于0. 2重量％的少量添加的附加元素可以是Pb或Sb、 Ti、 Ca、 Mn、 Sn、 La、 Ce、 Cr、 Ni、 Zr或Bi。通常添力口 Pb、 Sn、 Bi 和Sb以形成鋅花。這些少量的附加元素不以影響通常應(yīng)用的任何顯著 程度改變涂層和浴液的性質(zhì)。優(yōu)選地，當(dāng)一種或多種附加元素存在于 鋅合金涂層中時，每種以<0. 02重量％存在，優(yōu)選每種以<0. 01重量％ 存在。這是因為，相對于鎂和鋁的添加，所述附加元素不以顯著程度 改變抗腐蝕性，且附加元素使涂覆的鋼帶材更昂貴。通常僅添加附加 元素以在具有用于熱浸鍍鋅的熔融鋅合金的浴液中抑制浮渣的形成， 或在涂層中形成鋅花。因此將附加元素保持盡可能低。鋼帶材一側(cè)的 鋅合金的量應(yīng)當(dāng)為25-600 g/m2。這對應(yīng)于約4-95iam的厚度。優(yōu)選地， 厚度為4-20)Lim ( 50-140 g/m2),因為較厚涂層對于大多數(shù)應(yīng)用是不 必要的。根據(jù)本發(fā)明的鋅合金涂層在至多12jLim的厚度下改善了對腐 蝕的防護。較薄涂層對于將具有根據(jù)本發(fā)明涂層的兩片鋼片材焊接(例 如通過激光焊)在一起是有益的。在優(yōu)選實施方案中，鋅合金涂層具 有3-10jum的厚度，這是對于汽車應(yīng)用的優(yōu)選厚度范圍。根據(jù)另一優(yōu) 選實施方案，鋅合金涂層具有3-8jum或甚至7jam的厚度。當(dāng)在不使 用隔片的情況下產(chǎn)生改善的激光焊縫是重要時，該厚度是優(yōu)選的。
具體實施方式
在本發(fā)明的實施方案中，被涂覆的鋼包含以下組成(全部百分比 以Wt. %計)
一 0. 15%<碳<0. 5%
—0. 5%<錳<3%
—0. 1%<硅<0. 5%
-0. 01%<鉻<1%
-鈥<0. 2%
-鋁<0. 1%
-磷<0. 1%
-氮<0. 01%N
-硫<0. 05%
- 0. 0005%<硼<0. 015%
-不可避免雜質(zhì)，
-余量鐵。
在本發(fā)明的實施方案中，鋼基材僅由明確要求的合金化元素構(gòu)成。 其它元素例如氧或稀土元素僅僅可以按不可避免的雜質(zhì)存在，且余量 為鐵。
為了進一步改善鋅合金涂層的品質(zhì)，在鋅合金涂覆步驟之后且冷 卻到環(huán)境溫度的步驟之前，可以使用鍍鋅層退火處理步驟。鍍鋅層退 火處理步驟可以包含在熱浸之后立即在470-550。C下加熱帶材例如 20-40秒，以便在鋅合金涂層中獲得至多15%的鐵含量，優(yōu)選7-13%， 例如約10%。
在本發(fā)明的實施方案中，熱機械成形包含在環(huán)境溫度下將鋼片材 坯料成形為產(chǎn)品，通過將產(chǎn)品加熱到高于Acl使所述產(chǎn)品進行熱處理， 以便至少部分地使產(chǎn)品奧氏體化，然后快速冷卻產(chǎn)品以便獲得具有其 最終性能的最終產(chǎn)品。優(yōu)選進行快速冷卻，同時將產(chǎn)品限制在例如成 型工具中或加熱工具中以在冷卻期間避免形狀缺陷或發(fā)生扭曲。在成 型產(chǎn)品之后且在熱處理之前，任選對任何過多材料進行切邊(trim)。 作為替代或補充，可以進4于最終產(chǎn)品的切邊，即在熱處理之后，例如通過激光切割進行。當(dāng)對產(chǎn)品熱處理或冷卻時，還可以進行切邊。
該實施方案提供了這樣的情形，其中機械處理從熱處理中分離出 來，即在環(huán)境溫度下進行成形步驟，且在成形步驟后進行熱處理以賦 予產(chǎn)品其最終性能。切割鋼片材以獲得鋼片材坯料，且將鋼片材坯料
成形以獲得產(chǎn)品，然后將由此獲得的部件加熱到高于Acl的溫度以便 至少部分地使坯料奧氏體化，并快速冷卻，優(yōu)選以高于臨界冷卻速率 的冷卻速率進行，且優(yōu)選在壓機中進行，以賦予產(chǎn)品高力學(xué)性能。
該實施方案還涉及從涂覆的片材開始制備產(chǎn)品的方法，其中在成 形后，使產(chǎn)品的涂層以超過5°C/s的速率經(jīng)受升溫，該速率可超過600 。C/s。在本發(fā)明的另一實施方案中，熱機械成形包含將鋼片材坯料加 熱到高于Acl的溫度，使得溫度超過750°C，以便至少部分地使坯料 奧氏體化，在提高的溫度下將坯料成形為產(chǎn)品，并快速冷卻產(chǎn)品以便 獲得具有其最終性能的最終產(chǎn)品。
在該實施方案中，切割鋼片材以獲得鋼片材坯料，將鋼片材加熱 到高于Acl的溫度以便至少部分地使坯料奧氏體化，然后將鋼片材坯 料成形以獲得產(chǎn)品，然后將由此獲得部件快速冷卻，優(yōu)選以高于臨界 冷卻速率的速率冷卻，以對其賦予高力學(xué)性能。將過量的材料切邊且 如上所述使產(chǎn)品冷卻。在優(yōu)選實施方案中，切邊操作與成型操作結(jié)合 在一起，其中將切邊裝置提供于成型工具中，以便在壓機中在使產(chǎn)品 成型后立即將產(chǎn)品切邊。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，熱機械成形包含在環(huán)境溫度下將 鋼片材坯料成形為前體產(chǎn)物，通過將所述前體產(chǎn)物加熱到高于Acl使 其經(jīng)受熱處理，以便至少部分地使前體產(chǎn)物奧氏體化，在提高的溫度 下將前體產(chǎn)物成形為產(chǎn)品，并快速冷卻產(chǎn)品以便獲得具有其最終性能
的最終產(chǎn)品。這樣，可以實現(xiàn)顯著較高程度的變形，因為在提高的溫 度下，前體變形的應(yīng)力在第二變形之前將得到顯著或甚至完全地釋放。 在優(yōu)選實施方案中，切邊操作與成型操作結(jié)合在一起，其中將切邊裝 置提供于成型工具中，以便在壓機中在使產(chǎn)品成型后立即將產(chǎn)品切邊。 因此，以如下三種熱機械成形操作之一從由帶材或片材制備的坯料開始來使用本發(fā)明的鋼
A) 將坯料成形為產(chǎn)品，通過將所述產(chǎn)品加熱到高于Ac 1使其經(jīng)受 熱處理，以便至少部分地使其奧氏體化，隨后對其快速冷卻以便獲得 具有其最終性能的最終產(chǎn)品這有時被稱為冷成型；
B) 將坯料加熱到高于Acl的溫度以便至少部分地使坯料奧氏體
化，在提高的溫度下將坯料成形為產(chǎn)品，隨后對其快速冷卻以便獲得 具有其最終性能的最終產(chǎn)品這有時被稱為熱成型；
C) 將坯料成形為前體產(chǎn)物，通過將所述前體產(chǎn)物加熱到高于Acl 使其經(jīng)受熱處理，以便至少部分地使其奧氏體化，在提高的溫度下將 前體產(chǎn)物成形為產(chǎn)品，隨后對其快速冷卻以便獲得具有其最終性能的 最終產(chǎn)品這可被稱為冷成型之后進行熱成型；
在所有的情形中，優(yōu)選以高于臨界冷卻速率的冷卻速率進行快速 冷卻，以賦予其高力學(xué)性能。獲得的最終產(chǎn)品顯示出無彈性回復(fù)，因 為由成型步驟引起的應(yīng)力已通過熱處理得到消除。優(yōu)選當(dāng)產(chǎn)品仍在成 型壓4幾中時進^亍冷卻。
在所有的情形中，鋼的處理包含加熱步驟，至少加熱到鋼開始轉(zhuǎn) 變?yōu)閵W氏體的溫度(Acl )。再加熱溫度取決于所需的奧氏體化的程度， 在高于Ac3下實現(xiàn)了完全奧氏體化。上限溫度受限于在高溫下的晶粒 生長和涂層的蒸發(fā)。因此，合適的最大再加熱溫度為Ac3 + 50。C或甚 至Ac3+20'C。再加熱時間取決于要達(dá)到的溫度和材料的厚度，較厚的 材料需要更多時間以達(dá)到完全均勻的溫度。對鋼的組成進行優(yōu)化，以 便在熱處理時限制晶粒的增大。如果冷卻后所需顯微組織完全為馬氏 體，則再加熱溫度應(yīng)為超過Ac3?？梢匀菀椎卦谂蛎浻嬛写_定這些溫 度Acl和Ac3。對于完全馬氏體組織和對于具有實施例組成的鋼，冷 卻速率應(yīng)高于臨界硬化速率(該速率為約30°C/s)以便在950X:下使 奧氏體化持續(xù)5分鐘，該片材具有約1.5mm的厚度。還可以使用膨脹 計例如B5hr 805A/D確定臨界冷卻速率。
能夠通過加熱到Acl與Ac3之間的溫度隨后進4亍適當(dāng)冷卻，在A、 B或C的任何過程中獲得鐵素體-貝氏體或鐵素體-馬氏體組織。根據(jù)要獲得的抗力水平和施用的熱處理， 一種或若干種這些相以合適比例 存在于最終顯微組織中。退火溫度的選擇決定著退火期間奧氏體的分 數(shù)。組成與冷卻速率相結(jié)合，在冷卻后可獲得所需的顯微組織。對于 最高的強度水平，最終顯微組織主要地甚至全部地由馬氏體組成。一 些殘余奧氏體可在冷卻后存在于最終顯微組織中。在膨脹計中在熱處 理或熱機械處理之后，金相學(xué)研究使得能夠?qū)τ诮o定的鋼的化學(xué)組成 確定正確的工藝參數(shù)。
在本發(fā)明的實施方案中，鋅合金包含0.3-2.3重量％鎂和 0. 05-2. 3重量％鋁。通過將鎂水平限制在至多2. 3%，減少了在鋅浴液 上的氧化浮渣形成，同時以足夠高水平保持了腐蝕防護。通過限制鋁 含量，改善了可焊性。優(yōu)選地，鋁為0. 6-2. 3重量％。在優(yōu)選實施方 案中，鋅合金層中的硅含量低于0. 0010重量％。在本發(fā)明的實施方案 中，鋅合金包含0. 3-4. 0重量％鎂和0. 05-1. 6重量％鋁。優(yōu)選地，鋁 為0. 3-2. 3重量％。
根據(jù)優(yōu)選實施方案，向鋼帶材提供了鋅合金涂層，其中鋅合金含 有1. 6-2. 3重量％鎂和1. 6-2. 3重量％鋁。這是優(yōu)選實施方案，因為 在這些值下，涂層的腐蝕防護處于最大，且腐蝕防護不受小的組分變 化影響。鎂和鋁高于2. 3重量％時，涂層變得相當(dāng)昂貴，而且涂層可 變脆，且涂層表面品質(zhì)可降低。
在本發(fā)明的實施方案中，向鋼帶材提供了鋅合金涂層，其中鋅合 金含有0. 05-1. 3重量％鋁和/或0. 3-1. 3重量％鎂。優(yōu)選鋁為0. 6-2. 3 重量％。采用這些較小量的鋁和鎂時，無需常規(guī)熱浸鍍鋅浴液和裝置 的較大改變，然而在0. 3-1. 3重量％水平的鎂顯著改善了抗腐蝕性。 通常，對于這些量的鎂，必須添加高于0. 5重量％的鋁以防止在該浴 液上形成比常規(guī)浴液更多的氧化浮渣；浮渣可導(dǎo)致涂層中的缺陷。具 有這些鎂和鋁量的涂層對于對表面品質(zhì)和改善的抗腐蝕性要求高的用 途是最佳的。
優(yōu)選地，鋅合金含有0. 8-1. 2重量％鋁和/或0. 8-1. 2重量％鎂。 相比常規(guī)熱浸鍍鋅，鎂和鋁的這些量對于以有限的額外成本向涂層提供高抗腐蝕性、優(yōu)異表面品質(zhì)、優(yōu)異可成型性和良好可焊性是最佳的。 根據(jù)優(yōu)選實施方案，向鋼帶材提供了熱浸鍍鋅的鋅合金涂層，其
中以重量％計的鋁量與以重量％計的鎂量加上或減去最多0.3重量％ 是相等的。據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋁量等于或幾乎等于鎂量時，形成于浴液上的 浮渣被限制在可觀水平。
在本發(fā)明的實施方案中，被涂覆的鋼基材包含
—0. 15%<碳<0. 40%
-0. 8%<錳<1. 5%
- 0. 1%<珪<0. 35% -0. 01%<鉻<1%
-鈥<0. 1% —鋁<0. 1% —氮<0. 01%N _磷<0. 05% _硫<0. 03%
- 0. 0005%<硼<0. 01% -不可避免雜質(zhì)，
-余量鐵， 其中Ti>3. 4N。
在優(yōu)選實施方案中，被涂覆的鋼基材包含 -0. 15-0. 25%C -1. 0-1. 5%Mn -0. l-O. 35%Si
-最多0. 8%Cr，優(yōu)選0. 1-0. 4%Cr -最多0. 1°M1
—0-0. 05%Nb，優(yōu)選最多0. 03%
-0-0. 01%N
一 0. 01-0. 070/ Ti-磷<0. 05%，優(yōu)選<0. 03%
-硫<0. 03%
- 0. 0005%<硼<0. 008%
-不可避免雜質(zhì)，
-余量鐵，
其中Ti>3. 4N。
優(yōu)選硼為至少0.0015%。發(fā)現(xiàn)當(dāng)硼含量為至少15ppm時，硼的作 用變?yōu)樘貏e明顯。
在優(yōu)選實施方案中，被涂覆的鋼基材包含 -0. 15-0. 25%C -1. 0-1. 5衡 -0. 1-0. 35%Si
-最多0. 8%Cr,優(yōu)選0. l-O. 4%Cr -最多0. 1°M1
-O-O. 05%Nb，優(yōu)選最多0.03%
-0-0. 01%N
-0. 0015-0. 008%B
—0. 01—0. 07%Ti其中Ti>3. 4N
-不可避免雜質(zhì)
-余量鐵
本發(fā)明還涉及涂覆的熱軋和/或冷軋鋼的用途，用于制造陸用機動 車輛的結(jié)構(gòu)部件和/或防侵入部件或子結(jié)構(gòu)部件，例如汽車的保險杠 桿、車門加固件或中柱加固件。
優(yōu)選地，通過連續(xù)熱軋厚或薄的扁鑄坯制備了根據(jù)本發(fā)明的帶材 或片材，所述扁鑄坯通常具有300mm和50mm之間的厚度。還可通過如 下方式制備通過帶坯連鑄到1-20mm的厚度，任選地隨后進行一個或 多個熱軋道次?？筛鶕?jù)本發(fā)明涂覆或使用該熱軋前體材料，但還可以 根據(jù)最終所需厚度對其進行冷軋。在冷軋之后，然后使其涂覆有根據(jù) 本發(fā)明的涂層?？稍谕扛膊襟E之前進行退火步驟以便通過回復(fù)或再結(jié)晶改變冷軋帶材的變形的顯微組織，以使其更易成型。隨后可在熱機 械成形步驟中使用該帶材或片材。
涂層特別具有保護基礎(chǔ)片材免于熱和冷腐蝕的作用。根據(jù)本發(fā)明 的片材在交貨狀態(tài)的機械特性允許很多種成形，特別是深沖壓。在熱 成形時或成形后施用的熱處理使其能夠獲得高強度值，該高強度值可
超過1500MPa的拉伸強度和1200MPa的屈服強度。最終力學(xué)性能是可 調(diào)的，且取決于鋼的化學(xué)組成(特別是碳含量)及鋼的熱處理。
作為例子，將本發(fā)明的鈣處理的鋼片材涂覆有本發(fā)明的鋅合金涂 層，所述鋼片材含有0. 21%碳、1, 27%錳、0. 012%磷、0. 001%硫、0. 18% 硅、0. 031%鋁、0. 014%銅、0. 020%鎳、0. 18%鉻、0. 0050%氮、0.018% 鈦、0. 002%硼。
根據(jù)本發(fā)明，可具有0. 25-15mm且優(yōu)選0. 3-5mm的厚度的片材(其 可以按巻材或作為片材形式提供)具有良好的成形性和良好的抗腐蝕 性以及用于涂覆、粘合或磷化的良好能力。
在熱機械成形處理以及在最終成型產(chǎn)品的使用期間，片材即涂覆 的鋼產(chǎn)品在供應(yīng)狀態(tài)下提供了良好的抗腐蝕性。在熱處理后，獲得了 大的拉伸強度，該拉伸強度可超過1200MPa或更高。
權(quán)利要求
1.熱機械形成具有很高強度的最終產(chǎn)品的方法，包括步驟-提供涂覆的熱軋和/或冷軋鋼帶材或片材，該鋼帶材或片材包含(全部百分?jǐn)?shù)以wt.％計)○0.04％＜碳＜0.5％○0.5％＜錳＜3.5％○硅＜1.0％○0.01％＜鉻＜1％○鈦＜0.2％○鋁＜2.0％○磷＜0.1％○氮＜0.015％N○硫＜0.05％○硼＜0.015％○不可避免雜質(zhì)，○余量鐵，○用鋅合金涂層涂覆鋼，其中鋅合金由以下組分構(gòu)成0.3-4.0％Mg和0.05-6.0％Al；任選的至多0.2％的一種或多種附加元素；不可避免的雜質(zhì)；余量的鋅；-切割鋼片材以獲得鋼片材坯料；-將鋼片材坯料熱機械成形為具有其最終性能的最終產(chǎn)品。
2. 熱機械成形為具有很高強度的產(chǎn)品的方法，包括步驟 -提供涂覆的熱軋和/或冷軋鋼帶材或片材，該鋼帶材或片材包含(全部百分?jǐn)?shù)以wt. %計) o 0. 15%<碳<0. 5% o 0. 5%<錳<3% 〇0. 1%<硅<0. 5%o 0, 01%<鉻<1%o鈦<0. 2%o鋁<0. 1%o磷<0. 1°/。o 0-0. 01%No硫<0. 05%。0. 0005%<硼<0. 015%o不可避免雜質(zhì)，o余量鐵，o用鋅合金涂層涂覆鋼，其中鋅合金由以下組分構(gòu)成 0. 3-4. 0。/。Mg和0. 05-6. 0。M1;任選的至多0. 2%的一種或多種附加元素； 不可避免的雜質(zhì)；余量的鋅；-切割鋼片材以獲得鋼片材坯料；-將鋼片材坯料熱機械成形為具有其最終性能的最終產(chǎn)品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中熱機械成形包含在環(huán)境溫 度下將坯料成形為產(chǎn)品，通過將產(chǎn)品加熱到高于Acl使所述產(chǎn)品經(jīng)受 熱處理以便至少部分地使產(chǎn)品奧氏體化，并將產(chǎn)品快速冷卻以便獲得 具有其最終性能的最終產(chǎn)品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中熱機械成形包含將坯料加 熱到高于Acl的溫度以便至少部分地使坯料奧氏體化，在提高的溫度 下將坯料成形為產(chǎn)品并將該產(chǎn)品快速冷卻以便獲得具有其最終性能的 最終產(chǎn)品。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中熱機械成形包含在環(huán)境溫 度下將坯料成形為前體產(chǎn)物，通過將所述前體產(chǎn)物加熱到高于Acl使 前體產(chǎn)物經(jīng)受熱處理，以便至少部分地使前體產(chǎn)物奧氏體化，在提高 的溫度下將前體產(chǎn)物成形為產(chǎn)品并將該產(chǎn)品快速冷卻以便獲得具有其最終性能的最終產(chǎn) 品。
6. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中-鋅合金涂層包含0. 3-2. 3重量％鎂和0. 6-2. 3重量％鋁，或其中 -鋅合金涂層含有1. 6-2. 3重量％鎂和1. 6-2. 3重量％鋁。
7. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中鋼包含 -0. 15%<碳<0. 40%- 0. 8%<錳<1. 5%-0. 1%<珪<0. 35%一 0. 01%<鉻<1%-氮0-0. 01%-鈥<0. 1%-鋁<0. 1%—磷<0. 05%-硫<0. 03%-0. 0005%<硼<0. 01%-不可避免雜質(zhì)，-余量鐵，其中Ti〉3. 4N。
8. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中鋼包含 一 0. 15-0. 25%C-1.0-1. 5飾 -0. 1-0. 35%Si -最多0. 8%Cr， -最多0. 1%A1 -O-O. 05%Nb -O-O. 01%N- o. oi-o. 07%n-磷<0. 05%-硫<0. 03%-0. 0005%<硼<0. 008%-不可避免雜質(zhì)，-余量鐵。
9. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中鋼包含至少0. 0015%B。
10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中鋼包含 -0. 15-0. 25%C- 1. 0-1. 5%Mn -0. 1-0. 35%Si -最多0. 8%Cr -最多0. 1°M1- O-O. 05%Nb- 0-0. 01%N—0. 0015-0. 008%B—0. 01-0. 07°/。Ti其中Ti>3. 4N-不可避免雜質(zhì)-余量鐵。
11. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中鋼包含Ti-3. 4N<0. 05%, 優(yōu)選Ti-3. 4N<0. 02%。
12. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求的方法，其中最終產(chǎn)品是汽車部件。
13. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求制備的用于陸用機動車輛的結(jié)構(gòu)部件 和/或防侵入部件或子結(jié)構(gòu)部件，例如汽車的保險杠桿、車門加固件或 中柱加固件。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱機械形成具有很高強度的最終產(chǎn)品的方法，包括步驟提供涂覆的熱軋和/或冷軋鋼帶材或片材，該鋼帶材或片材包含(全部百分?jǐn)?shù)以wt.％計)0.04％＜碳＜0.5％、0.5％＜錳＜3.5％、硅＜1.0％、0.01％＜鉻＜1％、鈦＜0.2％、鋁＜2.0％、磷＜0.1％、氮＜0.015％N、硫＜0.05％、硼＜0.015％、不可避免雜質(zhì)、余量鐵，用鋅合金涂層涂覆鋼，其中鋅合金由以下組分構(gòu)成0.3-4.0％Mg和0.05-6.0％Al；任選至多0.2％的一種或多種附加元素；不可避免的雜質(zhì)；余量的鋅；切割鋼片材以獲得鋼片材坯料；將鋼片材坯料熱機械成形為具有其最終性能的最終產(chǎn)品。
文檔編號C21D1/18GK101617059SQ200880005781
公開日2009年12月30日 申請日期2008年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月23日
發(fā)明者M·J·弗洛特, R·T·范托爾 申請人:克里斯塔爾公司