CN102300707B

CN102300707B - 涂覆的冲压部件的制造方法和由其制造的部件

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Publication number: CN102300707B
Application number: CN201080006436.1A
Authority: CN
Inventors: 伊莎贝拉·蒂里翁; 托马斯·维托里斯; 莱莎·格力高瑞娃; 帕斯卡尔·德黑莱特; 路德维希·沙勒; 卡尔·米歇尔·巴德; 乌韦·帕尔; 米歇尔·奥斯曼
Original assignee: Volkswagen Automotive Co ltd; Audi AG; ArcelorMittal Investigacion y Desarrollo SL
Current assignee: Volkswagen Automotive Co ltd; Audi AG; ArcelorMittal Investigacion y Desarrollo SL
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2030-02-01
Also published as: ES2796928T3; MX2011008114A; BRPI1007895B1; RU2011136436A; EP2391508A1; MX351661B; MA33095B1; RU2490133C2; EP2391508B1; JP5551184B2; CN102300707A; ZA201105023B; WO2010085983A1; CA2751062A1; HUE050213T2; US10131117B2; KR20110113763A; CA2751062C; KR101658685B1; PL2391508T3

Abstract

本发明涉及热冲压涂覆部件的制造方法，该方法包括如下的连续步骤，依次为：提供包括钢基材和铝-硅合金预涂层的热轧或冷轧钢板，所述预涂层含有大于50％的游离铝且厚度为15至50微米；然后切割所述钢板以获得预涂覆的钢坯料；然后在非保护性气氛下加热所述坯料到T_e-10℃至T_e的温度T_i，T_e为所述预涂层的低共熔或固相线温度；然后在非保护性气氛下以30℃/s至90℃/s的加热速率V将处于温度T_i的坯料加热到840至950℃的温度T_m以获得涂覆的加热坯料，V为温度T_i至温度T_m的加热速率；然后将所述涂覆的加热坯料在所述温度T_m下均热处理20s至90s的时间t_m；然后热冲压所述坯料以获得热冲压涂覆部件；然后以一定冷却速率冷却所述冲压部件以在所述钢基材中形成包含选自马氏体或贝氏体的至少一种成分的微结构。

Description

涂覆的冲压部件的制造方法和由其制造的部件

技术领域

本发明涉及制造由用铝-硅合金预涂覆的钢板制备的热冲压部件的方法，以及由该方法获得的热冲压涂覆制品。

背景技术

特别是在汽车工业中已经广泛使用预涂板的热冲压方法来制造部件，因为其允许生产具有高机械抗性和良好抗震性的部件。金属预涂层避免了钢基材在热冲压之前在炉加热期间氧化和脱碳。通过预涂层与钢基材之间的相互扩散，在涂层中形成具有高熔融温度的金属间合金。选择加热温度以使钢奥氏体化，从而通过在成形工具中淬火还实现了钢基材的进一步硬化。

欧洲专利说明书EP0971044公开了用基于铝或铝合金的涂料预涂覆的钢板的热冲压方法：在热冲压之后获得的部件提供高耐腐蚀性、耐磨损性和耐疲劳性，且适于将来上漆。

国际公开WO2008053273公开了热冲压方法，其中选择在炉子中进行的加热和奥氏体化步骤以在冲压部件的涂层中获得一系列4个不同层：从20℃至700℃的温度升高的加热速率为4至12℃/s。这使得用该特定层构造获得改进的点焊性能成为可能。

在热冲压步骤之前在加热期间使预涂覆的钢坯料在炉子中的滚筒上移动。根据国际公开WO2008053273，还选择了Al-预涂坯料的加热条件以避免涂层中的熔融，所述熔融可能导致炉子中的滚筒的结垢。由于结垢，生产线有时必须暂时停止以维修，这降低了生产率。

此外，坯料的加热和均热处理的持续时间可以在几分钟范围内。因此，坯料在其中移动的炉子的长度会非常重要，从工业角度来看，这是一个考虑因素。因此，一个重要的需求是缩短加热线的长度。

已经进行尝试来通过缩短在奥氏体化温度下的均热处理持续时间来增加方法的生产率，然而，已经发现该方法的局限性，因为对于钢基材元素，尤其是铁，与铝基涂层的相互扩散需要足够的时间。此外，减少加热时间也是一个问题，因为对于非常快的加热速率来说，会遭遇涂层的熔融，因此产生光滑的涂层表面和油漆对冲压部件的弱的粘附性。

因此，从Al基预涂钢板开始，仍需要可以制备具有高机械抗性的冲压部件或制品的制造方法，且其提供优异的将来上漆的能力。

还需要可以获得其涂层在制造或操作温度下很好地粘附到基材上并提供优异的抗破裂性和耐腐蚀性的部件的方法。

还需要具有提高的生产率的方法，其可以避免滚筒结垢。

发明内容

本发明的一个目的在于解决上述问题并提供生产由铝-硅合金预涂覆的钢板制备的热冲压部件的新方法。

本发明的另一目的在于提供用于制造可用于汽车中的热冲压部件的方法。

本发明的另一目的在于提供生产其涂层组合了对钢基材的高粘附性、上漆性能和抗破裂性的冲压部件的新方法。

本发明的另一目的在于提供在热冲压之后具有新涂层的部件，其组合了高上漆能力和抗破裂性及耐腐蚀性。

因此，本发明的目的在于热冲压涂覆部件的制造方法，所述方法包括如下的连续步骤，依次为：

-提供包括钢基材和铝-硅合金预涂层的热轧或冷轧钢板，所述预涂层含有大于50％的游离铝且厚度为15至50微米；然后

-切割所述钢板以获得预涂覆的钢坯料；然后

-在非保护性气氛下加热所述坯料到T_e-10℃至T_e的温度T_i，T_e为所述预涂层的低共熔或固相线温度；然后

-在非保护性气氛下以30℃/s至90℃/s的加热速率V将坯料从温度T_i加热到840至950℃的温度T_m以获得涂覆的加热坯料，V为温度T_i至温度T_m的加热速率；然后

-将所述涂覆的加热坯料在所述温度T_m下均热处理20s至90s的时间t_m；然后

-热冲压所述坯料以获得热冲压涂覆部件；然后

-以一定冷却速率冷却所述冲压部件以在钢基材中形成包含选自马氏体或贝氏体的至少一种成分的微结构。

根据一个优选的实施方案，温度T_i至T_m的加热速率V为50至80℃/s。

根据一个优选的实施方案，预涂层包含以重量计5-11％Si、2-4％Fe、任选15至30ppm Ca、任选50至700ppm Sr，剩余部分为铝和加工中所固有的杂质，温度T_i为567至577℃且温度T_m为855至950℃。

本发明的另一目的在于热冲压涂覆部件的制造方法，所述方法包括如下的连续步骤，依次为：

-切割所述钢板以获得预涂覆的钢坯料；然后

-在非保护性气氛下以一定加热速率V将钢坯料加热到温度T_m，以使钢基材微结构完全转化为奥氏体并在紧接加热之后且在将来均热处理之前在预涂层的表面上获得10至60％的液相；然后

-在均热处理期t_m期间在温度T_m下转化预涂层的液相以获得具有在所述均热处理期结束时在表面上具有0至30％液相且在表面上包含20至50重量％Fe的涂层的涂覆的加热坯料；然后

-热冲压所述坯料以获得热冲压的部件；然后

-冷却所述冲压部件以在所述钢基材中形成包含选自马氏体或贝氏体的至少一种成分的微结构。

优选至少部分地通过感应加热进行所述加热。

根据一种优选的模式，至少部分地通过电阻加热进行所述加热。

优选至少部分地通过红外加热进行所述加热。

根据一种优选的模式，至少部分地通过煤气燃烧器进行所述加热。

在一种特定的模式中，通过上述加热方法的任何组合进行所述加热。

优选涂层的总厚度为20至60微米。

本发明的目的还在于热冲压涂覆部件，所述部件包括具有包含选自贝氏体或马氏体的至少一种成分的微结构的钢基材和在所述基材的两侧中的每一侧上的涂层，所述涂层由包括含Si固溶体的下列层构成，从邻接所述钢基材的层开始：

-Fe₃Al层

-在所述Fe₃Al层顶上的FeAl或τ₁或τ₂层；

-由大于70％的FeAl₃或Fe₂Al₅构成的外层，所述FeAl₃或Fe₂Al₅层含有在所述FeAl或τ₁或τ₂层顶上的FeAl或τ₁或τ₂的不连续次生相，所述外层在其表面上具有大于70％的晶体。

优选在所述Fe₃Al层顶上的FeAl或τ₁或τ₂层包括含小于13％的Si的固溶体，且在所述外层上的FeAl₃或Fe₂Al₅包括含小于6％的Si的固溶体，且FeAl或τ₁或τ₂的所述不连续次生相包括含小于13％的Si的固溶体。

优选所述层Fe₃Al和所述FeAl或τ₁或τ₂层的厚度之和小于所述涂层总厚度的三分之一。

在一种优选的模式中，在所述侧中的每一侧上的所述涂层的厚度为20至60微米。

附图说明

参照结合的附图，在说明书和以下示例性实施方案中将看到其它优势和特征：

图1显示了根据本发明的热冲压部件的涂层结构的横截面视图；

图2显示了通过不与本发明对应的方法获得的热冲压部件的涂层的层状结构的横截面视图；

图3显示了根据本发明制造的涂层的表面的顶视图；

图4和5图示了在不与本发明对应的条件下制造的涂层的表面的顶视图；以及

图6显示了作为加热速率的函数的在均热处理期结束时涂层的性质和液体表面比例。

具体实施方式

本发明用预涂覆的钢带实施，其包括带或基材和在钢基带两侧上的铝-硅合金预涂层。

术语“预涂层”是指刚好在热冲压步骤之前在未被加热的基材上沉积的铝-硅合金层。如将在下文解释，在热成型和在高温下进一步均热处理之前的Al-Si预涂板的加热循环引起预涂层的性质和形态改变，导致相转变和与钢基材的相互扩散。这些转变和相互扩散机制导致在热冲压部件表面上形成最佳涂层。

可以通过经由将钢板浸于I型铝或Al-Si的液浴中连续热浸镀铝来获得铝-硅合金预涂层，所述液浴含有以重量计5-11％Si、2-4％Fe、可能15至30ppm Ca和可能50至700ppm锶，剩余部分为铝和加工中所固有的杂质。硅防止形成降低粘附性和可成型性的厚的铁-金属的金属间层。典型的预涂层包含，从钢基材开始，非常薄、通常小于1微米的具有FeAl₃和Fe₂Al₅的界面层；在顶上的通常2至7微米的τ₅相层(具有29-36％Fe、6-12％Si的质量浓度的Fe₃Si₂Al₁₂型的六方相)；和在顶上的包括低共熔Al-Fe-Si岛的Al-Si基质(Al树枝晶、Si和τ₆(具有26-29％Fe和13-16％Si(质量)的Fe₂Si₂Al₉型单斜相)。

然而，本发明不限于这些组成。

在各侧上Al-Si预涂层的厚度为15至50微米。选择该范围以根据将在下文呈现的本发明的特定加热动力学获得预涂层与钢基材的最佳合金化。

根据本发明的预涂层含有相对于预涂层中的总铝来说大于50％的游离铝。如果没有满足这一条件，大量铝必定为在预涂层中的具有高熔点的组分，且在本发明的加热条件下不可能实现充分熔融。换句话说，在热浸镀铝之后，必定存在足够比例的主要未合金化的Al，即未与Fe或Si结合的Al。在热浸镀铝之后且在加热和热冲压之前的中间合金化热处理阻碍实施本发明的可能性，因为该处理将导致形成具有高熔点的金属间化合物。因此，在热冲压之前的进一步加热将不会引起在用于实施本发明的涂层中的足够量的熔融。

另外，进一步的中间处理可以导致在基材中形成马氏体。因为必须将板切割或冲压成坯料，在钢基材中必须避免马氏体以使切割工具的磨损最小化。此外，当在基材微结构中存在马氏体-铁氧体界面时，由于这些成分的不同内在性质而可能在切割边缘周围诱发损坏。

只要在将钢板热浸泡在铝或铝合金浴中时其显示优良的润湿性，则钢基材的组成并不是决定性的。然而，对于例如在汽车中的结构部件的需要高机械强度的某些应用来说，优选钢基材具有根据需求和使用条件使热冲压部件能够获得高强度、例如500至1600MPa的组成。在目的在于较高抗性水平时，优选钢组合物包含以重量计：0.15％＜C＜0.5％、0.5％＜Mn＜3％、0.1％＜Si＜0.5％、0.01％＜Cr＜1％、Ni＜0.1％、Cu＜0.1％、Ti＜0.2％、Al＜0.1％、P＜0.1％、S＜0.05％、0.0005％＜B＜0.08％，且另外含有铁和加工中所固有的杂质。适用于钢基带的优选市售钢的实例为22MnB5。当在热冲压部件上需要500MPa的强度水平时，优选钢组合物包含0.040％≤C≤0.100％、0.80％≤Mn≤2.00％、Si≤0.30％、S≤0.005％、P≤0.030％、0.010％≤Al≤0.070％、0.015％≤Nb≤0.100％、0.030％≤Ti≤0.080％、N≤0.009％、Cu≤0.100％、Ni≤0.100％、Cr≤0.100％、Mo≤0.100％、Ca≤0.006％，且另外含有铁和加工中所固有的杂质。

钢带可以由热轧机制造且任选可以根据所要的最终厚度而再次冷轧。厚度可以例如在0.7至3mm范围内改变。

考虑到随后的热冲压步骤，此后将预涂覆的带切割成预涂覆的坯料。

本发明人已经发现特定的加热和均热处理条件产生特定的涂层微结构和性质。这些条件如下：

-作为第一步骤，必须在非保护性气氛中将坯料加热到在T_e-10℃至T_e之间的中间温度T_i。T_e表示预涂层的固相线温度，或者如果该预涂层以低共熔模式凝固，则表示低共熔温度。可以从由V.G.Rivlin，G.V.Raynor：“Phase equilibria in iron ternary alloys”，Institute of Metals ofMetals，1988公布的Fe-Al-Si图中获得T_e温度。

或者，可以通过加热预涂合金并测定液体形成的开始来用实验方法得出T_e。根据本发明，加热进行到刚好略低于预涂层的熔融温度的温度。例如，在Al-Si预涂层包含5-11％Si和2-4％Fe的情况下，预涂层的低共熔温度T_e约为577℃且对应于液体与(Al、Si和τ₆(Al₉Fe₂Si₂)相)之间的平衡。该第一加热步骤不太关键，因为其在低温范围内发生，其中合金化动力学缓慢且在该第一步骤中可以使用广泛的加热速率和加热方法。该第一加热步骤可以与下列步骤用同一加热装置进行或者通过使用单独的加热装置或设备进行。

-第二步骤，在第一加热步骤之后马上进行，其对于控制预涂层中转化的顺序的性质特别重要。特别地，必须特别控制在T_i至奥氏体化温度T_m的加热速率V。

-首先，为了使钢基材的奥氏体能够完全转化，温度T_m必须高于840℃。该温度840℃还使得包晶转化成为可能且引起预涂层中的τ₅相消失。在Al-Si预涂层(5-11％Si、2-4％Fe)的情况下，温度T_m必须高于855℃。

但必须将温度T_m限制在低于950℃以避免在预涂层表面上形成过量氧化铝和/或预涂层不可接受地熔融。因此，对于Al-Si预涂层来说，T_m必须在840至950℃之间或在855至950℃之间。

-然后，加热速率V必须高于或等于30℃/s：如果加热速率太慢，则在加热步骤结束时且在将来均热处理之前在预涂层表面上形成太高比例的液体。因此，预涂层液滴易于流动并因该高比例的熔融预涂层而使炉子中的滚筒结垢。此外，缓慢的加热速率有助于形成由4或5层构成的最终涂层。从抗变形性的观点来看，该层布置比本发明的涂层不利，因为不同相之间的界面增加和硬度梯度增加降低了抗破裂性。本发明的涂层具有不超过3层。虽然不受特定理论限制，但是相信具有不同内在性质的层的数量的减少降低了残余应力的形成且因此改进了抗变形性。

如果加热速率V高于90℃/s，则当达到温度T_m时，预涂层的表面在很大程度上熔融。所述组合物局部富含Si，且以具有低熔点的三元低共熔(Al-Si-Fe)形式发生进一步转化，使得在温度T_m下均热处理期间预涂层表面保持主要为液体。因此，该均热处理结束时形成的涂层表面大体上是光滑的且对将来上漆具有弱适应性，其中所述涂层表面由预涂层的转化产生。

当加热速率V为30至90℃/s时，预涂层在其表面上熔融到足够的程度且转化动力学被加速到使得液相能够转化到基于Fe和Al的金属间化合物的程度。该高转化动力学也妨碍在涂层中形成4或5层结构。在较低程度分层下产生更紧凑的涂层。这带来一个优势，因为产生较少界面，其又由于增加的均质性而导致较高机械抗性。特别地，这样得到的涂层主要由FeAl₃或Fe₂Al₅构成。当加热速率为50至80℃/s时，更加特定地发展了该紧凑特性且大部分呈现FeAl₃或Fe₂Al₅层。

图6指出了本发明的加热速率的具体范围使得在均热处理结束时在表面处获得低于30％的液体比例且同时获得不超过三层的涂层成为可能。

均热处理在温度T_m下在20至90s的时间t_m期间进行。该均热处理期使预涂层的表面处的一部分或全部液相转化为在其表面处具有大部分FeAl₃或Fe₂Al₅金属间化合物的涂层。该均热处理期还使得钢基材能够完全转化为奥氏体且使奥氏体晶粒均化。这又使得在最终部件上获得机械均质性成为可能。该均热处理期比通常的处理短，其又增加了生产率。

在均热处理期之后，将加热的坯料从炉子中转移到热冲压设备中。因此进行热冲压以获得冲压部件。可以在热冲压工具本身中或在热冲压并转移部件之后在专门冷却设备中部分地进行冷却。用根据钢组成选择的冷却速率冷却部件以获得马氏体或贝氏体或这些成分的组合，这可以获得具有高机械抗性的部件。

根据本发明的一种形式，选择T_i至T_m的加热速率以在开始均热处理之前在温度T_m下在预涂层的表面处获得10至60％的液相：如果液相的表面比例高于60％，则在炉子中发生滚筒结垢的风险变得重要。为了适应本发明中的较低厚度(15微米)的预涂层，需要10％的最小比例。虽然不受任何特定理论限制，但相信，在这些特定条件下，预涂层在其厚度上没有完全熔融，且由于预涂层的表面张力，铝液滴不易于在滚筒上流动，或易于在有限量的滚筒上流动，因为与转化相比液体比率少得多。

然后，选择在T_m下的均热处理时间以使该液相等热转化以获得具有在所述均热处理期结束时在涂层表面上具有0至30％液相且在其表面上包含20至50重量％Fe的涂层的加热坯料。表面上液体的比例限于30％以在最终部件上获得粗糙表面。涂层表面上小于20％的铁含量显示在涂层的表面处的金属间晶体的数量不足。当Fe含量高于50％时，冲压部件的耐腐蚀性趋于降低。

根据本发明的条件在热冲压部件上获得的涂层由下列层构成(从钢基材开始)：

-Fe₃Al薄层；

-在该Fe₃Al薄层顶上，FeAl或τ₁(Al₃Fe₃Si₂型)或τ₂(Al₂FeSi型)相的非常薄的层，这些相能够同时存在于该层中。这些相含有Si固溶体，其中固溶体中有小于13重量％的Si。

-由大于70％的FeAl₃或Fe₂Al₅构成的外层，这些相能够同时存在。这些金属间相包括含小于6重量％Si的Si固溶体。构成涂层的大部分的该FeAl₃或Fe₂Al₅层含有以FeAl或τ₁或τ₂的不连续岛形式的次生相。该次生相包括含小于13％的Si的固溶体。

在该外层为涂层的主要成分时，即在Fe₃Al层和FeAl或τ₁或τ₂层的厚度之和小于总涂层厚度的三分之一时，观察到特别好的粘附性能。冲压部件上的总涂层厚度为20至60微米。本发明者发现这一层布置特别有利，其中外层的大半由涂层的最硬相(FeAl₃或Fe₂Al₅)构成，因为该布置降低了热冲压中的摩擦系数。

此外，当涂层在其表面上显示大于70％的金属间晶体时，获得优良的涂层粘附性，其中该百分数以表面比例表示。

实施例

供应厚度为1和2mm的冷轧钢板，其具有包含以重量计的以下各物质的钢组成：0.22％C、1.2％Mn、0.2％Si、0.2％Cr、0.040％Al、0.003％B、0.030％Ti、0.0002％S、0.020％P，剩余部分为铁和加工中所固有的杂质。微结构由铁氧体-珠光体组成。在此阶段，缺乏马氏体使得易于进一步切割、钻凿或冲压板材。

已经通过将板材连续浸于Al-Si液浴中来预涂覆这些钢板。因此得到预涂层，其厚度为27微米，包含以重量计9％Si、3％Fe，剩余部分为铝和加工中所固有的杂质。该预涂层由以下各层构成：

-与钢基材直接接触的FeAl₃和Fe₂Al₅的薄层(小于1微米)。

-在该层顶上，具有六方结构、5微米厚的金属间τ₅层；

-在该层顶上，具有具有上述组成的Al-Si基质、21微米厚的非合金层。该结构由包括Si和Fe固溶体和Al-Si低共熔物岛的Al树枝晶构成。该非合金层占预涂层厚度的约80％。

因此，Al在该预涂层中大部分是游离的，这显示了在热处理中充分将来熔融的可能性。该预涂层的低共熔温度T_e为577℃。

在下表1中被称为“B”的一种试验条件下，预涂层的厚度为15微米。

将板材切割成坯料，将其加热、热冲压且迅速冷却以获得具有完全由马氏体构成的钢基材的部件。

在非保护性(常用)气氛下使用不同技术进行加热：

-在电阻炉通过辐射加热

-在炉子中用煤气燃烧器加热

-在红外加热炉内加热

-感应加热

-电阻加热，其中板材保持在导电鄂板内且通过焦耳效应加热。

进行加热直到575℃的温度T_i(即T_e-2℃)，然后加热到温度T_m，均热处理最终在该温度下进行。控制从温度T_i到温度T_m的加热速率V。

表1显示了测试的不同参数和获得的结果。

通过用扫描电子显微镜(SEM)以500×放大倍率来测定在于T_m下加热之后且在均热处理步骤之前在预涂层表面上的液相百分数，在均热处理步骤之前在温度T_m下间歇淬火之后试样的表面：具有在温度T_m下存在的液相的区域的特征在于其为光滑表面且可能与具有粗糙外观(形成单晶)的结晶相不同。

在具有类似SEM观测结果的涂层表面的热冲压且冷却的部件上测定并量化均热处理之后的液相比例：涂层可能在均热处理步骤结束时呈现可变表面分数的液体，剩余部分由结晶金属间相构成。在表面上形成的高比例的晶体显示出进一步上漆处理(电泳)的良好粘附性。这还以光滑或不平坦表面(低或高上漆适应性)的标准表征。使用具有小入射角的X射线衍射技术在热冲压且冷却的部件的涂层表面上测量铁含量。在均热处理步骤结束时在涂层表面上的液相的铁含量与在将来热冲压和冷却步骤之后涂层的铁含量相同。

表1-试验条件和获得的结果。

加下划线的值显示超出本发明的条件；n.d：未测定。

[1]本质：I＝对应于本发明；R＝参考。

[2]从T_i(575℃)加热到T_m的加热方法，FB＝利用燃烧器加热的炉子。IF＝红外加热。IN＝感应加热。R＝电阻加热(焦耳效应)。RF：通过电阻加热的炉子。

[3]在于T_m下加热之后且在均热处理步骤之前在预涂层表面上的液相比例。

[4]在于T_m下均热处理之后在涂层表面上的液相比例。

[5]在涂层表面上的铁含量(重量％)。

[6]特征在于涂层具有在其表面上具有FeAl₃或Fe₂Al₅晶体的三层结构。

试验C-E、G-I和O-R对应于本发明的条件。图1图示了根据对应于本发明的试验条件H的涂层的实例：从钢基材(在图1上以1指示)开始，涂层由5微米Fe₃Al层(指示为2)、具有7重量％Si的固溶体的非常薄(小于1微米)的FeAl层(以3指示)和构成涂层总厚度的大于80％的25微米的外层(以4指示)组成。该外层由80％FeAl₃和20％FeAl构成。这些百分数是指可以根据对涂层的截面微结构的图像分析测量的表面比例。金属间FeAl₃包括含3重量％Si的固溶体。不连续岛形式的FeAl(以5指示)含有9％Si的固溶体。在对应于本发明的条件的其它试验中也观察到了类似微结构。

SEM观测结果(图3)指示表面由主要为FeAl₃的晶体完全覆盖。

对于3℃/s(试验A)或15℃/s(试验B)的加热速率，涂层结构由如图2中图示的5层构成：从基材(以6指示)开始，涂层由Fe₃Al层(以7指示)、FeAl层(8)、FeAl₃层(9)、FeAl层(10)和FeAl₃层(11)构成。即使该层布置提供良好可焊接性，但其紧凑性仍亚于本发明的紧凑性。还提到了外层的主要成分(即FeAl₃)在图1和图2中类似，这也显示了在本发明的条件下焊接范围的稳定性。然而，本发明的条件可以获得紧凑层，具体地对于试验条件D、E、G、H、I所标示的。

在本发明的条件下，在涂层表面上存在大于70％的晶体，同时在外层表面上的铁含量为20至50％。这显示了对于将来上漆的良好适应性。

以过低加热速率和过短均热处理时间t_m对厚度不足的预涂层进行试验B。结果，在加热步骤结束时液相比例不足且最终涂层的类型不对应于本发明。

在过高温度T_m和过短均热处理时间下进行试验F，因此，均热处理前后的液体比例过大。此外，由于过高温度形成了氧化铝。其存在于涂层表面上降低了可焊接性。在100至180℃/s的过高加热速率下进行试验J-N。图5图示了在试验N中获得的表面，其中在于T_m下均热处理之后，涂层由液体完全覆盖。该涂层对将来电泳显示出极低的粘附性。

图4图示了试验L中获得的表面。即使存在比这种情况多的晶体，对上漆的粘附性仍然不足。

因此，本发明的特定条件在均热处理期结束时产生层布置和低表面液体比例的有利组合，如图6中指出。这又产生良好耐腐蚀性和耐磨损性、高机械抗性和可焊接性。此外，制造方法的生产率显著增加，因为加热期和均热处理时间都减少，这允许设计更紧凑的热冲压线。利用它们的特性，根据本发明制造的热冲压部件将有利地用于汽车工业中。

Claims

1.一种热冲压涂覆部件的制造方法，所述方法包括如下的连续步骤，依次为：

-提供包括钢基材和铝-硅合金预涂层的热轧或冷轧钢板，所述预涂层含有大于50％的游离铝且具有选择的能够与所述钢基材合金化的厚度；然后

-切割所述钢板以获得预涂覆的钢坯料；然后

-在非保护性气氛下加热所述坯料至接近所述预涂层的熔融温度的温度T_i；然后

-在非保护性气氛下以30℃/s至90℃/s的加热速率V将所述坯料从所述温度T_i加热到所述钢基材的奥氏体化温度T_m以获得涂覆的加热坯料，所述温度T_m为840至950℃，V为所述温度T_i至所述温度T_m的加热速率；然后

-热冲压所述坯料以获得热冲压涂覆部件；然后

-以一定冷却速率冷却所述热冲压涂覆部件以在所述钢基材中形成包含选自马氏体或贝氏体的至少一种成分的微结构。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述厚度为15至50微米。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述温度T_i为T_e-10℃至T_e，其中T_e为所述预涂层的低共熔或固相线温度。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述温度T_i至T_m之间的所述加热速率V为50至80℃/s。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制造方法，其中所述预涂层包含以重量计5-11％的Si、2-4％的Fe、任选15至30ppm的Ca、50至700ppm的Sr，剩余部分为铝和加工中所固有的杂质，所述温度T_i为567至577℃，且所述温度T_m为855至950℃。

6.一种热冲压涂覆部件的制造方法，所述方法包括如下的连续步骤，依次为：

-切割所述钢板以获得预涂覆的钢坯料；然后

-在非保护性气氛下以一定加热速率V将所述钢坯料加热至温度T_m以将钢基材微结构转化为奥氏体，所述温度T_m为840至950℃，并在紧接着的加热之后和随后的均热处理之前，在所述预涂层的表面上获得有限比例的液相；然后

-在均热处理期t_m期间在温度T_m下使预涂层的所述液相转化，以获得具有涂层的涂覆的加热坯料，所述的涂层在所述均热处理期结束时在其表面上具有0至30％液相且在所述表面上包含20至50重量％Fe；然后

-热冲压所述坯料以获得热冲压的部件；然后

-冷却所述热冲压涂覆部件以在所述钢基材中形成包含选自马氏体或贝氏体的至少一种成分的微结构。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其中所述厚度为15至50微米。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其中在非保护性气氛下以一定加热速率V将所述钢坯料加热至温度T_m以将钢基材微结构完全转化为奥氏体。

9.根据权利要求6所述的制造方法，其中所述比例为10～60％。

10.根据权利要求1至4和6中任一项所述的方法，其中至少部分地通过感应加热进行所述加热。

11.根据权利要求5所述的方法，其中至少部分地通过感应加热进行所述加热。

12.根据权利要求1至4和6中任一项所述的方法，其中至少部分地通过电阻加热进行所述加热。

13.根据权利要求5所述的方法，其中至少部分地通过电阻加热进行所述加热。

14.根据权利要求1至4和6中任一项所述的方法，其中至少部分地通过红外加热进行所述加热。

15.根据权利要求5所述的方法，其中至少部分地通过红外加热进行所述加热。

16.根据权利要求1至4和6中任一项所述的方法，其中至少部分地通过煤气燃烧器进行所述加热。

17.根据权利要求5所述的方法，其中至少部分地通过煤气燃烧器进行所述加热。

18.根据权利要求1至4和6中任一项所述的方法，其中通过根据权利要求10至17中任一项所述的加热方法的任何组合进行所述加热。

19.根据权利要求5所述的方法，其中通过根据权利要求10至17中任一项所述的加热方法的任何组合进行所述加热。

20.根据权利要求1至4和6中任一项所述的方法，其中所述涂层的总厚度为20至60微米。

21.根据权利要求5至9中任一项所述的方法，其中所述涂层的总厚度为20至60微米。

22.一种热冲压涂覆部件，所述部件包括具有包含选自贝氏体或马氏体的至少一种成分的微结构的钢基材，和在所述基材两侧中的每一侧上的涂层，所述涂层由包括含Si固溶体的下列层构成，从邻接所述钢基材的层开始：

-Fe₃Al层；

-在所述Fe₃Al层顶上的FeAl层或τ₁层或τ₂层；

-由大于70％的FeAl₃或Fe₂Al₅构成的外层，所述FeAl₃或Fe₂Al₅层含有FeAl或τ₁或τ₂的不连续次生相，所述外层在其表面上具有大于70％的晶体。

23.根据权利要求22所述的热冲压涂覆部件，其中在所述Fe₃Al层顶上的所述FeAl层或τ₁层或τ₂层包括含小于13％的Si的固溶体，其中在所述外层中的所述FeAl₃或Fe₂Al₅包括含小于6％的Si的固溶体，且其中所述FeAl或τ₁或τ₂的不连续次生相包括含小于13％的Si的固溶体。

24.根据权利要求22和23中任一项所述的热冲压涂覆部件，其中所述Fe₃Al层和所述FeAl层或τ₁层或τ₂层的厚度之和小于所述涂层总厚度的三分之一。

25.根据权利要求22或23任一项所述的热冲压涂覆部件，其中在所述侧中的每一侧上的所述涂层的厚度为20至60微米。

26.根据权利要求24所述的热冲压涂覆部件，其中在所述侧中的每一侧上的所述涂层的厚度为20至60微米。