CN102301014B - 高强度压硬制品及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种高强度淬火成形制品，其具有在淬火后的成形钢板表面处形成的锌镀层，该锌镀层包含30g/m2或更多的包含5质量％或更多但是30质量％或更少的Fe的相，其还包含0.15质量％或更多但是小于2质量％的单独形式或复合形式的Al和Si中的至少一种，并包含基本上构成所述锌镀层的其余部分的Zn，以及不可避免的杂质，其中所述高强度淬火成形制品具有：淬火成形后抗拉强度为1000MPa或更高的高强度部分和淬火成形后抗拉强度为800MPa或更低的低强度部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种已经进行淬火工艺以提高强度的、具有优异的可加工性以及优异的耐腐蚀性和耐疲劳性的成形制品，还涉及制造所述成形制品的方法。
背景技术
近年来，为了降低机动车的重量和改善安全性，一直在寻求对于机动车部件和用于机动车部件的材料的强度的提高。对于作为这种材料的代表性一种材料的钢板，高强度钢板的使用率提高。然而，高强度钢板通常强度和硬度都高，因此就压制成形性而言，在成形中仅仅具有小的自由度，并且所压制产品(成形制品)的形状固定性差，产生尺寸精度不良、压模使用寿命短等问题。在通过改善材料来寻求改善这些问题的同时，日益增加地使用通常称为热加工压制、热压或热冲压的技术以获得具有进一步提高的强度和具有良好形状精度的部件。特别是，所述技术为热工艺，其中钢板通过加热至800℃或更高(Ac3点)使其软化，并在压制成形的同时急速冷却以获得非常高强度的部件。此外，其中冷加工并随后进行上述淬火工艺以提供高强度部件的冷加工淬火技术也已开始用作工业技术。
以机动车为代表的工业机器需要在使用环境中具有足够的耐腐蚀性。因此，在这种工业机器中，有时使用通过在冷工艺中使成本和耐腐蚀性优异的镀锌或镀锌合金的钢板成形所获得的部件。
日本专利申请公开2001-353548(JP-A-2001-353548)公开了一种制造高强度成形部件的方法，其通过经由加热和冷却获得5μm～30μm的锌或锌合金层来确保耐受腐蚀和脱碳以及确保润滑性能。日本专利申请公开2003-73774(JP-A-2003-73774)公开了用于热压的钢板，其具有在加热期间防止锌蒸发的阻挡层。日本专利申请公开2003-126920(JP-A-2003-126920)公开了一种用于镀锌或镀锌合金的钢板的热压方法。日本专利申请公开2003-126921(JP-A-2003-126921)公开了具有铁-锌固溶体层的热压成形品。
然而，虽然这些方法的耐腐蚀性优于无镀覆的铁的淬火成形品，但是耐腐蚀性与在常规冷工艺中形成的镀覆钢板的成形品相比不足。作为本发明人的研究结果，已经估计到该耐腐蚀性劣化的一个原因为：Zn挥发使镀覆量(镀覆重量)减小，并且此外，镀层具有Fe-Zn合金相，其主要由固溶于Zn中的Fe制成，使得腐蚀的锈扩展变大，因此加速腐蚀。除了通过上述热加工形成的镀覆钢板的所述问题之外，镀铝的钢板用于需要与常规镀覆钢板情况下具有相同高耐腐蚀性的用途。然而，在其中使用镀铝钢板的情况下，淬火后的耐腐蚀性变得低于由镀覆材料制成的冷成形品的耐腐蚀性。
此外，日本专利申请公开2000-248338(JP-A-2000-248338)公开了一种方法，其中镀锌或镀锌合金的钢板在加工后通过在高频下加热必须部分并然后使所加热的部分急速冷却来部分硬化。然而，因为加工后的加热产生应力，所以无法保持部件的形状，因此所述方法并不实用。日本专利申请公开2006-022395(JP-A-2006-022395)公开了一种其中由30质量％或更少的Fe构成的相的含量为30g/m2或更多的具有优异耐腐蚀性的高强度成形制品，以及制造所述高强度成形制品的方法。然而，由于该方法使得整个成形制品具有高强度，所以在获得高强度之后可加工性和可操作性可能降低。例如，对于加工，难以进行钻孔工艺，并且可能需要防止裂缝的精加工工艺。此外，对于所述操作，由于包括其法兰在内的整个成形制品具有高硬度，所以由于焊接电极的不期望的接触使得机动车组装工艺中的点焊失效，导致不能确保良好焊接品质的问题等。
鉴于上述问题，强烈需要使得能够通过具有优异的耐腐蚀性和成本的镀锌或镀锌合金的淬火材料可形成可加工性和可操作性良好的高强度成形制品的技术。
发明内容
本发明提供一种具有优异的可加工性和耐腐蚀性的高强度淬火成形制品，其形成方式为：其中通过主要使高强度部分淬火同时避免使需要之后加工或操作等的部位淬火，使得淬火后成形品的耐腐蚀性等于或高于通过冷工艺形成的对应品的耐腐蚀性，来由成本优异的镀锌或镀锌合金的钢板形成可加工性和可操作性优异的高强度成形制品，本发明还提供一种制造高强度淬火成形制品的方法。
本申请的发明人已经对镀锌或镀锌合金的钢板在进行包括淬火的热压之后耐腐蚀性劣于常规镀锌钢板例如合金化熔化镀锌钢板的现象的原因进行了积极钻研和研究。结果，本发明人得出如下结论：耐腐蚀性劣化的原因是镀层获得了主要由固溶于Zn中的Fe形成的Fe-Zn合金相，以及Zn的挥发导致镀覆量减少。即，常规镀锌钢板由于腐蚀时Zn被氧化时形成的密堆积的Zn保护层的作用而显示出耐腐蚀性，而非由于对腐蚀的牺牲性保护作用。然而，在等于或高于Ac3点的温度下热加工的镀锌钢板未显示出耐腐蚀性，即使热加工的镀锌钢板在钢表面具有比常规镀锌钢板显著更大量的Fe-Zn合金相作为Zn含量也是如此。本发明人已经考虑到，由于通过淬火产生的Fe-Zn合金相通常主要由Fe构成，所以在腐蚀时由于Fe的氧化引起的Fe的体积膨胀不允许形成氧化锌的密堆积膜。因此，本发明人基于为实现耐腐蚀性重要的是主要由Zn构成的良好品质的Zn-Fe合金相以足够的量存在的原理，发明了“耐腐蚀性优异的高强度淬火成形制品，其特征在于：在淬火后的成形钢板表面中包含30g/m2或更多的包含Zn作为主要组分并且包含30质量％或更少的Fe的相”。此外，本发明人还发现，为实现良好的淬火强度和良好的耐腐蚀性，与加热温度、急速冷却速率等相关的条件是重要的，而且为了抑制淬火成形(热冲压)期间基材中的晶粒间断裂，必须在热冲压之前即刻在预定条件下快速进行淬火。然而，已经发现本发明的成形制品虽然强度和耐腐蚀性优异但是具有例如适合点焊范围不足的问题。
因此，除了良好的强度和良好的耐腐蚀性之外，通过改善可操作性例如可点焊性等的研究和试验，本发明入发现：通过减小点焊部分的板的强度至800MPa或更低以改善板和点焊电极尖端之间的相容性，以及通过形成包含5质量％或更多Fe的Zn合金的镀层使得镀层具有升高的熔点，可使得可操作性更好，于是在如上所述单个成形制品中同时实现良好的强度和良好的耐腐蚀性。
本发明的第一方面涉及一种高强度淬火成形制品。该高强度淬火成形制品在淬火后的成形钢板表面具有锌镀层，所述锌镀层包含30g/m2或更多的含5质量％或更多但是30质量％或更少的Fe的相，其还包含0.15质量％或更多但是小于2质量％的单独形式或者复合形式的Al和Si中的至少一种，并且包含基本上构成锌镀层的其余部分的Zn，以及不可避免的杂质，所述高强度淬火成形制品具有：淬火后成形(热冲压后)抗拉强度为1000MPa或更高的高强度部分、以及淬火成形后抗拉强度为800MPa以下的低强度部分。
钢板可包含：0.1质量％或更多的C，0.5质量％或更多的Mn，0.1质量％或更多的Cr，以及0.0005质量％或更多的B。
钢板可包含各自的范围为1质量％或更少的Ti、Nb、Mo、V、Zr、W、Co、Cu和Ni。
本发明的第二方面是制造高强度淬火成形制品的方法。该高强度淬火成形制品在淬火后的成形钢板表面具有锌镀层，所述锌镀层包含30g/m2或更多的含5质量％或更多但是30质量％或更少的Fe的相，其还以单独形式或者复合形式包含0.15质量％或更多但是小于2质量％的Al和Si中的至少一种，并且包含基本上构成锌镀层的其余部分的Zn，以及不可避免的杂质，所述高强度淬火成形制品具有：淬火后成形(热冲压后)抗拉强度为1000MPa或更高的高强度部分、以及淬火成形后抗拉强度为800MPa或更低的低强度部分。本发明该方面的制造方法包括：以如下方式制造锌镀层的镀锌钢板，所述锌镀层包括具有0.15质量％或更多但是小于2质量％的单独形式或者复合形式的Al和Si中的至少一种：同时制造镀锌钢板的在包含0.1体积％或更多氧的氧化性气氛中在高于或等于Ac3点但是低于或等于950℃的温度下加热的部分、以及镀锌钢板的在高于或等于500℃但是低于Ac3点的温度下加热的部分；然后开始冷却镀锌钢板，在60秒内，冷却镀锌钢板至等于或低于730℃并且高于或等于500℃的温度范围；然后在所述温度范围内压制镀锌钢板，然后急速冷却该镀锌钢板。
所述Ac3点可以高于或等于700℃并且低于或等于880℃。
可进行急速冷却使得温度以30℃/秒或更快的速率达到200℃或更低。
依据根据本发明上述方面的高强度淬火成形制品和制造高强度淬火成形制品的方法，能够获得耐腐蚀性和可加工性优异的高强度淬火成形制品，其实现了耐腐蚀性和可加工性等于或高于通过冷工艺形成的对应物的耐腐蚀性和可加工性的淬火后成形物品。即，为了使淬火后成形部件成为在耐腐蚀性和可用性方面至少等于冷成形的镀锌或镀锌合金的钢材料的高强度部件，根据本发明的高强度淬火成形制品及其制造方法在淬火钢材料的锌镀层的性能和淬火方法二者上作出开创性设计，这与现有淬火方法不同。因此，高强度部件的尺寸精度可大幅改善，并且能够以有利的成本改善在工业机器中的可操作性、改善抗锈性、改善安全性、和促进轻量化。
附图说明
通过参考附图对优选实施方案的以下描述，本发明的上述和进一步的特征和优势将更明显，附图中相同的附图标记表示相同的要素/元件，其中：
图1为显示Zn-Fe合金相的量和作为耐腐蚀性评价的膨胀宽度之间关系的图；
图2A～2C为显示制造具有高强度部分和低强度部分的高强度淬火成形制品的一个实例的图；
图3为显示实施例1中电解剥离曲线的说明图；
图4为显示加工试验件的截面形状图；
图5为显示热轧钢板和冷轧钢板的钢组分的表；和
图6A～6C以及图7A和7B为显示锌或锌合金镀覆结构及其性能的表。
具体实施方式
以下，将详述本发明的实施方案。首先，将描述一个实施方案的成形制品。该实施方案的成形制品需要在淬火后成形钢板表面具有锌镀层，所述锌镀层包含30g/m2或更多的含5质量％或更多但是30质量％或更少的Fe的Zn-Fe合金相，其以单独形式或复合形式包含0.15质量％或更多但是2质量％或更少的Al和Si中的至少一种，并且其还包含基本上构成锌镀层的其余部分的Zn，以及不可避免的杂质。图1显示Zn-Fe合金相的量和作为耐腐蚀性评价的膨胀宽度之间关系的图。耐腐蚀性的评价如下进行。即，在进行脱脂和通过严格按照制造商说明书使用PALBOND LA35(Nihon Parkerizing Co.，Ltd.)进行化学转化处理之后，进行阳离子电沉积涂覆(NIPPON PAINT Co.，Ltd.的POWERNICS 110)至15μm，然后进行横切。然后，根据机动车工程学会(Society of Automotive Engineers)的标准，关于在SAE-J2334腐蚀试验条件下试验300次循环后测定的膨胀宽度进行耐腐蚀性评价。
由图1可理解，如果包含5质量％或更多但是30质量％或更少Fe的Zn-Fe合金相的存在量大于或等于30g/m2，则膨胀宽度变得小于或等于1mm，耐腐蚀性变得良好。另一方面，如果镀层由包含30质量％或更少Fe的Zn-Fe合金相构成，但是Zn-Fe合金相的量小于30g/m2，则合金相的量小并且耐腐蚀性不足，使得膨胀宽度变大，即耐腐蚀性劣化。此外，如果合金相中Fe的量小于5质量％，或大于30质量％，则膨胀宽度不希望地增加并且耐腐蚀性劣化。认为这是因为：如果Fe的量大于30质量％，则在淬火时通过加热产生的镀层获得主要由Fe构成的合金层，使得在腐蚀时，形成Fe锈，导致体积膨胀，因此不能获得足够的耐腐蚀性。如果Fe的量小于5质量％，则膨胀宽度良好，但镀层的熔点低，使得点焊时，板之间发生熔化，导致通电或导电的面积增加，这使得电流密度降低，因此使得可点焊性能降低。
顺便提及，包含30质量％或更少Fe的Zn-Fe合金相的量的上限没有特定限制。然而，考虑到锌镀覆体自身的量、热冲压中高温持续时间、压制加工时的粉末化等，可行的上限为150g/m2。此外，通过加热产生的包含大于30质量％的Fe作为主要组分的Fe-Zn合金相没有特定限制。
此外，为了使包含30质量％或更少Fe的Zn-Fe合金相的量大于或等于30g/m2，以实现至少等于常规镀覆物的耐腐蚀性，有效的是包含其量为0.15质量％或更多的选自Al和Si的一种或两种金属作为具有合金化延迟功能和易于氧化功能的合金化延迟元素。如果加热前，在锌镀覆物中的这些元素中的一种或两种的存在总量为0.15质量％或更多，那么即使在高于或等于Ac3点的800℃或更高加热，也会急剧限制Zn扩散入基体铁中，使得包含30质量％或更少Fe的Zn-Fe合金相的量可以大于或等于30g/m2。反之，如果上述元素中的一种或两种的总量小于0.15质量％，则Zn扩散入基质铁中非常快，使得包含Zn作为主要组分和30质量％或更少的Fe的Zn-Fe合金在钢板温度达到Ac3点(800℃)之前几乎完全消失，因此无法实现耐腐蚀性。顺便提及，如果其总量大于2质量％，则扩散的限制变得过度，使得在不被淬火的部分中，即在500℃或更高并且低于Ac3点加热并因此具有800MPa或更低的强度的部分中，Zn-Fe合金相中Fe的量变得小于5％，因此变得难以确保可焊性。
从结构的强度、碰撞时的安全性等的观点来看，淬火部分的强度为至少需要例如1000MPa或更高的强度是足够的，尽管其具体值随目的而改变。至于不需要具有高强度以及进行点焊或冲压工艺的部分，其强度等于或小于800MPa会显著改善可操作性。顺便提及，使用该方法，例如对于机动车部件等，能够通过在单个部件中提供高强度部分和低强度部分来提供意图大幅挤压的部分。
顺便提及，在淬火工艺之后，可以通过使用碱性溶液或酸性溶液移除镀层表面上的氧化物涂覆膜，以改善油漆附着特性和化学转化处理特性，只要包含5质量％或更多但是30质量％或更少Fe的Zn-Fe合金相的存在量为30g/m2或更多即可。此外，只要Zn-Fe合金相主要由Zn构成并且包含5质量％或更多但是30质量％或更少的Fe，那么在锌镀层中可还包含一种或更多种元素例如Ni、Co、Mn、P、B等，以进一步改善耐腐蚀性和改善化学转化处理特性。此外，用于所述实施方案的成形制品的镀锌钢板为切割为板状的镀锌钢板，并且可还为通过利用焊接将多个镀锌钢板连接为一个板而获得的所谓的定制毛坯钢板。这改善了成形制品的自由度，因此是优选的。
然后，将描述根据实施方案的成形制品的制造方法。在该实施方案的制造方法中，使用包括锌镀层的镀锌钢板作为基材，所述锌镀层在具有淬火特性的钢板表面中具有：0.15质量％或更多但是小于2质量％的单独形式或复合形式的具有合金化延迟功能和易于氧化的功能的Al和Si中的至少一种，同时提供镀锌钢板的在包含0.1体积％或更多氧的氧化性气氛中在高于或等于Ac3点但是低于或等于950℃的温度下加热的部分、和镀锌钢板的在500℃或更高但是低于Ac3点的温度下加热的部分，并且各自加热适当调整的加热时间；然后开始冷却镀锌钢板，在冷却开始之后的60秒内，镀锌钢板冷却至等于或小于730℃并且高于或等于500℃的温度范围；然后在上述温度范围内(等于小于730℃并且高于或等于500℃)对所述镀锌钢板压制加工、急速冷却。
顺便提及，在实施方案中可使用任何钢板，只要其为常规淬火钢板即可。然而，优选钢板包含0.10％或更多的C、0.5％或更多的Mn、0.1％或更多的Cr、和0.0005％或更多的B，其以质量百分比表示，并且还包含基本上构成钢板的其余部分的Fe、以及作为不可避免杂质的Al和N。顺便提及，也允许钢板可包含1质量％或更少的Ti、Nb、Mo、V、Zr、W、Co、Cu或Ni，以选择性地改善强度和控制晶粒、防止破裂和增加耐腐蚀性。
至于钢材料的Ac3点，在加热和冷却进行得经过Ac3点温度的同时进行加热是足够的，只要钢材料的Ac3点高于500℃(这高于锌镀覆物的合金化所需的温度)并且低于900℃(这低于锌的沸点)即可。顺便提及，作为可行的工业水平，期望做出设计使得Ac3点高于或等于700℃并且低于或等于880℃。考虑到在淬火加热工艺期间整个钢板的温度变化，如果Ac3点高于880℃，则难以控制所述温度在高于880℃并且低于900℃的范围内，这低于或等于锌的沸点。如果Ac3点低于700℃，则变得必须使用大量淬火元件，导致成本增加。顺便提及，至于如何找到Ac3点，通过在加热钢板的同时测量热膨胀量的变化可找到Ac3点。特别地，随着温度升高，钢板膨胀。当温度超过Ac1点时，发生至奥氏体的转化，随温度升高至Ac3点钢板收缩。热膨胀曲线的拐点为Ac3点。至于测量设备，可使用例如ZAMEC MASTER(Fuji Electronic Industrial Co.，Ltd.)用于测定。
通常，在Ac3点(在前述钢板组分体系中，为约800℃或更高的温度)或更高的热处理期间，Zn由于足够的蒸气压而蒸发进入加热炉中。由于在Zn镀层中包含以单独或复合的形式的0.15质量％或更多的作为易氧化元素的Al和Si，并且由于在炉中形成其中存在至少0.1体积％的氧的氧化性气氛，所以涂层表面中易氧化的元素限制锌镀覆物中的Zn扩散入基础铁中，并且还连续氧化以随着因热导致的膨胀而形成密堆积的氧化物涂覆膜。因此，变得即使在等于或高于Ac3点(800℃)并且低于或等于950℃的加热温度范围中，也能够限制Zn蒸发。反之，如果前述易氧化元素的存在量小于0.15质量％或炉内的气氛为氧的存在量小于0.1体积％的中性至还原性的气氛，则不能在锌表面上充分形成易氧化元素的密堆积的涂覆膜，Zn蒸发并且用于防锈的Zn的量减少。此外，对于钢板的需要获得高强度的部分，加热温度设定为Ac3点(800℃)或更高，以允许淬火用于获得高强度钢板。然而，如果加热温度高于950℃，则由易氧化元素形成的氧化膜无法限制因沸腾而导致的Zn蒸发。因此，最高的加热温度设定为950℃。使用前述方法，即使在最高温度加热的部分中，也可有效限制Zn的蒸发。
加热时间设定为直至全部钢板达到淬火需要的温度所要求的时间是足够的。此外，在其中加热时间由于钢板厚度、加热装置和操作装置的能力而变长的情况下，可增加镀覆物中每单位面积的合金化延迟元素的量(增加镀覆物中这些元素的浓度或增加镀覆物的量)，以减少加热时间。然而，由于如上所述低强度部分也需要合金化，所以必须在考虑其量需要小于或等于2质量％的同时调节上述元素的量，使得合金化可在高于或等于500℃并且低于Ac3点的温度下完成。
至于需要具有良好的可焊接性和可加工性的钢板部分，硬度或强度必须小于或等于800MPa并且不发生淬火，以保持柔软性。为此，用于所涉及部分的加热温度低于Ac3点是足够的。此外，通过加热该部分到500℃或更高，锌镀覆物可被合金化以实现5质量％或更多的Fe含量，使得镀层的熔点升高。因此，在点焊时钢板和焊接电极之间的相容性更好的同时，板之间镀覆物的熔体的扩展可受到限制，因此导电面积可减小以保持高的电流密度。因此，可点焊性可得到显著改善。
加热钢板的方法可为内部加热，例如导电加热或感应加热，或也可为外部加热，例如灯加热、气体加热或电炉加热，或也可为前述加热方法中的两种或更多种的组合，以减少加热时间。然而，由于在500℃或更高并且低于Ac3点加热的部分被部分冷却或遮蔽以免加热，所以就热效率、可操作性和可控性而言，优选使用通过导电加热或感应加热的内部加热方法，或通过灯加热的辐射加热方法。
对于其中不进行淬火的部分，即其温度限制在高于或等于500℃并且低于Ac3点的范围内的部分，能够使用强制喷雾冷却介质例如空气或雾到需要冷却的部分的方法，或经由与其中设置有水冷冷却管的冷却板接触而实现的热引出等来冷却钢板的部分的方法。此外，在通过灯加热的辐射加热的情况下，通过绝热材料等的遮蔽可阻挡或避免加热。顺便提及，绝热材料优选为不与镀覆金属反应的陶瓷材料等。例如，如图2A到2C所示，在其中钢板1通过使用电极2进行导电加热的情况下，通过在待热冲压的钢板1上预定位置处例如在热冲压之后进行钻孔工艺的位置处设置喷雾冷却流体(例如空气)的冷却箱3，并然后通过使用冷却箱3冷却钢板1的邻近部分，来实现冷却。此外，考虑到机动车部件加工之后的焊接，也优选冷却箱4靠近或沿着电极2设置，如图2B所示，或如图2C所示，冷却箱5设置在电极2之间延伸的钢板1的两个相反端部，并进行冷却。此外，图2A到C所示的冷却方式可进行任意组合。顺便提及，提供许多喷嘴孔(例如具有约1m的直径和约5mm的喷嘴节距)作为各冷却箱3到5的底表面的结构的实例，并且从喷嘴喷出冷却介质以冷却邻近的部分。
取决于目标耐腐蚀性，原钢板上Zn镀覆量大于或等于30g/m2是足够的。优选地，考虑到处理加热炉的时间、温度的波动，Zn镀覆量大于或等于40g/m2是足够的。另一方面，考虑到在加热到500℃或更高并且低于Ac3点的部分中，促进合金化以实现5质量％或更多的Fe，优选Zn镀覆量小于或等于180g/m2。由前述原理显见，镀锌钢板优选为通过熔化锌镀方法制成的钢板。因为合金化熔化镀锌钢板导致不期望的合金化延迟元素的耗尽并因此降低合金延迟作用，所以其中预先进行合金化的合金化熔化镀锌钢板是不优选的。此外，因为所述方法需要预处理以加入合金化延迟元素并因此需要高成本，所以电镀锌方法是不优选的。
然后，为了通过充分固化锌镀层来限制在热冲压加工时基材的晶粒间断裂，在镀锌钢板从炉即加热装置中取出之后进行冷却。在冷却开始后60秒内，冷却钢板至低于或等于730℃并且高于或等于500℃的温度。进行加工之前的预冷却以实现淬火并且防止由于熔化的锌的侵入而导致基材晶粒间断裂。因此，未淬火的部分的温度可为允许压制工艺并且低于或等于熔点的温度，即可低于500℃。在730℃以上加工中发生的裂缝出现在基材的拉伸侧面上。根据本发明人的研究，已经发现裂缝的原因为熔化的锌侵入基材的原奥氏体晶界中。因此，冷却至730℃或更少足以固化镀覆的锌合金，因此消除熔化锌的侵入，由此防止热冲压加工时基材表面的破裂。顺便提及，这种操作的合适手段为气体冷却或蒸汽水冷。此外，在加热装置和热冲压装置之间提供冷却装置是足够的。作为一种模式，在冷却区中可提供冷却装置。也可允许采用如下方法：其中对用于从加热装置到热冲压装置传输的装置添加冷却装置，并随着传输进行冷却。
因此，对淬火部分进行冷却以在开始加工之前使锌固化。为了淬火工艺，优选当进行冷却时，淬火部分处于奥氏体状态。因此，加工淬火部分之前，基材的温度优选高于或等于500℃。如果基材温度低于500℃，则产生马氏体并且成形性劣化。此外，冷却时间优选在60秒内。如果冷却进行得比这慢，则产生铁素体并且淬火部分变软，无法获得期望的高强度。
然后，在进行加工的热冲压装置中进行热冲压加工和急速冷却，由此将钢板加工为期望形状。为了确保形状和良好的淬火，优选加工基材并以30℃/秒或更高的速率急速冷却至200℃或更低。这使得能够制造可加工性良好的高强度和高耐腐蚀性的成形制品，其具有30g/m2或更多的包含70质量％或更多Zn的镀层。以实现淬火的冷却速率进行冷却是足够的，并且可允许使用任何冷却方法，例如水冷、气体冷却、使用金属件等的接触冷却等。
接下来，将与对比例一起显示本发明的实施例。图5显示通过常规制造方法制造的热轧钢板和冷轧钢板的钢组分。图6和图7显示关于它们的锌或锌合金镀覆结构和性能的实施例和对比例。由于通过电镀方法难以向镀层中加入易氧化元素，所以将易氧化元素单独地加入熔化的锌的浴中，使用常规的熔化Zn镀覆方法用于所述制造。至于加热过程，通过使用导电加热、高频感应加热或灯加热，在大气气氛下，将钢板加热至高于或等于Ac3点但是低于或等于950℃的温度，并且通过经由鼓气或遮光进行部分冷却来完成至高于或等于500℃但是低于Ac3点的温度的加热。从加热炉取出后，钢板在空气中适当地冷却，然后进行模具冷却。加热和冷却条件示于图6中。
如下制造包含Zn作为主要组分以及5质量％或更多但是30质量％或更少Fe的相。在150g/l NH4Cl水溶液中，通过使用饱和甘汞电极作为参比电极，通过4mA/cm2的恒电流电解方法，将通过利用不同的加热温度和不同的加热时间进行上述方法而由图5所示材料制成的材料电解至电势大幅降低至相对于SCE为-80mV或更低的点的Γ相(至图3所示实施方案的恒电流电解的实例图中的区域A)。然后，通过ICP测定电解溶液以得到Fe以及Zn的量和比例作为实现抗锈作用的镀覆量。即，本发明如图6所示进行。顺便提及，图7显示通过加热至高于或等于Ac3点但是低于或等于950℃的温度进行淬火的高强度钢板部分(淬火部分)、以及通过加热至500℃或更高但是低于Ac3点的温度而获得的非淬火部分的镀覆组成。
如下通过拉伸试验评价钢板强度。即，制造通过加热至高于或等于Ac3点但是低于或等于950℃的温度进行淬火的高强度部分(淬火部分)、以及加热至高于或等于500℃但是低于Ac3点的温度的非淬火部分的JIS第5号拉伸测试件，并进行测试用于评价。强度为1000MPa或更高的高强度部分和强度为800MPa或更低的低强度部分评价为良好。评价结果示于图7中。
如下研究破裂的存在/不存在(基材的破裂)。即，通过热冲压即热加工和冷却，制造具有如图4所示截面形状的测试件，然后观察测试件弯曲部分截面存在/不存在破裂。研究结果示于图7中。
通过测量前述膨胀宽度研究耐腐蚀性。测量结果示于图7中。
通过评价经由连续点焊非淬火部分形成的熔核的直径变化，评价可点焊性。评价结果示于图7中。对于焊接，使用静态点焊机，并且进行如下设定：压力：3.4kN；通电时间：0.3秒；和保持时间：0.08秒。对于各个钢件，设定电流值，使得在各钢件上的熔核直径变为
(t为板厚度(mm))。每250点的焊接之后，通过剥离试验测量熔核直径来确定熔核直径的变化。作为三轮试验中获得直径的平均值来获得熔核直径。熔核直径变得小于
的焊接的次数被认为是电极使用寿命，进行评价直至最多6000焊接点。
如下评价冲压特性。即，通过使用冲压直径为20mm(具有15％的间隙)的冲压模具，冲压非淬火部分，并测定冲压负荷。当冲压负荷小于或等于板厚度(mm)×40kN时，冲压特性评价为良好(OK)，当板厚度大于该值时，评价为不良(NG)。评价结果示于图7中。
对比例1为其中未充分进行加工前冷却的实例。在该对比例中，在加工时发生基材的晶粒间破裂。在对比例2中，在加工之前的冷却耗费过量时间，使得没有实现淬火和强度劣化。在对比例3中，在加工之前的冷却达到500℃或更低，使得在加工时发生破裂。在对比例4中，加热温度低，使得未实现必须的强度。在对比例5中，没有进行部分冷却，使得加工或焊接部分也被淬火并因此硬化，导致可焊性和可加工性劣化。在对比例6中，部分冷却部分的加热温度低至小于500℃，使得未充分发生镀覆物的合金化，并因此使得可焊性未改善，而是与对比例15中的未加热材料的可焊性一样差。顺便提及，超过部分冷却部分的上限温度与淬火部分处于基本相同条件，因此省略其测试。
在对比例7中，加热温度过高，超过锌的沸点，锌蒸发并过度合金化，使得包含小于30质量％的Fe的合金相的量变小，因此耐腐蚀性劣化。在对比例8中，镀覆的初始量小，使得包含小于30质量％的Fe的合金相的量变得小于30g/m2，因此耐腐蚀性不足。在对比例9中，镀覆的初始量过大，使得未淬火部分的镀覆组合物具有5质量％的Fe，因此可焊性改善效果不足。
在对比例10中，镀覆合金化限制元素的量大，因此部分冷却的部分的合金化缓慢，使得未淬火部分的镀覆组合物具有5质量％的Fe，因此可焊性改善效果不足。在对比例11和12中，镀覆合金化限制元素的量为零或很小，使得锌挥发，合金化过快。在对比例16中，进行长时间加热，使得得到过度合金化。因此，在对比例11、12和16中，包含小于30质量％的Fe的合金相的量小于30g/m2，因此耐腐蚀性不足。在对比例13中，加热气氛的氧化性能不足，因此锌挥发，使得包含小于30质量％的Fe的合金相的量小于30g/m2，因此耐腐蚀性不足。在对比例14中，在加工期间的冷却速率缓慢，使得强度劣化。
如上所述，在本发明范围之外的前述对比例的强度、耐腐蚀性、耐疲劳性、可焊性和可加工性较差。另一方面，在本发明范围内的实施例1～20中，包含Zn作为主要组分和5质量％或更多但是30质量％以下的Fe的相的存在的量为30g/m2或更多，提供强度为1000MPa或更高的高强度部分作为主要部分，其余由强度为800MPa或更低的低强度部分构成。因此，使用成本优异的镀锌或镀锌合金的钢板，能够提供耐腐蚀性、耐疲劳性、可焊性和可加工性优异的高强度淬火成形制品，使得淬火后成形物品的耐腐蚀性等于或高于通过冷工艺形成的对应物的耐腐蚀性。
虽然已经参考本发明的示例性实施方案描述了本发明，但是应理解本发明不限于所述实施方案或结构。相反，本发明意图覆盖各种修改和等同结构。此外，虽然所公开的发明的各种要素以各种示例的组合和结构显示，但是包括更多、更少或仅单个要素的其它组合和结构也在所附权利要求的范围内。
Claims (6)
1.一种高强度淬火成形制品，包括：
在淬火后的成形钢板表面形成的锌镀层，所述锌镀层包含30g/m2或更多的包含5质量％或更多但是30质量％或更少的Fe的相，所述锌镀层还包含0.15质量％或更多但是小于2质量％的单独形式或复合形式的Al和Si中的至少一种，并且包含基本上构成所述锌镀层的其余部分的Zn，以及不可避免的杂质，其中所述高强度淬火成形制品具有淬火部分和非淬火部分，所述淬火部分为具有淬火成形后抗拉强度为1000MPa或更高的高强度部分，而所述非淬火部分为淬火成形后抗拉强度为800MPa或更低的低强度部分。
2.根据权利要求1所述的高强度淬火成形制品，其中所述钢板包含0.1质量％或更多的C、0.5质量％或更多的Mn、0.1质量％或更多的Cr、和0.0005质量％或更多的B。
3.根据权利要求1或2所述的高强度淬火成形制品，其中所述钢板包含各自在1质量％或更少的范围内的Ti、Nb、Mo、V、Zr、W、Co、Cu和Ni。
4.一种用于制造高强度淬火成形制品的方法，所述高强度淬火成形制品在淬火后的成形钢板表面具有锌镀层，所述锌镀层包含30g/m2或更多的包含5质量％或更多但是30质量％或更少的Fe的相，所述锌镀层还包含0.15质量％或更多但是小于2质量％的单独形式或复合形式的Al和Si中的至少一种，并包含基本上构成所述锌镀层的其余部分的Zn，以及不可避免的杂质，其中所述高强度淬火成形制品具有淬火成形后抗拉强度为1000MPa或更高的高强度部分、和淬火成形后抗拉强度为800MPa或更低的低强度部分，所述方法包括：
以如下方式制造包括锌镀层的镀锌钢板，所述锌镀层具有0.15质量％或更多但是小于2质量％的单独形式或复合形式的Al和Si中的至少一种：同时制造所述镀锌钢板的在包含0.1体积％或更多的氧的氧化性气氛中在高于或等于Ac3点但是低于或等于950℃的温度下加热的部分、和所述镀锌钢板的在高于或等于500℃但是低于所述Ac3点的温度下加热的部分；然后开始冷却所述镀锌钢板，在60秒内，冷却所述镀锌钢板至等于或小于730℃并且高于或等于500℃的温度范围；然后在所述温度范围内压制所述镀锌钢板，然后急速冷却所述镀锌钢板。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其中所述Ac3点高于或等于700℃并且低于或等于880℃。
6.根据权利要求4或5所述的制造方法，其中进行所述急速冷却使得温度以30℃/秒或更快的速率达到200℃或更低。
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