CN111246962B - 用于生产预涂敷钢板的方法及相关板材 - Google Patents

用于生产预涂敷钢板的方法及相关板材 Download PDF

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Abstract

用于生产预涂敷钢板(1)的方法，包括：‑提供包括钢基材(3)的预涂敷钢带，钢基材在其主要面中的至少一个主要面上具有预涂层，预涂层包括金属间化合物合金层和金属合金层，金属合金层为铝层、铝合金层或铝基合金层；‑激光切割所述预涂敷钢带以便获得包括由切割操作而产生的切割边缘表面(13)的至少一个预涂敷钢板(1)，切割边缘表面(13)包括基材区域(14)和预涂层区域(15)，并且预涂敷钢板(1)的厚度为0.8mm至5mm。激光切割被执行成使得其直接产生切割边缘表面(13)的腐蚀改善区(19)。腐蚀改善区(19)的基材区域(14)上的铝的表面分数大于或等于9％，并且腐蚀改善区(19)的基材区域(14)的下半部分上的铝的表面分数大于或等于0.5％。

Description

用于生产预涂敷钢板的方法及相关板材
本发明涉及由预涂敷钢带生产预涂敷钢板的方法，该预涂敷钢带包括钢基材，该钢基材在其面中的至少一个面上具有预涂层，该预涂层包括金属间化合物合金层以及在该金属间化合物合金层上延伸的金属合金层，该金属合金层为铝层、铝合金层、或铝基合金层。
这种预涂敷钢板可以由预涂敷钢带通过激光切割或机械切割而获得。通常，由此所获得的预涂敷钢板随后被储存一段时间、等待运输至客户和/或进一步转变，例如形成为最终部件。
本发明的发明人已经观察到，在储存期间，腐蚀倾向于在预涂敷钢板的边缘处以红锈的形式发展。
这种腐蚀是不期望的。实际上，在储存期间，这种腐蚀会导致板的外观的不期望的劣化。此外，这种腐蚀会导致产品的性能的下降，并且可能导致边缘处的可冲压性的损失。
本发明的一个目的是以降低的成本提供下述预涂敷钢板：所述预涂敷钢板具有良好的耐腐蚀性、包括在其边缘上具有良好的耐腐蚀性。
为此，本发明涉及一种用于生产预涂敷钢板的方法，该方法包括以下连续步骤：
-提供包括钢基材的预涂敷钢带，该钢基材在其主要面中的至少一个主要面上具有预涂层，该预涂层包括金属间化合物合金层以及在该金属间化合物合金层上延伸的金属合金层，该金属合金层为铝层、铝合金层、或铝基合金层；
-对所述预涂敷钢带进行激光切割以便获得至少一个预涂敷钢板，所述预涂敷钢板包括由切割操作而产生的切割边缘表面，该切割边缘表面包括基材区域和预涂层区域，并且该预涂敷钢板的厚度为0.8mm至5mm，
其中激光切割被执行成使得激光切割直接产生切割边缘表面的腐蚀改善区，该腐蚀改善区在切割边缘表面的整个高度上延伸并且在小于或等于切割边缘表面的长度的长度上延伸，由激光切割操作而直接产生的切割边缘表面的腐蚀改善区的基材区域上的铝的表面分数大于或等于9％，并且由激光切割操作而直接产生的切割边缘表面的腐蚀改善区的基材区域的下半部分上的铝的表面分数大于或等于0.5％。
根据特定实施方案，该方法可以包括以下特征中的一个或更多个特征，这些特征被单独采用或者根据任何可能的组合被采用：
-激光切割被执行成使得：在切割边缘表面的所述腐蚀改善区中，由激光切割操作而直接产生的基材区域上的铝的表面分数为9％至70％；
-激光切割步骤利用惰性气体作为辅助气体来执行；
-该辅助气体在氩气、氦气、氮气、以及这些气体的混合物中进行选择；
-激光切割步骤利用CO2激光器来执行；
-为了获得腐蚀改善区，激光切割利用0.18kJ/cm至0.29kJ/cm的激光切割线性能量E和P最小＝54.5×E-7.8bar至P最大的辅助气体压力P来执行，其中，对于E≤0.24kJ/cm，P最大等于14bar，并且对于E>0.24kJ/cm，P最大等于-80×E+33.2bar；
-激光切割步骤利用固态激光器来执行，该固态激光器例如为Nd：YAG激光器、光纤激光器、盘形激光器或二极管激光器；
-为了获得腐蚀改善区，激光切割利用0.08kJ/cm至0.34kJ/cm的激光切割线性能量E和P最小至P最大的辅助气体压力P来执行，其中，在E>0.2kJ/cm时，P最小＝64.3×E-3.9bar，并且在E≤0.2kJ/cm时，P最小＝9bar，并且P最大等于28.6×E+8.3bar；
-激光切割被执行成使得：在切割边缘表面的腐蚀改善区中，预涂敷钢板的切割边缘表面的由激光切割操作而直接产生的基材区域上的铝的表面分数大于或等于9％，并且切割边缘表面的基材区域的下半部分上的由激光切割操作而直接产生的铝的表面分数大于或等于1.5％；
-为了获得腐蚀改善区，激光切割利用CO2激光器并利用0.18kJ/cm至0.29kJ/cm的激光切割线性能量E和P最小＝72.7×E-11.1bar至P最大的辅助气体压力P来执行，其中，对于E≤0.24kJ/cm，P最大＝14bar，并且对于E>0.24kJ/cm，P最大＝-80×E+33.2bar；
-激光切割进一步被执行成使得：在所述腐蚀改善区中，基材区域上的铝的表面分数除以基材区域的下半部分中的铝的表面分数的比率小于或等于5.5，并且预涂敷钢板的切割边缘表面的由激光切割操作而直接产生基材区域上的铝的表面分数大于或等于11％；
-为了获得腐蚀改善区，激光切割利用0.18kJ/cm至0.24kJ/cm的激光切割线性能量E和P最小＝200×E-34bar至P最大＝14bar的辅助气体压力来执行；
-腐蚀改善区形成切割边缘表面的第一部分，该第一部分仅在切割边缘表面的长度的一部分上延伸，并且激光切割进一步被执行成使得：在切割边缘表面的第二部分中，由激光切割操作而直接产生的基材区域上的铝的表面分数为0.3％至6％，该第二部分在切割边缘表面的整个高度上延伸并且仅在切割边缘表面的长度的一部分上延伸；
-为了获得切割边缘表面的第二部分，利用以下激光切割线性能量在第二部分上执行激光切割，该激光切割线性能量大于或等于0.6kJ/cm、更特别地大于或等于0.8kJ/cm、更特别地大于或等于1.0kJ/cm、并且甚至更特别地大于或等于1.2kJ/cm；并且
-辅助气体的压力为2bar至18bar；
-预涂敷钢板的厚度为1.0mm至1.8mm，并且更特别地为1.0mm至1.5mm。
本发明还涉及一种用于制造焊接坯件的方法，该方法包括以下步骤：
-生产第一预涂敷钢板和第二预涂敷钢板，第一预涂敷钢板和第二预涂敷钢板中的至少一者利用如上面所描述的方法来生产；以及
-将第一预涂敷钢板和第二预涂敷钢板对接焊接，以便在所述预涂敷钢板之间形成焊接接头并且因此获得焊接坯件，其中对接焊接步骤包括以下步骤：将第一预涂敷钢板和第二预涂敷钢板布置成使得预涂敷钢板中的至少一个预涂敷钢板的第二部分面向另一预涂敷钢板的边缘、并且优选地面向另一预涂敷钢板的第二部分。
根据特定实施方案，用于制造焊接坯件的方法可以包括以下特征中的一个或更多个特征，这些特征被单独采用或者根据任何可能的组合被采用：
-所述焊接是激光焊接操作；
-该方法在对接焊接步骤之前还包括以下步骤：对于第一钢板和第二钢板中的每一者，在与相应的预涂敷钢板的第二部分邻近的去除区中去除金属合金层，并且其中，在对接焊接步骤期间，预涂敷钢板在预涂敷钢板的已经去除了金属合金层的边缘处被焊接；
-金属合金层的去除利用激光束来执行；
-在去除步骤期间，金属间化合物合金层在去除区的高度的至少一部分上被留在去除区中；
-所述焊接利用填充焊丝或粉末添加物来执行；并且
-填充焊丝或粉末包含形成奥氏体的合金元素。
本发明还涉及一种用于制造压制硬化钢部件的方法，该方法包括以下连续步骤：
-执行如上面所描述的方法以便获得焊接坯件；
-对焊接坯件进行加热，以便在构成焊接坯件的预涂敷钢板中获得至少部分的奥氏体组织；
-在压型机中对焊接坯件进行热成型以获得压制成型钢部件；以及
-在压型机中对钢部件进行冷却以便获得压制硬化钢部件。
根据特定实施方案，冷却速率等于或大于钢板的临界马氏体或贝氏体冷却速率。
本发明还涉及一种预涂敷钢板，该预涂敷钢板包括：
-钢基材部分，该钢基材部分在其面中的至少一个面上承载预涂层部分，该预涂层部分包括金属间化合物合金层部分以及在该金属间化合物合金层部分之上延伸的金属合金层部分，该金属合金层部分是铝层、铝合金层、或铝基合金层，预涂敷钢板的厚度为0.8mm至5mm；以及
-至少一个激光切割边缘表面，所述激光切割边缘表面包括基材部分和至少一个预涂层部分，
其中该预涂敷钢板在激光切割边缘表面上包括多个凝固条纹，
其中所述激光切割边缘表面包括腐蚀改善区，该腐蚀改善区在所述激光切割边缘表面的整个高度上延伸并且在小于或等于激光切割边缘表面的长度的长度上延伸，并且
其中腐蚀改善区19的基材区域上的铝的表面分数大于或等于9％，并且腐蚀改善区的基材区域的下半部分上的铝的表面分数大于或等于0.5％。
根据预涂敷钢板的特定实施方案：
-腐蚀改善区的基材区域上的铝的表面分数为9％至70％；
-腐蚀改善区的基材区域的下半部分上的铝的表面分数大于或等于1.5％；
-腐蚀改善区的基材区域上的铝的表面分数除以腐蚀改善区的基材区域的下半部分中的铝的表面分数的比率小于或等于5.5，并且腐蚀改善区的基材区域上的铝的表面分数大于或等于11％；
-腐蚀改善区在激光切割边缘表面的整个长度上延伸；
-腐蚀改善区的长度严格小于激光切割边缘表面的总长度，并且激光切割边缘表面还包括第二部分，该第二部分在激光切割边缘表面的整个高度上延伸并且仅在激光切割边缘表面的长度的一部分上延伸，并且其中该第二部分的基材区域上的铝的表面分数为0.3％至6％；
-预涂敷钢板的厚度为1.0mm至1.8mm，并且更特别地为1.0mm至1.5mm。
通过阅读以下说明书将更好地理解本发明，该说明书仅通过实例的方式并且参照附图给出，在附图中：
-图1是预涂敷钢带的垂直于该钢带的纵向方向截取的横截面图；
-图2是预涂敷钢板的立体图；
-图3是图2的预涂敷钢板的示意性侧视图；
-图4是切割边缘表面的图像，其以白色示出了存在于由激光切割操作而产生的基材区域上的铝迹线；
-图5是示出了根据本发明的第一实施方案的实施CO2激光器的激光切割参数的图；
-图6是示出了根据本发明第二实施方案的实施固态激光器的激光切割参数的图；
-图7是根据本发明的特定实施方案的预涂敷钢板的示意性立体图；
-图8是包括有去除区的预涂敷钢板的示意性立体图；
-图9是通过扫描电子显微镜所获得的机械切割样品的切割边缘表面的图像；以及
-图10是示出了切割边缘表面的基材区域上的铝的表面分数随着切割线性能量的变化而变化的图。
本发明涉及用于制造预涂敷钢板1的方法。
该方法包括以下第一步骤：提供如以图1的横截面所示出的预涂敷钢带2。
如图1中所示出的，预涂敷钢带2包括金属基材3，该金属基材3在其面中的至少一个面上具有预涂层5。预涂层5叠置在基材3上并且与基材3相接触。
金属基材3更特别地是钢基材。
基材3的钢更特别地是具有铁素体-珠光体微组织的钢。
基材3有利地由用于热处理的钢、更具体地可压制硬化的钢制成，并且由例如锰-硼钢比如22MnB5型钢制成。
根据一个实施方案，基材3的钢按重量计包含：
0.10％≤C≤0.5％
0.5％≤Mn≤3％
0.1％≤Si≤1％
0.01％≤Cr≤1％
Ti≤0.2％
Al≤0.1％
S≤0.05％
P≤0.1％
B≤0.010％
其余部分为铁和因制造而产生的杂质。
更特别地，基材3的钢按重量计包含：
0.15％≤C≤0.25％
0.8％≤Mn≤1.8％
0.1％≤Si≤0.35％
0.01％≤Cr≤0.5％
Ti≤0.1％
Al≤0.1％
S≤0.05％
P≤0.1％
B≤0.005％
其余部分为铁和因制造而产生的杂质。
根据替代方案，基材3的钢按重量计包含：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％
Ti≤0.080％
N≤0.009％
Cu≤0.100％
Ni≤0.100％
Cr≤0.100％
Mo≤0.100％
Ca≤0.006％
其余部分为铁和因制造而产生的杂质。
根据替代方案，基材3的钢按重量计包含：0.24％≤C≤0.38％
0.40％≤Mn≤3％
0.10％≤Si≤0.70％
0.015％≤Al≤0.070％
0％≤Cr≤2％
0.25％≤Ni≤2％
0.015％≤Ti≤0.10％
0％≤Nb≤0.060％
0.0005％≤B≤0.0040％
0.003％≤N≤0.010％
0.0001％≤S≤0.005％
0.0001％≤P≤0.025％
其中，钛含量和氮含量满足以下关系：
Ti/N>3.42，
并且碳含量、锰含量、铬含量和硅含量满足以下关系：
Figure BDA0002456092680000081
钢可选地包含以下元素中的一种或更多种元素：
0.05％≤Mo≤0.65％
0.001％≤W≤0.30％
0.0005％≤Ca≤0.005％
其余部分为铁和因制造而不可避免地产生的杂质。
基材3根据其所需的厚度可以通过热轧和/或通过冷轧然后退火、或者通过任何其他合适的方法而获得。
基材3的厚度有利地为0.8mm至5mm、更特别地为1.0mm至2.5mm、甚至更特别地为1.2mm至2.5mm、或者甚至为1.0mm至2.0mm之间。
根据一更具体的实例，基材3的厚度为1.0mm至1.8mm，并且更特别地为1.0mm至1.5mm。
预涂层5通过热浸涂敷、即通过将基材3浸入到熔融金属浴中而获得。预涂层5包括与基材3相接触的金属间化合物合金层9以及在金属间化合物合金层9之上延伸的金属合金层11。
金属间化合物合金层9是通过基材3与熔融金属浴之间的反应而产生的。金属间化合物合金层9包括金属间化合物，该金属间化合物包含来自金属合金层11的至少一种元素以及来自基材3的至少一种元素。
金属间化合物合金层9的厚度通常为几微米的量级。特别地，金属间化合物合金层9的平均厚度通常为2微米至7微米。
金属合金层11具有下述组成：该组成与浴中的熔融金属的组成接近。金属合金层11是钢带在热浸涂敷期间行进穿过熔融金属浴时由钢带所带走的熔融金属而形成的。
金属合金层11的厚度例如为19μm至33μm、或者为10μm至20μm。
金属合金层11是铝层、铝合金层、或铝基合金层。
在该上下文中，铝合金是指包含大于50重量％的铝的合金。铝基合金是按重量计以铝为主要元素的合金。
金属间化合物合金层9包括Fex-Aly类型、并且更特别地包括Fe2Al5的金属间化合物。
在专利EP 2 007 545中特别地公开了通过热浸涂敷所获得的预涂层5的特定结构。
根据一个实施方案，金属合金层11是还包含硅的铝合金层。
根据一个实例，金属合金层11按重量计包含：
8％≤Si≤11％，
2％≤Fe≤4％，
其余部分为铝和可能的杂质。
有利地，并且如图1中所图示的，基材3在其面中的两个面上都设置有如上所述的预涂层5。
用于生产预涂敷钢板1的方法还包括以下步骤：对所述预涂敷钢带2进行切割，以便获得至少一个预涂敷钢板1。该切割通过激光切割来执行。
预涂敷钢板1的厚度与预涂敷钢带2的厚度相同。预涂敷钢板1的厚度为0.8mm至5mm、更特别地为1.0mm至2.5mm、甚至更特别地为1.2mm至2.5mm、并且甚至为1.0mm至2.0mm。根据一更具体的实例，预涂敷钢板1的厚度为1.0mm至1.8mm、并且更特别地为1.0mm至1.5mm。
图2是这种预涂敷钢板1的示意性立体图。
预涂敷钢板1包括基材部分3’和至少一个预涂层部分5’，预涂层部分5’包括金属间化合物合金层部分9’和金属合金层部分11’。
预涂敷钢板1还包括相对的两个主面4’以及绕板1的周边在面4’之间延伸的周边边缘12。周边边缘12的长度等于板1的周长。周边边缘12的高度h等于板1的厚度。
在该专利申请的上下文中，元件的高度是该元件的沿着预涂敷钢板1的厚度方向(附图中的z方向)截取的尺寸。
周边边缘12大致垂直于面4’延伸。在该上下文中，“大致”意指周边边缘12相对于面4’中的一个面以65°至90°的角度延伸。周边边缘12相对于面4’的角度可以沿着板1的周边变化。
在图2中所示出的实例中，周边边缘12具有大致矩形的轮廓，其包括四个直线式边。然而，根据应用，可以使用任何其他轮廓。
周边边缘12包括由激光切割而产生的切割边缘表面13。
在激光切割步骤期间，激光切割装置的激光束沿着预定路径冲击钢带2，以便产生切割边缘表面13。该预定路径在板1的面4’的平面中延伸。
切割边缘表面13在预涂敷钢板1的面4’之间从一个面4’延伸至另一个面。切割边缘表面13在周边边缘12的整个高度h上延伸。
切割边缘表面13可以包括至少一个大致平坦的部分。
有利地，预涂敷钢板1通过沿着其整个轮廓进行切割而获得。在这种情况下，周边边缘12由切割边缘表面13组成。因此，切割边缘表面13绕板1的整个周边延伸。
根据替代方案，切割边缘表面13仅在周边边缘12的长度的一部分上延伸。在这种情况下，周边边缘12的其余部分可以与钢带2的原始侧向边缘一致。
在本专利申请的上下文中，元件的长度是该元件在预涂敷钢板1的给定面4’的平面中的尺寸。因此，切割边缘表面13的长度特别地对应于切割边缘表面13沿着激光切割期间的激光束的路径的尺寸。
如在图2和图3中可以看到的，切割边缘表面13包括基材区域14和至少一个预涂层区域15。基材区域14对应于基材3’的位于切割边缘表面13处的表面。基材区域14基本上由基材3的材料组成。预涂层区域15对应于预涂层5’的位于切割边缘表面13处的表面。预涂层区域15基本上由预涂层5的材料组成。
根据本发明并且如图3中所示出的，切割边缘表面13包括腐蚀改善区19，该腐蚀改善区19在切割边缘表面13的整个高度上延伸并且在小于或等于切割边缘表面13的总长度的长度上延伸。
腐蚀改善区19由激光切割操作而直接产生。
有利地，腐蚀改善区19在等于至少3mm的长度上延伸，并且更特别地在等于至少10mm的长度上延伸。
根据一个实施方案，切割边缘表面13的腐蚀改善区19在切割边缘表面13的整个长度上延伸。换句话说，腐蚀改善区19在激光切割期间的激光束的移位的整个路径上延伸。
根据另一实施方案，切割边缘表面13的腐蚀改善区19仅在切割边缘表面13的长度的一部分上延伸。
在图2中所示出的预涂敷钢板1具有矩形轮廓的实施方案中，切割边缘表面13可以在该矩形的边中的一个或更多个边上延伸。腐蚀改善区19可以在该矩形的边中的至少一个边上延伸。
有利地，切割边缘表面13可以在该矩形的预涂敷钢板1的整个周边上延伸，并且腐蚀改善区19可以在该矩形的一个边、两个边、三个边或四个边上延伸，优选地在该矩形的三个边或四个边上延伸。
根据本发明，在激光切割步骤期间，激光切割被执行成使得在腐蚀改善区19中存在两个特征：
(a)由激光切割操作而直接产生的腐蚀改善区19的基材区域14上的铝的总表面分数S总大于或等于9％，并且更特别地大于或等于9.0％；并且
(b)由激光切割操作而直接产生的腐蚀改善区19的基材区域14的下半部分中的铝的表面分数S底大于或等于0.5％。
在该上下文中，“直接产生”特别意指：在激光切割装置的激光束已经从预涂敷钢带2切割了预涂敷钢板1之后，并且特别是在预涂敷钢板1的切割边缘表面13上执行任何其他步骤之前、例如在切割边缘表面13的可能的精加工步骤之前，立即对铝的分数或比例进行测量，可能的精加工步骤比如为比如刷磨、机加工、铣削、喷砂或剥离。
腐蚀改善区19的基材区域14上的铝的总表面分数S总可以如下进行确定：
-利用扫描电子显微镜对腐蚀改善区19的基材区域14进行成像；
-对从扫描电子显微镜所获得的信息进行处理以获得EDS(能量色散X射线光谱)图像，该EDS图像在所有合金元素中仅示出了存在于所考虑的基材区域14上的铝。例如，该图像被处理成使得：存在于所考虑的基材区域14上的铝迹线以颜色比如红色呈现，从而与黑色背景形成强烈对比。由于切割期间的激光移位，因此铝呈现为倾斜的滴式迹线。
这种EDS图像的实例在图4中被示出。在该黑白图片中，在其他情况下以红色呈现的铝迹线在黑色背景上以白色呈现。
由此所获得的EDS图像然后通过图像处理而被处理，以便确定该图像中的铝的表面分数。
为此，利用图像处理来对与所考虑的基材区域14的EDS图像中的铝相对应的像素的数目N进行测量。
与铝相对应的像素的数目N可以如下进行确定。对于EDS图像中的每个像素，对红色RGB参数的值设定阈值，以便确定该像素是否应被视为红色、即是否被视为铝像素。特别地，阈值T被设定为
Figure BDA0002456092680000121
使得：如果像素的红色RGB参数的值大于该阈值T，则该像素出于该分析的目的将被视为红色像素。
例如，该图像处理可以通过本身已知的常规图像处理分析软件、比如Gimp图像分析软件来执行。
腐蚀改善区19的基材区域14中的铝的总表面分数S总然后通过将由此所测量的铝像素、即例如红色像素的数目N除以所考虑的基材区域14的该图像中的像素的总数目而获得。
该相同的方法被用于确定腐蚀改善区19的基材区域14的下半部分中的铝的表面分数S底，但是该下半部分中的铝的表面分数S底基于对切割边缘表面13的腐蚀改善区19的基材区域14的下半部分的图像的分析来确定。
本发明的发明人已经发现的是，当激光切割被执行成使得在切割边缘表面13的区中获得上面所提到的特征(a)和(b)时，该区与针对镀铝钢坯件的机械切割或利用通常激光切割参数所执行的激光切割相比具有改进的耐腐蚀性。此外，该改进的耐腐蚀性是以相对较低的成本获得的，因为该改进的耐腐蚀性是直接通过激光切割操作本身获得的，而不是通过附加的表面处理步骤获得的。
有利地，在腐蚀改善区19中，由激光切割操作而直接产生的腐蚀改善区19的基材区域14上的铝的总表面分数S总为9％至70％、更特别地为9.0％至70％。实际上，包括在该范围内的铝表面分数具有成本效益且允许对切割边缘表面13的区19进行有效的腐蚀保护。
根据本发明的方法的第一实施方案，激光切割利用CO2激光器且以惰性气体作为辅助气体来执行。该惰性气体例如是氮气、氦气、氩气、或这些气体的混合物，比如氮气/氩气混合物、氮气/氦气混合物、氩气/氦气混合物、或氮气/氦气/氩气混合物。特别有益的是，利用氮气、氩气或其混合物作为惰性气体，因为这些气体特别是与氦气相比相对便宜。还有益的是，利用氮气和/或氩气与氦气的混合物，因为这种混合物比纯氦气更便宜。
CO2激光器有利地是连续激光器。
特别地，CO2激光器的功率为2kW至7kW、优选地为4kW至6kW。
更具体地，在切割步骤期间，切割边缘表面13的腐蚀改善区19通过利用被包括在由图5中的多边形ABCDE所限定的边界内且包括边界的激光切割线性能量E以及辅助气体压力而获得。更具体地，该激光切割线性能量E为0.18kJ/cm至0.29kJ/cm，并且该辅助气体压力为P最小＝54.5×E-7.8bar至P最大之间，其中，对于E≤0.24kJ/cm，P最大等于14bar，并且对于E>0.24kJ/cm，P最大等于-80×E+33.2bar。
激光切割线性能量对应于在激光切割期间每单位长度激光束所发送的能量的量。激光切割线性能量是通过将激光束的功率除以切割速度来计算的。
利用这些激光切割参数允许：在通过利用这些参数进行激光切割而已经获得的切割边缘13的区中，获得由激光切割操作而直接产生的基材区域14上的铝的总表面分数S总以及由激光切割操作而直接产生的基材区域14的下半部分中的铝的表面分数S底，该铝的总表面分数S总为9％至70％、并且特别地为9.0％至70％，下半部分中的铝的表面分数S底大于或等于0.5％。
有利地，激光切割被执行成使得在腐蚀改善区19中：
(a)由激光切割操作而直接产生的腐蚀改善区19的基材区域14上的铝的总表面分数S总大于或等于9％，并且更特别地大于或等于9.0％；并且
(b1)由激光切割操作而直接产生的腐蚀改善区19的基材区域14的下半部分中的铝的表面分数S底大于或等于1.5％。
实际上，本发明人已经发现的是，当特征(a)和(b1)存在于腐蚀改善区19中时，获得了对腐蚀改善区19的甚至更好的腐蚀保护。
为了获得特征(a)和(b1)，在激光切割步骤期间，腐蚀改善区19特别是利用被包括在由图5中的多边形ABCE所限定的边界内且包括边界的激光切割线性能量E以及辅助气体压力而获得。更具体地，该激光切割线性能量E为0.18kJ/cm至0.29kJ/cm，并且该辅助气体压力为P最小＝72.7×E-11.1bar至P最大之间，其中，对于E≤0.24kJ/cm，P最大＝14bar，并且对于E>0.24kJ/cm，P最大＝-80×E+33.2bar。
甚至更有利地，激光切割被执行成使得在腐蚀改善区19中：
(a1)由激光切割操作而直接产生的腐蚀改善区19的基材区域14上的铝的总表面分数S总大于或等于11％，
(b1)由激光切割操作而直接产生的腐蚀改善区19的基材区域14的下半部分中的铝的表面分数S底大于或等于1.5％，并且
(c)S总与S底之间的比率
Figure BDA0002456092680000141
小于或等于5.5。
实际上，本发明人已经发现的是，当特征(a1)、(b1)和(c)以组合方式存在时，腐蚀改善区19的耐腐蚀性甚至比在仅存在特征(a)和(b1)时更好。特别地，由于铝在腐蚀改善区19上的分布更均匀，因此防腐蚀保护更加均匀。
为了获得具有特征(a1)、(b1)和(c1)的组合的腐蚀改善区19，可以利用被包括在由图5中的三角形ABE所限定的边界内且包括边界的激光切割线性能量E和辅助气体压力在腐蚀改善区19上执行激光切割。更特别地，该激光切割线性能量E为0.18kJ/cm至0.24kJ/cm，并且辅助气体压力为P最小＝200×E-34bar至P最大＝14bar。
根据第二实施方案的方法与根据第一实施方案的方法的不同之处在于，激光切割利用固态激光器而不是利用CO2激光器来执行。该固态激光器有利地是连续激光器。
该固态激光器例如是Nd：YAG(掺钕钇铝石榴石)激光器、二极管激光器、光纤激光器、或盘形激光器。
特别地，该固态激光器的功率为2kW至15kW、优选地为4kW至12kW、更优选地为4kW至10kW、并且甚至优选地为4kW至8kW。
如在第一实施方案中那样，激光切割利用惰性气体作为辅助气体来执行。该惰性气体例如是氮气、氦气、氩气、或这些气体的混合物，比如氮气/氩气混合物、氮气/氦气混合物、氩气/氦气混合物、或氮气/氦气/氩气混合物。
在该实施方案中，切割边缘表面13的腐蚀改善区19可以通过利用被包括在由图6中的多边形A’B’C’D’所限定的边界内且包括边界的激光切割线性能量E以及辅助气体压力而获得。更特别地，该激光切割线性能量E为0.08kJ/cm至0.34kJ/cm，并且该辅助气体压力为P最小至P最大，其中，在E>0.2kJ/cm时，P最小＝64.3×E-3.9bar，并且在E≤0.2kJ/cm时，P最小＝9bar，并且P最大等于28.6×E+8.3bar。
利用这些激光切割参数执行激光切割允许：在通过利用这些参数进行激光切割而已经获得的切割边缘13的区中，获得由激光切割操作而直接产生的基材区域14上的铝的总表面分数S总以及由激光切割操作而直接产生的基材区域14的下半部分中的铝的表面分数S底，并且该铝的总表面分数S总大于或等于9％，并且特别地大于或等于9.0％(特征(a))、并且更特别地为9％至70％、更特别地为9.0％至70％，下半部分中的铝的表面分数S底大于或等于0.5％(特征(b))并且甚至大于或等于1.5％(特征(b1))。
如上面所提到的，本发明的发明人已经发现的是，当激光切割被执行成使得在切割边缘表面13的给定区中涉及特征(a)和(b)时，可以以相对较低的成本获得该区的改进的耐腐蚀性。当获得特征(a)和(b1)时，耐腐蚀性甚至更好。
在腐蚀改善区19于整个切割边缘表面13上延伸的实施方案中，整个切割边缘表面13优选地利用相同的激光切割参数来获得。
本发明还涉及具有上面关于图2所描述的特征的预涂敷钢板1。
激光切割的使用导致切割边缘表面13的特定几何形状。实际上，这导致基材3的材料和预涂层5的材料在切割边缘表面13处熔合，该熔合物然后重新凝固从而产生凝固条纹，所述凝固条纹也被称为凝固波纹，所述凝固条纹的间距特别取决于激光切割速度、辅助气体的性质和压力。因此，预涂敷钢板1在切割边缘表面13上包括多个凝固条纹或凝固波纹。
此外，预涂敷钢板1在切割边缘表面13处包括热影响区。该热影响区是由于在激光切割期间对切割边缘表面13进行加热而产生的。该热影响区可以通过用于对热影响区进行检测的常规手段——例如通过显微或纳米硬度测量或者通过适当蚀刻之后的金相观察——来观察。
如上面所提到的，预涂敷钢板1的切割边缘表面13包括腐蚀改善区19，该腐蚀改善区19在切割边缘表面13的整个高度h上延伸并且在小于或等于切割边缘表面13的长度的长度上延伸。腐蚀改善区19的基材区域14上的铝的总表面分数S总大于或等于9％，并且更特别地大于或等于9.0％，并且腐蚀改善区19的基材区域14的下半部分上的铝的表面分数S底大于或等于0.5％。
优选地，腐蚀改善区19的基材区域14上的铝的总表面分数S总为9％至70％，并且更特别地为9.0％至70％。
更优选地，腐蚀改善区19的基材区域14上的铝的总表面分数S总大于或等于11％。
有利地，腐蚀改善区19的基材区域14的下半部分上的铝的表面分数S底大于或等于1.5％。
甚至更优选地，腐蚀改善区19的基材区域14上的铝的总表面分数S总除以腐蚀改善区19的基材区域14的下半部分中的铝的表面分数S底的比率R小于或等于5.5。
现在将参照图7对根据本发明的特定实施方案的用于获得预涂敷钢板1的方法进行描述。
根据该特定实施方案，切割边缘表面13的腐蚀改善区19仅在切割边缘表面13的长度的一部分上延伸并且形成切割边缘表面13的第一部分。
在该实施方案中，切割边缘表面13除了包括第一部分19之外还包括第二部分20。该第二部分20在切割边缘表面13的整个高度上延伸并且在严格小于切割边缘表面13的长度的长度上延伸。
第二部分20例如沿着切割边缘表面13的长度邻近于第一部分19。
有利地，第二部分20在等于至少3mm的长度上延伸，并且更特别地在等于至少10mm的长度上延伸。
特别地，第二部分20相对于第一部分19以一定角度延伸。
优选地，第二部分20是大致平面的。第二部分20可以例如构成用于将板1焊接至另一板的焊接边缘、即周边边缘12的下述区：在该区中，预涂敷钢板1用于被焊接至另一钢板。在这种情况下，第二部分20用于被结合在焊接接头中。
根据一个实例，切割边缘表面13包括第一部分19和第二部分20。
在图7中所示出的实例中，预涂敷钢板1具有矩形轮廓。在这种情况下，例如，第一部分19可以在该矩形的边中的三个边上延伸，而第二部分20可以在该矩形的剩余第四边上延伸。根据一变型，第一部分19可以在该矩形的边中的两个边上延伸，而第二部分20可以在该矩形的剩余两个边上延伸。根据该变型，第一部分19和第二部分20可以沿着板1的周边交替。
优选地，第二部分20的基材区域14上的铝的总表面分数S总为0.3％至6％。
在该特定实施方案中，预涂敷钢板1的厚度优选地为1.0mm至5.0mm、更优选地为1.0mm至2.5mm、甚至更优选地为1.2mm至2.5mm。
在根据该特定实施方案的方法中，第二部分20可以特别地通过利用与第一部分19的激光切割参数不同的激光切割参数的激光切割而获得。
更特别地，在激光切割步骤期间，在第二部分20上，激光切割被执行成使得第二部分20的由激光切割操作而直接产生的基材区域14上的铝的总表面分数S总为0.3％至6％。
为了获得具有这些特性的第二部分20，可以在第二部分20上利用大于或等于0.6kJ/cm的激光切割线性能量以及作为辅助气体的惰性气体来执行激光切割步骤。
实际上，本发明人已经发现的是，当利用这些激光切割参数生产切割边缘表面13的一部分时，切割边缘表面13的该部分的基材区域14上的铝的总表面分数S总为0.3％至6％。
有利地，用于获得第二部分20所使用的激光切割线性能量大于或等于0.8kJ/cm、更特别地大于或等于1.0kJ/cm、并且甚至更特别地大于或等于1.2kJ/cm。特别地，本发明的发明人已经观察到，随着线性能量的增大，在减少第二部分20中的铝的表面分数方面甚至可以获得更好的结果。
优选地，辅助气体的压力为2bar至18bar、更优选地为6bar至18bar、并且甚至更优选地为10bar至18bar。
例如，为了获得第二部分20，利用大于或等于0.8kJ/cm的激光切割线性能量以及2bar至18bar的辅助气体压力在第二部分20上执行激光切割。
根据另一实例，为了获得第二部分20，利用大于或等于1.0kJ/cm的激光切割线性能量以及2bar至18bar的辅助气体压力在第二部分20上执行激光切割。
根据又一实例，为了获得第二部分20，利用大于或等于1.0kJ/cm的激光切割线性能量以及10bar至18bar的辅助气体压力在第二部分20上执行激光切割。
优选地，用于获得切割边缘表面13的第二部分20的惰性气体的类型以及激光器的类型和功率与用于第一部分19的惰性气体的类型以及激光器的类型和功率相同。
优选地，在第一部分19与第二部分20之间仅改变切割速度、即激光束相对于钢带2的相对位移速度，第二部分20利用严格小于用于获得第19部分所使用的切割速度的切割速度而获得。
例如，对于相同的激光束、即特别是对于相同的激光器的类型和功率，可以使用比用于获得第二部分20的切割速度高的切割速度来获得第一部分19。以这种方式，第一部分19中的激光切割线性能量将低于第二部分20中的激光切割线性能量。
切割步骤期间的激光切割参数的这种调整可以由激光切割装置自动执行。切割步骤期间的激光切割参数的这种调整也可以由操作者手动执行。
例如，激光切割步骤利用以氮气作为辅助气体的连续的4kW的CO2激光器、且利用等于14bar的辅助气体压力来执行。第一部分19例如利用等于10m/min的切割速度获得，而第二部分20例如利用等于2m/min的切割速度获得。
根据另一个实例，激光切割步骤利用以氮气作为辅助气体的4kW的二极管激光器、且利用等于10bar的辅助气体压力来执行。第一部分19例如利用等于20m/min的切割速度获得，而第二部分20例如利用等于2m/min的切割速度获得。
可选地，根据该实施方案，用于制造预涂敷钢板1的方法包括以下步骤：例如在执行激光切割之后立即对切割边缘表面13的第二部分20进行刷磨。这种刷磨步骤进一步减少了切割边缘表面13的第二部分中的铝分数。本发明的发明人已经观察到，由于在激光切割期间可能已经浇注到切割边缘表面13上的铝对预涂敷钢板1的基材3’的高粘附性，因此通过对边缘表面13进行刷磨仅可以去除非常有限量的铝。
本发明还涉及一种用于制造焊接坯件的方法，该方法包括以下步骤：
-生产第一预涂敷钢板1和第二预涂敷钢板1，第一预涂敷钢板1和第二预涂敷钢板1中的至少一者并且优选地第一预涂敷钢板1和第二预涂敷钢板1利用根据上面参照图7所公开的特定实施方案的方法来生产；
-将第一预涂敷钢板1和第二预涂敷钢板1对接焊接，以便在所述预涂敷钢板1之间形成焊接接头并且因此获得焊接坯件。
对接焊接步骤包括以下步骤：将第一预涂敷钢板1和第二预涂敷钢板1布置成使得预涂敷板1中的至少一个预涂敷板的第二部分20面向另一板1的边缘，并且优选地面向该另一板1的第二部分20。
第一预涂敷钢板1与第二预涂敷钢板1之间的焊接接头是通过对第一预涂敷钢板和第二预涂敷钢板的面对边缘进行熔合而获得的、特别是在第一预涂敷钢板和第二预涂敷钢板的两个第二部分20之间进行熔合而获得的。
所述焊接有利地是激光焊接。
所述焊接可以是自熔焊接，即不添加例如呈焊丝或粉末形式的填充材料。
根据替代方案，所述焊接利用适当的填充材料特别是填充焊丝或粉末来执行。填充焊丝或粉末特别地包括奥氏体形成元素，以便平衡来自预涂层5’的铝的铁素体形成作用和/或金属间化合物形成作用。
有利地，如图8中所示出的，在对接焊接之前，对于预涂敷钢板1中的每个预涂敷钢板而言，在与所考虑的预涂敷钢板1的第二部分20邻近的去除区25上，对预涂敷钢板1的至少一个面4’去除金属合金层11’，并且在对接焊接步骤期间，预涂敷钢板1在已经去除了金属合金层11’的相应边缘处被焊接。
去除区25有利地在所考虑的面4’的一部分上从第二部分20延伸。
如在在先申请WO 2007/118939中所公开的，金属合金层11’的去除有利地通过激光烧蚀来执行。
钢板1中的每个钢板上的去除区25的宽度例如为0.2mm至2.2mm。
优选地，去除步骤被执行成仅去除金属合金层11’而保留金属间化合物合金层9’。因此，金属间化合物合金层9’在去除区25的高度的至少一部分上被留在去除区25中。在这种情况下，残留的金属间化合物合金层9’保护焊接坯件的紧邻近于焊接接头的区域在随后的热成型步骤期间免受氧化和脱碳以及在实际使用期间免受腐蚀。
可选地，用于制造焊接坯件的该方法包括以下步骤：在执行焊接步骤之前，对第一钢板1和第二钢板1中的至少一者并且优选地第一钢板1和第二钢板1两者的要焊接的边缘进行刷磨。
如果该方法包括在焊接之前去除金属合金层11’，则刷磨优选地在该去除步骤之后被执行。在这种情况下，该刷磨将可能在去除操作期间已经飞溅到板1的要焊接的边缘上的铝迹线去除。这种飞溅可能特别在所述去除通过激光烧蚀而执行时发生。这种飞溅物对边缘的粘附性相对较低，并且因此可以通过刷磨而相对容易地被去除。因此，刷磨可以进一步降低焊接接头中的铝含量。
本发明还涉及一种用于制造压制硬化钢部件的方法，该方法包括以下步骤：
-利用如上面所公开的方法来生产焊接坯件；
-对焊接坯件进行加热，以便在构成焊接坯件的钢板1中获得至少部分的奥氏体组织；
-在压型机中对焊接坯件进行热成型以获得钢部件；以及
-在压型机中对钢部件进行冷却以获得压制硬化钢部件。
更具体地，将焊接坯件加热至大于钢板1的上奥氏体转变温度Ac3的温度。
在冷却步骤期间，冷却速率有利地等于或大于钢板1的临界马氏体或贝氏体冷却速率。
根据特定实施方案的方法和预涂敷钢板在第二部分20意在构成用于焊接至另一部件的焊接边缘的情况下是特别有利的。
实际上，本发明的发明人已经表明，当焊接边缘的基材区域14上的铝的总表面分数S总为0.3％至6％时，可以在压制硬化之后——特别是在焊接之前在邻近于焊接边缘的去除区25中去除了预涂层5的至少金属合金层11’之后——获得具有良好的硬度和机械强度特性的焊接接头。特别地，由此所获得的焊缝的硬度和机械强度特性比利用通过使用常规参数进行激光切割、甚至在刷磨之后已经获得的预涂敷钢板能够获得的硬度和机械强度特性好得多。实际上，如上面已经阐释的，由于在激光切割期间可能已经浇注到切割边缘表面13上的铝对预涂敷钢板1的基材3’的高粘附性，因此通过对切割边缘表面进行刷磨仅可以去除非常有限量的铝。
利用根据特定实施方案的方法所获得的预涂敷钢板1针对所需的应用进行特别良好的定制，因为预涂敷钢板1的焊接边缘特性允许获得良好的焊接接头，而切割边缘表面13的与不意在被焊接至另一部件的第一部分19相对应的其余部分具有改进的耐腐蚀性。
根据特定实施方案的方法就生产率的提高而言还特别有利。
实际上，这允许通过存在于焊接边缘的基材区域14上的铝的量的显著减少、仅通过根据需要适当控制激光切割参数而选择性地对所有不意在用作焊接边缘的所有边缘提供改进的腐蚀保护，而同时从焊接角度而言改进了焊接边缘的性能。
从经济的角度而言，在第二部分20的基材区域14上获得小于0.3％的铝的总表面分数S总将太昂贵。
如果在焊接之前预涂敷钢板1的涂层至少部分地沿着如先前已经描述的要被焊接的边缘被去除并且/或者当使用了包含奥氏体形成元素的填充焊丝或粉末时，则可以获得焊接接头的特别令人满意的机械特性。这样的机械特性在部件意在形成防侵入部件、结构部件或有助于机动车辆的安全性的部件的情况下尤其重要。
此外，由于不需要附加的操作来将在焊接操作之前存在于焊接边缘上的铝迹线去除或者保护预涂敷钢板在焊接和/或热成型之前的储存期间免受腐蚀，因此可以以高生产率获得这种部件。
本发明的发明人已经执行了以下实验。
通过利用纯氮气作为辅助气体并且利用不同的激光切割线性能量和辅助气体压力进行激光切割，从预涂敷钢带2切割出厚度为1.5mm的预涂敷钢板1。
预涂敷钢板1具有矩形形状。
预涂敷钢带2是具有如上面所公开的组成和预涂层的带。
更特别地，带2的钢按重量％计包含：
C：0.22％
Mn：1.16％
Al：0.03％
Si：0.26％
Cr：0.17％
B：0.003％
Ti：0.035％
S：0.001％
N：0.005％
其余部分为铁以及因加工而产生的可能杂质。
这种钢被称作商品名Usibor 1500。
预涂层5是通过将钢带2热浸涂敷在熔融金属浴中而已经获得的。
预涂层5的金属合金层按重量计包含：
Si：9％
Fe：3％
其余部分由铝和因加工而产生的可能杂质组成。
金属合金层的平均总厚度为20μm。
金属间化合物合金层包含Fex-Aly类型并且主要为Fe2Al3、Fe2Al5和FexAlySiz的金属间化合物。金属间化合物合金层的平均厚度为5μm。
在第一系列实验(样品S1至S8)中，激光切割步骤利用功率为4kW的CO2激光器来执行。
对于由此所获得的样品中的每个样品而言，本发明人对对应的预涂敷钢板1的切割边缘表面13的基材区域14上的铝的总表面分数S总、预涂覆钢板1的切割边缘表面13的基材区域14的下半部分上的铝的表面分数S底、以及S总与S底之间的比率R进行测量。
所述测量基于利用以下参数用扫描电子显微镜所拍摄的切割边缘表面13的图像来执行：
-放大倍率：×60；
-分析长度：3mm；
-电子束能量：15keV至25keV。
然后，本发明人利用以下方法来确定由此所获得的样品S1至S8的耐腐蚀性。样品在100％的湿度和70℃的温度下的密封封闭室中保存280小时。然后对样品进行目视分析，以检测腐蚀的存在。
耐腐蚀性被定等级如下：
-等级“1”对应于与优异的耐腐蚀性相对应的未观察到红锈形成的样品；
-等级“2”对应于与具有良好的耐腐蚀性相对应的仅观察到少量红锈的样品；并且
-等级“3”对应于与强腐蚀相对应并且因此与差的耐腐蚀性相对应的观察到不可接受量的红锈形成的情况。
下表1针对第一系列实验的样品中的每个样品总结了用于获得该样品的激光切割参数、以及预涂敷钢板1的切割边缘表面13的基材区域14上的所产生的铝的表面分数S总和S底、S总与S底之间的比率R、以及耐腐蚀等级。
Figure BDA0002456092680000231
Figure BDA0002456092680000241
表1
在上面的表1中，对不是根据本发明的样品加下划线。
以上结果表明，对于根据本发明的所有样品(样品S1至S5)，观察到与优异的耐腐蚀性相对应的没有腐蚀，或者观察到与良好的耐腐蚀性相对应的仅少量腐蚀。
相反，对于不是根据本发明的所有样品(样品S6至S8)，观察到与切割边缘表面13的强腐蚀相对应的不可接受量的红锈形成。
本发明人进一步执行了以下附加实验。
作为第一比较实例，本发明人利用剪切而不是激光切割从上面所描述的预涂敷钢带2获得预涂敷钢板样品。这种机械切割样品的切割边缘表面的通过扫描电子显微镜所获得的图像在图9中被示出。如在该图像中可以看出，通过剪切所获得的样品在切割边缘表面13的基材区域14的上半部分UH上具有高的铝的表面分数，但在下半部分BH中不具有任何铝。
从预涂敷钢带2通过剪切、然后对切割边缘表面进行铣削来获得第二比较预涂敷钢板样品。
通过锯切而不是激光切割从预涂敷钢带2获得第三比较预涂敷钢板样品。
这些比较样品的耐腐蚀性利用上面所提到的方法来确定。
对于上面所提到的(通过剪切、剪切和铣削、或者锯切而获得的)三个比较实例，观察到与切割边缘表面的强腐蚀相对应的不可接受量的红锈形成。
这些结果证实，与机械切割相比，根据本发明的方法在不需要实施除了切割本身之外的附加步骤的情况下导致耐腐蚀性的提高。因此，根据本发明的用于获得预涂敷钢板1的方法是特别有利的，因为切割本身自动导致边缘的所需的腐蚀保护。
所述结果进一步表明，当同时存在特征(a)和(b1)时耐腐蚀性甚至进一步提高，这是因为在样品S1、S2、S3和S5中未观察到红锈形成，而对于样品S4已经观察到少量红锈。
本发明人已经进一步观察到，当同时存在特征(a1)、(b1)和(c)时，如对于样品S1、S2和S5的情况那样，切割边缘表面13上的铝的总量更大，并且铝在切割边缘表面13上的分布更均匀，从而导致在切割边缘表面13上的腐蚀防护的均匀性更高。
在第二系列实验(样品S9至S18)中，本发明人利用用于激光切割步骤的功率为4kW的盘形激光器而不是CO2激光器执行类似的实验。
下表2针对第二系列实验的样品S9至S18中的每个样品总结了用于获得该样品的激光切割参数、以及预涂敷钢板1的切割边缘表面13的基材区域14上的所产生的铝的表面分数S总和S底、以及耐腐蚀等级。
Figure BDA0002456092680000251
表2
在上面的表2中，对不是根据本发明的样品加下划线。
这些实验证实，对于本发明的所有样品(样品S9至S14)，观察到与优异的耐腐蚀性相对应的没有腐蚀(等级1)。
相反，对于不是根据本发明的样品(样品S15至S18)，观察到与切割边缘表面13的强腐蚀相对应的不可接受量的红锈形成(等级3)。
本发明人进一步执行了关于本发明的特定实施方案的以下第三系列实验。
第三系列实验使用具有与上面关于第一系列实验中所描述的特性相同的特性的预涂敷钢带2、通过利用4kW的CO2激光器且以纯氮气作为辅助气体并利用不同的激光切割线性能量来进行切割而生产预涂敷钢板1。氮气压力为2bar至18bar。
所获得的预涂敷钢板1具有矩形形状。
对于每个激光切割线性能量，本发明人测量了切割边缘表面13的基材区域14上的铝的表面分数。
图10是示出了预涂敷钢板1的所考虑的切割边缘表面13的基材区域14上的铝的总表面分数S总随着激光切割线性能量的变化而变化的图。
如从图10上可以看出，对于严格小于0.6kJ/cm的激光切割线性能量，所考虑的边缘表面13的由激光切割而产生的基材区域14上的铝的表面分数严格大于6％。
相反，对于等于或大于0.6kJ/cm的激光切割线性能量，切割边缘表面13上的铝的表面分数变得小于或等于约6％。切割边缘表面13上的铝的表面分数还大于或等于0.3％。
对于等于1.20kJ/cm的线性切割能量，切割边缘表面13的基材区域14上的铝的表面分数甚至在0.3％与4.5％之间。
因此，用等于或大于0.6kJ/cm的激光切割线性能量对预涂敷钢带2进行激光切割导致了因激光切割操作而在切割边缘表面13上沉积的铝的量特别少。
本发明人已经进一步观察到，当利用其他类型的惰性气体并且特别是氩气时，可以获得类似的结果。
本发明人进一步执行了下述实验：在所述实验中，将根据本发明的特定实施方案的包括第二部分20的两个预涂敷钢板1通过自熔激光焊接——即在没有焊接焊丝或粉末的情况下——而对接焊接到一起，以便产生焊接坯件、并且对由此所获得的焊接坯件进行热成型并压制硬化以获得压制硬化钢部件，该第二部分20在预涂敷钢板1的基材区域14上的铝的总表面分数S总为0.3％至6％。
对由此所获得的钢部件的焊接接头所执行的硬度测量表明，该焊接接头的硬度高于在使用不是根据本发明的预涂敷钢板时将获得的并且例如通过以较小的激光切割线性能量进行激光切割已经获得的硬度。
因此，根据本发明的特定实施方案的方法是有利的，因为在焊缝中不会经历相对硬度下降。

Claims (36)

1.一种用于生产预涂敷钢板(1)的方法，所述方法包括以下连续步骤：
-提供预涂敷钢带(2)，所述预涂敷钢带(2)包括钢基材(3)，所述钢基材(3)在其主要面中的至少一个主要面上具有预涂层(5)，所述预涂层(5)包括金属间化合物合金层(9)以及在所述金属间化合物合金层(9)之上延伸的金属合金层(11)，所述金属合金层(11)为铝层、铝合金层、或铝基合金层；
-对所述预涂敷钢带(2)进行激光切割以便获得至少一个预涂敷钢板(1)，所述预涂敷钢板(1)包括由所述切割操作而产生的切割边缘表面(13)，所述切割边缘表面(13)包括基材区域(14)和预涂层区域(15)，并且所述预涂敷钢板(1)的厚度为0.8mm至5mm，
其特征在于，所述激光切割被执行成使得所述激光切割直接产生所述切割边缘表面(13)的腐蚀改善区(19)，所述腐蚀改善区(19)在所述切割边缘表面(13)的整个高度(h)上延伸并且在小于或等于所述切割边缘表面(13)的长度的长度上延伸，由所述激光切割操作而直接产生的所述切割边缘表面(13)的所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总大于或等于9％，并且由所述激光切割操作而直接产生的所述切割边缘表面(13)的所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)的下半部分上的铝的表面分数S底大于或等于0.5％,
其中，在激光切割的步骤中，利用CO2激光器且以惰性气体作为辅助气体来执行，
并且，为获得腐蚀改善区(19)，所使用的激光切割线性能量E为0.18kJ/cm至0.29kJ/cm，并且辅助气体压力P为P最小＝54.5×E-7.8bar至P最大之间，其中，对于E≤0.24kJ/cm，P最大等于14bar，并且对于E>0.24kJ/cm，P最大等于-80×E+33.2bar。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光切割被执行成使得：在所述切割边缘表面(13)的所述腐蚀改善区(19)中，由所述激光切割操作而直接产生的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总为9％至70％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述辅助气体在氩气、氦气、氮气、以及这些气体的混合物中进行选择。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述激光切割被执行成使得所述切割边缘表面(13)的所述基材区域(14)的下半部分上的由所述激光切割操作而直接产生的铝的表面分数S底大于或等于1.5％。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，为了获得所述腐蚀改善区(19)，所述激光切割利用0.18kJ/cm至0.29kJ/cm的激光切割线性能量E和P最小＝72.7×E-11.1bar至P最大的辅助气体压力P来执行，其中，对于E≤0.24kJ/cm，P最大等于14bar，并且对于E>0.24kJ/cm，P最大等于-80×E+33.2bar。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述激光切割进一步被执行成使得：在所述腐蚀改善区(19)中，所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总除以所述基材区域(14)的下半部分中的铝的表面分数S底的比率小于或等于5.5，并且所述预涂敷钢板(1)的所述切割边缘表面(13)的由所述激光切割操作而直接产生的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S 总大于或等于11％。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，为了获得所述腐蚀改善区(19)，所述激光切割利用0.18kJ/cm至0.24kJ/cm的激光切割线性能量E以及P 最小＝200×E-34bar至P最大＝14bar的辅助气体压力来执行。
8.一种用于生产预涂敷钢板(1)的方法，所述方法包括以下连续步骤：
-提供预涂敷钢带(2)，所述预涂敷钢带(2)包括钢基材(3)，所述钢基材(3)在其主要面中的至少一个主要面上具有预涂层(5)，所述预涂层(5)包括金属间化合物合金层(9)以及在所述金属间化合物合金层(9)之上延伸的金属合金层(11)，所述金属合金层(11)为铝层、铝合金层、或铝基合金层；
-对所述预涂敷钢带(2)进行激光切割以便获得至少一个预涂敷钢板(1)，所述预涂敷钢板(1)包括由所述切割操作而产生的切割边缘表面(13)，所述切割边缘表面(13)包括基材区域(14)和预涂层区域(15)，并且所述预涂敷钢板(1)的厚度为0.8mm至5mm，
其特征在于，所述激光切割被执行成使得所述激光切割直接产生所述切割边缘表面(13)的腐蚀改善区(19)，所述腐蚀改善区(19)在所述切割边缘表面(13)的整个高度(h)上延伸并且在小于或等于所述切割边缘表面(13)的长度的长度上延伸，由所述激光切割操作而直接产生的所述切割边缘表面(13)的所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总大于或等于9％，并且由所述激光切割操作而直接产生的所述切割边缘表面(13)的所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)的下半部分上的铝的表面分数S底大于或等于0.5％,
其中，在激光切割的步骤中，利用固态激光器来执行，
并且，为获得腐蚀改善区(19)，所使用的激光切割线性能量E为0.08kJ/cm至0.34kJ/cm，并且辅助气体压力为P最小至P最大，其中，在E>0.2kJ/cm时，P最小＝64.3×E-3.9bar，并且在E≤0.2kJ/cm时，P最小＝9bar，并且P最大等于28.6×E+8.3bar。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述固态激光器包括Nd：YAG激光器、光纤激光器、盘形激光器或二极管激光器。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述激光切割被执行成使得：在所述切割边缘表面(13)的所述腐蚀改善区(19)中，由所述激光切割操作而直接产生的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总为9％至70％。
11.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中所述激光切割被执行成使得所述切割边缘表面(13)的所述基材区域(14)的下半部分上的由所述激光切割操作而直接产生的铝的表面分数S底大于或等于1.5％。
12.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中激光切割的步骤中使用惰性气体作为辅助气体。
13.根据权利要求 8或权利要求9所述的方法，其中辅助气体在氩气、氦气、氮气、以及这些气体的混合物中进行选择。
14.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中所述预涂敷钢板(1)的厚度为1.0mm至1.8mm。
15.根据权利要求1或权利要求8所述的方法，其中所述腐蚀改善区(19)形成所述切割边缘表面(13)的仅在所述切割边缘表面(13)的长度的一部分上延伸的第一部分，并且其中所述激光切割进一步被执行成使得：在所述切割边缘表面(13)的第二部分(20)中，由所述激光切割操作而直接产生的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总为0.3％至6％，所述第二部分(20)在所述切割边缘表面(13)的整个高度上延伸并且仅在所述切割边缘表面(13)的长度的一部分上延伸。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，为了获得所述切割边缘表面(13)的所述第二部分(20)，利用大于或等于0.6kJ/cm的激光切割线性能量在所述第二部分(20)上执行激光切割。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述辅助气体的压力为2bar至18bar。
18.一种用于制造焊接坯件的方法，所述方法包括以下步骤：
-生产第一预涂敷钢板(1)和第二预涂敷钢板(1)，所述第一预涂敷钢板(1)和所述第二预涂敷钢板(1)中的至少一者利用根据权利要求15所述的方法来生产；
-将所述第一预涂敷钢板(1)和所述第二预涂敷钢板(1)对接焊接，以便在所述预涂敷钢板(1)之间形成焊接接头并且因此获得焊接坯件，其中所述对接焊接步骤包括以下步骤：将所述第一预涂敷钢板(1)和所述第二预涂敷钢板(1)布置成使得所述预涂敷钢板(1)中的至少一个预涂敷钢板的第二部分(20)面向边缘。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述焊接是激光焊接操作。
20.根据权利要求18所述的方法，在所述对接焊接步骤之前还包括以下步骤：对于所述第一钢板(1)和所述第二钢板(1)中的每一者，在与相应的预涂敷钢板(1)的第二部分(20)邻近的去除区(25)中去除金属合金层(11’)，并且其中，在所述对接焊接步骤期间，所述预涂敷钢板(1)在所述预涂敷钢板(1)的已经去除了金属合金层(11’)的边缘处被焊接。
21.根据权利要求20所述的方法，其中金属合金层(11’)的去除利用激光束来执行。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述去除步骤期间，金属间化合物合金层(9’)在所述去除区(25)的高度的至少一部分上被留在所述去除区(25)中。
23.根据权利要求18所述的方法，其中所述焊接利用填充焊丝或粉末添加物来执行。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述填充焊丝或粉末包含形成奥氏体的合金元素。
25.一种用于制造压制硬化钢部件的方法，所述方法包括以下连续步骤：
-执行根据权利要求18所述的方法以便获得焊接坯件；
-对所述焊接坯件进行加热，以便在构成所述焊接坯件的所述预涂敷钢板(1)中获得至少部分奥氏体结构；
-在压型机中对所述焊接坯件进行热成型以获得热成型钢部件；以及
-在所述压型机中对所述钢部件进行冷却以便获得压制硬化钢部件。
26.根据权利要求25所述的用于制造钢部件的方法，其中冷却速率等于或大于所述钢板(1)的临界马氏体或贝氏体冷却速率。
27.一种预涂敷钢板(1)，所述预涂敷钢板(1)包括：
-钢基材部分(3’)，所述钢基材部分(3’)在其面中的至少一个面上承载预涂层部分(5’)，所述预涂层部分(5’)包括金属间化合物合金层部分(9’)以及在所述金属间化合物合金层部分(9’)之上延伸的金属合金层部分(11’)，所述金属合金层部分(11’)是铝层、铝合金层、或铝基合金层，所述预涂敷钢板(1)的厚度为0.8mm至5mm；以及
-至少一个激光切割边缘表面(13)，所述激光切割边缘表面(13)包括基材区域(14)和至少一个预涂层区域(15)，
其中所述预涂敷钢板(1)在所述激光切割边缘表面(13)上包括多个凝固条纹，
其中所述激光切割边缘表面(13)包括腐蚀改善区(19)，所述腐蚀改善区(19)在所述激光切割边缘表面(13)的整个高度(h)上延伸并且在小于或等于所述激光切割边缘表面(13)的长度的长度上延伸，
并且其中所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总大于或等于9％，并且所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)的下半部分上的铝的表面分数S底大于或等于0.5％。
28.根据权利要求27所述的预涂敷钢板(1)，其中所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总为9％至70％。
29.根据权利要求27所述的预涂敷钢板(1)，其中所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)的下半部分上的铝的表面分数S底大于或等于1.5％。
30.根据权利要求29所述的预涂敷钢板(1)，其中所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总除以所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)的下半部分中的铝的表面分数S底的比率(R)小于或等于5.5，并且所述腐蚀改善区(19)的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总大于或等于11％。
31.根据权利要求27所述的预涂敷钢板(1)，其中所述腐蚀改善区(19)在所述激光切割边缘表面(13)的整个长度上延伸。
32.根据权利要求27所述的预涂敷钢板(1)，其中所述腐蚀改善区(19)的长度严格小于所述激光切割边缘表面(13)的总长度，并且所述激光切割边缘表面(13)还包括第二部分(20)，所述第二部分(20)在所述激光切割边缘表面(13)的整个高度上延伸并且仅在所述激光切割边缘表面(13)的长度的一部分上延伸，并且其中，所述第二部分(20)的所述基材区域(14)上的铝的表面分数S总为0.3％至6％。
33.根据权利要求27所述的预涂敷钢板(1)，其中所述预涂敷钢板(1)的厚度为1.0mm至1.8mm。
34.根据权利要求14所述的用于生产预涂敷钢板(1)的方法，其中所述预涂敷钢板(1)的厚度为1.0mm至1.5mm。
35.根据权利要求18所述的用于制造焊接坯件的方法，其中，在所述对接焊接步骤期间，所述第一预涂敷钢板(1)和所述第二预涂敷钢板(1)布置成使得所述预涂敷钢板(1)中的至少一个预涂敷钢板的第二部分(20)面向另一预涂敷钢板(1)的第二部分(20)。
36.根据权利要求33所述的预涂敷钢板(1)，其中所述预涂敷钢板(1)的厚度为1.0mm至1.5mm。
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