CN113166913B - 耐蚀性和耐热性优异的热成型用铝-铁合金镀覆钢板、热压成型部件及它们的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热成型用铝‑铁合金镀覆钢板，所述铝‑铁合金镀覆钢板包括基础钢板和形成在所述基础钢板上的合金化镀层，所述合金化镀层包括：合金化层(I)，其形成在所述基础钢板上，并且以重量％计，所述合金化层(I)包含Al：5‑30％；合金化层(II)，其形成在所述合金化层(I)上，并且以重量％计，所述合金化层(II)包含Al：30‑60％；以及合金化层(III)，其形成在所述合金化层(II)上，并且以重量％计，所述合金化层(III)包含Al：20‑50％，其中，FeAl(Si)合金相分散并分布在所述合金化层(II)内部，以重量％计，所述FeAl(Si)合金相包含Al：20‑50％和Si：5‑20％，并且等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度为103个/mm2以上。

Description

耐蚀性和耐热性优异的热成型用铝-铁合金镀覆钢板、热压成 型部件及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及一种耐蚀性和耐热性优异的热成型用铝-铁合金镀覆钢板、利用该铝-铁合金镀覆钢板制造的热压成型部件和它们的制造方法。
背景技术
近年来，由于石油能源的枯竭和对环境的高度关注，对提升汽车的燃油效率的管制日渐严格。在材料方面，作为用于提升汽车的燃油效率的一种方法，可以列举减少所使用的钢板的厚度，但是减少厚度时在汽车的安全性方面可能会发生问题，因此必须提高钢板的强度。
由于如上所述的理由，对高强度钢板产生持续性的需求，并且已经开发了各种种类的钢板。但是，这些钢板自身具有高强度，因此存在加工性不良的问题。即，钢板的各个等级具有强度与伸长率的乘积总是为恒定值的倾向，因此，当钢板的强度变高时，存在作为加工性指标的伸长率减小的问题。
为了解决这种问题，提出了热压成型法。热压成型法是如下的方法：在适于加工的高温下对钢板进行加工后快速冷却至低温，以在钢板内形成马氏体等低温组织，从而提高最终产品的强度。在这种情况下，当制造具有高强度的部件时，具有可以最小化加工性问题的优点。
但是，利用所述热压成型法时，由于将钢板加热至高温，钢板表面被氧化，因此存在冲压成型后需要附加去除钢板表面的氧化物的过程的问题。作为用于解决这种问题的方法，提出了专利文献1。在所述专利文献1中，对经镀铝的钢板利用热压成型或常温成型后进行加热并快速冷却的过程(简称为“后热处理”)，并且铝镀层存在于钢板表面，因此加热时钢板不会被氧化。
但是，如同专利文献1，即使表面存在铝镀层而在加热时钢板不会被氧化，但加热和成型后获得的部件依然会暴露于腐蚀环境。特别地，在对镀覆的钢板进行加热的过程中，基材铁扩散至铝镀层，从而在钢板的表面形成硬质的Fe和Al的合金层，由于所述合金层坚硬且脆弱，镀层中可能会产生裂纹，因此存在基础钢板暴露于腐蚀环境而导致耐蚀性降低的问题。
(专利文献1)美国专利公报第6,296,805号
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种可以制造耐蚀性和耐热性优异的热压成型部件的铝-铁合金镀覆钢板、利用该铝-铁合金镀覆钢板的热压成型部件和它们的制造方法。
本发明的技术问题并不限于上述内容。本领域技术人员可以由本发明的说明书全文没有任何困难地理解本发明的附加技术问题。
技术方案
本发明的一个方面是一种热成型用铝-铁合金镀覆钢板，所述铝-铁合金镀覆钢板包括基础钢板和形成在所述基础钢板上的合金化镀层，所述合金化镀层包括：合金化层(I)，其形成在所述基础钢板上，并且以重量％计，所述合金化层(I)包含Al：5-30％；合金化层(II)，其形成在所述合金化层(I)上，并且以重量％计，所述合金化层(II)包含Al：30-60％；以及合金化层(III)，其形成在所述合金化层(II)上，并且以重量％计，所述合金化层(III)包含Al：20-50％，其中，FeAl(Si)合金相分散并分布在所述合金化层(II)内部，以重量％计，所述FeAl(Si)合金相包含Al：20-50％和Si：5-20％，并且等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度为103个/mm2以上。
所述合金化镀层还可以包括合金化层(IV)，所述合金化层(IV)形成在所述合金化层(III)上，并且以重量％计，所述合金化层(IV)包含Al：30-60％。
以重量％计，所述基础钢板可以包含：C：0.04-0.5％、Si：0.01-2％、Mn：0.1-5％、P：0.001-0.05％、S：0.0001-0.02％、Al：0.001-1％、N：0.001-0.02％、余量的Fe和其它杂质。
以重量％计，所述基础钢板还可以包含B：0.001-0.01％、Cr：0.01-1％、Ti：0.001-0.2％中的一种以上。
本发明的另一个方面是一种热压成型部件，所述热压成型部件通过对上述铝-铁合金镀覆钢板进行热压成型而获得，其中，FeAl(Si)合金相分散并分布在所述合金化层(II)内部，以重量％计，所述FeAl(Si)合金相包含Al：20-50％和Si：5-20％，并且等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度为104个/mm2以上。
本发明的另一个方面是一种制造热成型用铝-铁合金镀覆钢板的方法，所述方法包括以下步骤：对基础钢板的表面进行镀铝并进行收卷以获得镀铝钢板；对镀铝钢板进行退火以获得铝-铁合金镀覆钢板；以及对铝-铁合金镀覆钢板进行冷却，其中，以钢板的一面为基准，所述镀铝量为30-200g/m2，镀铝后至250℃的冷却速度设为20℃/秒以下，收卷时的收卷张力设为0.5-5kg/mm2，所述退火在罩式退火炉中在550-750℃的加热温度范围内进行30分钟至50小时，所述退火时，从常温加热至所述加热温度时，平均升温速度设为10-100℃/小时，其中400-500℃区间的平均升温速度设为1-15℃/小时，所述罩式退火炉内的气氛温度与钢板温度之差设为5-80℃。
以重量％计，所述基础钢板可以包含：C：0.04-0.5％、Si：0.01-2％、Mn：0.1-5％、P：0.001-0.05％、S：0.0001-0.02％、Al：0.001-1％、N：0.001-0.02％、余量的Fe和其它杂质。
以重量％计，所述基础钢板还可以包含B：0.001-0.01％、Cr：0.01-1％、Ti：0.001-0.2％中的一种以上。
本发明的另一个方面是一种制造热压成型部件的方法，所述方法中对通过上述制造方法制造的热成型用铝-铁合金镀覆钢板在Ac3至950℃的温度范围内进行热处理1-15分钟后进行热压成型。
有益效果
本发明的一个方面的铝-铁合金镀覆钢板的基础钢板上形成有合金化镀层，所述合金化镀层由合金化层(I)至合金化层(III)或合金化层(I)至合金化层(IV)组成，并且即使进行用于热成型的加热，所述合金化镀层也不会熔融，因此具有耐热性优异的效果。
此外，本发明的一个方面的铝-铁合金镀覆钢板中，微细的FeAl(Si)合金相分散并分布在所述合金化层(II)内，因此可以有效地抑制在硬质的合金化层(II)中产生的裂纹的形成，从而具有可以获得优异的耐蚀性的效果。
本发明的多个有益的优点和效果并不限于上述内容，在对本发明的具体的实施方案进行说明的过程中可以更容易地理解。
附图说明
图1是观察根据发明例1制造的铝-铁合金镀覆钢板的镀层的截面的扫描电子显微镜照片。
图2是观察根据发明例2制造的铝-铁合金镀覆钢板的镀层的截面的扫描电子显微镜照片，所述发明例2是在合金化层(III)上形成合金化层(IV)的变形例。
图3是观察根据比较例1制造的铝-铁合金镀覆钢板的镀层的截面的扫描电子显微镜照片。
图4是观察对根据发明例1制造的铝-铁合金镀覆钢板进行热压成型后的镀层的截面的扫描电子显微镜照片。
图5是观察对根据比较例1制造的铝-铁合金镀覆钢板进行热压成型后的镀层的截面的扫描电子显微镜照片。
图6是对实施例中的热成型后的镀层的特性和部件的耐蚀性进行评价时使用的模具的截面图。
最佳实施方式
以下，对本发明的一个方面的铝-铁合金镀覆钢板进行详细说明。需要注意的是，除非另有定义，否则本发明中各元素的含量表示重量％。此外，除非另有说明，否则晶体或组织的比例以面积为基准。
[铝-铁合金镀覆钢板]
本发明的一个方面的铝-铁合金镀覆钢板包括基础钢板和形成在所述基础钢板上的合金化镀层，所述合金化镀层包括：合金化层(I)，其形成在基础钢板上，并且Al含量为5-30％；合金化层(II)，其形成在所述合金化层(I)上，并且Al含量为30-60％；以及合金化层(III)，其形成在所述合金化层(II)上，并且Al含量为20-50％。此外，作为本发明的一个变形例，还可以在所述合金化层(III)上包括具有与所述合金化层(II)相同的合金组成的合金化层(IV)。
另外，根据本发明的一个方面，以重量％计，所述合金化层(I)可以包含Al：5-30％，所述合金化层(II)可以包含Al：40-60％，所述合金化层(III)可以包含Al：20-40％。
此外，根据本发明的一个方面，以重量％计，所述合金化层(I)可以包含Al：5-30％，所述合金化层(II)可以包含Al：45-60％，所述合金化层(III)可以包含Al：20-40％。
对基础钢板进行镀铝后进行热处理时，基础钢板的Fe扩散至Al含量高的铝镀层中。此时，在镀层中实现Al和Fe之间的合金化，并且根据Fe的合金化程度，形成由合金化层(I)至合金化层(IV)组成的层结构。
此外，作为本发明的一个变形例，根据合金化热处理的条件，可以在所述合金化层(III)上形成合金化层(IV)。所述合金化层(IV)的形成受基础钢板的Fe和镀层的Al、Si的合金化行为的影响，并且所述合金化层(IV)的形成取决于本发明中镀铝后进行的罩式退火工艺的温度和时间。通常，主要可以在罩式退火时间短的热处理条件下进行热处理时形成所述合金化层(IV)，所述合金化层(IV)的合金组成范围等组成实质上与合金化层(II)相同。虽然形成所述合金化层(IV)的确切理由尚不清楚，但认为所述合金化层(II)和合金化层(IV)是几乎没有Si的固溶度的相，在合金化过程中镀层内存在的Si迁移到作为AlFe(Si)相的合金化层(III)，并且在周围形成没有Si的固溶度的合金化层(II)和合金化层(IV)。此时，认为当罩式退火时间充足时，由于持续的合金化反应，合金化层(III)相对沿表层方向生长，因此以不存在合金化层(IV)的形式出现。
另外，本发明的一个方面的铝-铁合金镀覆钢板中，微细的FeAl(Si)合金相分散并分布在所述合金化层(II)内，以重量％计，所述FeAl(Si)合金相包含Al：20-50％和Si：5-20％。所述FeAl(Si)合金相是在本发明的铝-铁合金镀覆钢板的制造过程中可以形成的Al-Fe-Si化合物，根据热处理条件和各成分的组成比，不仅可以形成各种相，而且形成的位置也会不同。此外，与所述合金化层(II)相比，FeAl(Si)合金相具有硬度低的软质的特性。
此外，根据本发明的一个方面，在所述FeAl(Si)合金相中，Al的含量可以为22-35％，Si的含量可以为5-16％。
此外，本发明的特征在于，合金化层(II)内的等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度为103个/mm2以上。另外，更优选地，所述合金化层(II)内的等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度可以为5×103个/mm2以上，更优选可以为104个/mm2以上。
其中，所述FeAl(Si)合金相的等效圆直径是指观察垂直于镀层的截面时的具有与颗粒的面积相同的面积的圆的直径，通过用扫描电子显微镜观察垂直于镀层的截面，可以容易地测量所述等效圆直径。通常，在进行用于热成型的加热时，由于镀层和基材铁的合金化反应，合金化层(II)内存在的FeAl(Si)合金相的数量和分数增加，但热成型前的镀覆钢板中的FeAl(Si)合金相的数密度对热成型时形成的FeAl(Si)合金相的分布和数密度起到重要的作用。此外，作为合金化镀层的主要组成相的合金化层(II)的情况下，由于硬度高，在成型过程中诸如弯曲部的形状复杂的部位的合金化镀层中容易产生裂纹，当一定量以上的相对具有柔软性的FeAl(Si)合金相分散并分布时，可以有效地抑制这种合金化镀层的裂纹，因此可以防止由于弯曲部的镀层的裂纹而导致耐蚀性变差。
重要的是将硬质的合金化层(II)内的FeAl(Si)合金相的数密度控制在一定量以上，当等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度小于103个/mm2时，通过FeAl(Si)合金相的分散和分布来抑制弯曲部的镀层的裂纹的效果不足，因此弯曲部的耐蚀性可能会变差。因此，本发明中等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度可以限制为103个/mm2以上。所述FeAl(Si)合金相的数密度越高越优选，因此可以不单独限制所述数密度的上限，但作为非限制性的一个具体实施方案，所述数密度的上限可以为108个/mm2以下。这是因为所述FeAl(Si)合金相的数密度超过108个/mm2时，镀层内软质相的分数增加，因此镀层的耐刮擦性可能会降低。
根据本发明的一个变形例，当合金化层(IV)形成在合金化层(III)上时，所述合金化层(IV)内可以包含FeAl(Si)合金相。但是，当形成过薄的所述合金化层(IV)时，形成FeAl(Si)合金相的空间不足，因此也可以不包含FeAl(Si)合金相。
另外，本发明的基础钢板是热压成型用钢板，只要用于热压成型，则对基础钢板的组成不作特别限制。但是，根据本发明的一个方面，以重量％计，所述基础钢板包含：C：0.04-0.5％、Si：0.01-2％、Mn：0.1-5％、P：0.001-0.05％、S：0.0001-0.02％、Al：0.001-1％、N：0.001-0.02％、余量的Fe和其它杂质。以下，对各成分体系进行详细说明。
C：0.04-0.5％
所述C是用于提高热处理部件的强度所必需的元素，可以添加适量的所述C。即，为了充分确保热处理部件的强度，可以添加0.04％以上的所述C。优选地，所述C含量的下限可以为0.1％以上。但是，当所述C含量过高时，在生产冷轧材料的情况下，对热轧材料进行冷轧时热轧材料的强度过高，使得冷轧性大幅变差，而且使点焊性大幅降低，因此，为了确保充分的冷轧性和点焊性，可以添加0.5％以下的所述C。此外，所述C含量可以为0.45％以下，更优选地，还可以将所述C含量限制为0.4％以下。
Si：0.01-2％
所述Si在炼钢中应作为脱氧剂添加，而且起到抑制对热压成型部件的强度影响最大的碳化物的生成的作用。在本发明中，为了在热压成型中生成马氏体后使碳富集在马氏体板条(lath)晶界上以确保残余奥氏体，可以以0.01％以上的含量添加所述Si。此外，对轧制后的钢板进行镀铝时，为了确保充分的镀覆性，所述Si含量的上限可以设为2％。优选地，还可以将所述Si含量限制为1.5％以下。
Mn：0.1-5％
所述Mn可以确保固溶强化效果，而且在热压成型部件中，为了降低用于确保马氏体的临界冷却速度，可以以0.1％以上的含量添加所述Mn。此外，在通过适当地保持钢板的强度来确保热压成型工艺的操作性、降低制造成本并提高点焊性的方面，可以将所述Mn含量限制为5％以下。
P：0.001-0.05％
所述P在钢中以杂质存在，P的含量尽可能越少越有利。因此，本发明中可以将P的含量限制为0.05％以下，优选地，还可以限制为0.03％以下。P是越少越有利的杂质元素，因此无需特别设定P含量的下限。但是，为了过度降低P含量，制造成本可能会上升，因此，考虑到这种情况时，P含量的下限可以设为0.001％。
S：0.0001-0.02％
所述S是钢中的杂质，并且所述S是损害部件的延展性、冲击特性和焊接性的元素，因此将S的最大含量限制为0.02％，优选可以限制为0.01％以下。此外，当S的最小含量小于0.0001％时，制造成本可能会上升，因此S含量的下限可以设为0.0001％。
Al：0.001-1％
所述Al与Si一起在炼钢中起到脱氧的作用，因此可以提高钢的洁净度，为了获得上述效果，可以以0.001％以上的含量添加Al。此外，为了使Ac3温度不会变得过高，以在适当的温度范围内进行热压成型时所需的加热，可以将所述Al的含量限制为1％以下。
N：0.001-0.02％
所述N是在钢中以杂质包含的元素，为了在板坯的连续铸造时减少对产生裂纹的敏感度并确保冲击特性，N含量越低越有利，因此可以包含0.02％以下的N。虽然无需特别设定N含量的下限，但是考虑到制造成本的上升等，还可以将N含量设为0.001％以上。
本发明的一个方面的铝-铁合金镀覆钢板中，除了包含上述合金组成之外，还可以进一步包含B：0.001-0.01％、Cr：0.01-1％、Ti：0.001-0.2％中的一种以上。
B：0.001-0.01％
所述B是即使添加少量也可以提高淬透性的元素，而且是偏析在原奥氏体晶界上并可以抑制由P和/或S的晶界偏析所引起的热压成型部件的脆性的元素。因此，可以添加0.0001％以上的B。但是，当B的含量超过0.01％时，不仅其效果饱和，而且在热轧时导致脆性，因此B含量的上限可以设为0.01％，优选地，所述B含量可以设为0.005％以下。
Cr：0.01-1％
与Mn相似地，所述Cr是为了提高固溶强化效果和热成型时的淬透性而添加的元素，为了获得上述效果，可以添加0.01％以上的Cr。但是，为了确保部件的焊接性，可以将Cr含量限制为1％以下，并且当Cr含量超过1％时，与添加量相比，提高淬透性的效果弱，因此在成本方面也不利。
Ti：0.001-0.2％
所述Ti具有通过形成微细析出物来提高热处理部件的强度以及通过晶粒微细化来提高部件的碰撞特性的效果，而且添加B时，Ti先与N反应，从而具有使B的添加效果极大化的效果。为了获得上述效果，可以添加0.001％以上的Ti。但是，随着Ti含量的增加而引起的粗大的TiN的形成可能会使部件的碰撞特性变差，因此可以将Ti含量限制为0.2％以下。
除了上述成分之外，余量可以列举铁(Fe)和不可避免的杂质，并且只要是可以包含在热压成型用钢板中的成分，则对进一步的添加不作特别限制。
常规的镀铝热成型用钢板的铝镀层的熔点低于热成型的加热温度，从而耐热性不足，因此具有在为了热成型而加热的过程中镀层熔融而污染加热炉内的辊或者不能进行快速加热的缺点。但是，根据本发明制造的热压成型用钢板具有铝-铁合金化镀层，所述合金化镀层的熔点为约1160℃以上，高于热成型的加热温度，因此可以显示出优异的耐热性。
可以通过在Ac3至950℃的温度范围内对铝-铁合金镀覆钢板进行热处理1-15分钟后进行热压成型来制造热压成型部件，所述铝-铁合金镀覆钢板由具有上述合金组成和层结构的合金化镀层和基础钢板构成。
具体地，本发明的另一个方面是通过对上述铝-铁合金镀覆钢板进行热压成型而获得的热压成型部件，其中，FeAl(Si)合金相分散并分布在所述合金化层(II)内部，以重量％计，所述FeAl(Si)合金相包含Al：20-50％和Si：5-20％，并且等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度为104个/mm2以上。
即，对本发明的铝-铁合金镀覆钢板进行热压成型而制造的热压成型部件中，等效圆直径为5μm以下且软质的FeAl(Si)合金相以104个/mm2以上的数密度分散并分布在硬质的合金化层(II)内，从而热成型时在诸如弯曲部的形状复杂的部位抑制镀层内的裂纹的形成，因此可以提高耐蚀性。
另外，在所述热压成型部件中，所述等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度优选可以为2×104个/mm2以上，更优选可以为3×104个/mm2以上。
此外，热压成型部件中的所述FeAl(Si)合金相的数密度越高越优选，因此可以不单独限制所述数密度的上限，但作为非限制性的一个具体实施方案，所述数密度的上限可以为109个/mm2以下。当成型部件中的所述FeAl(Si)合金相的数密度超过109个/mm2时，镀层的硬度降低，因此耐崩裂性可能会降低。
此外，根据本发明的一个方面，在所述FeAl(Si)合金相中，Al的含量可以为22-35％，Si的含量可以为5-16％，但对Al和Si的含量不作特别限制。
以下，对本发明的另一个方面的制造铝-铁合金镀覆钢板的方法进行详细说明。但是，需要注意的是，以下的制造热压成型用铝-铁合金镀覆钢板的方法仅仅是一个例示，本发明的热压成型用铝-铁合金镀覆钢板并非必须通过该制造方法来制造，只要是满足本发明的权利要求的方法，任一种制造方法均可以实现本发明的各个具体实施方案。
[制造铝-铁合金镀覆钢板的方法]
本发明的铝-铁合金镀覆钢板可以通过以下方法获得：准备热轧或冷轧的基础钢板，对所述基础钢板的表面进行热浸镀铝，然后对镀覆钢板进行用于合金化的退火处理。
镀铝工艺
准备具有上述合金组成的基础钢板，并以适当的条件对所述基础钢板的表面进行镀铝并进行收卷，以获得镀铝钢板(卷材)。
首先，以单面为基准，对经轧制的钢板的表面可以以30-200g/m2的镀覆量进行镀铝处理。镀铝通常可以使用被称为I型(type I)的AlSi镀覆(包含80％以上的Al和5-20％的Si，根据需要也可以包含附加元素)，或者可以使用被称为II型(type II)的包含90％以上的Al且根据需要包含附加元素的镀覆。为了形成镀层，可以进行热浸镀铝，并且可以在镀覆前对钢板进行退火处理。在镀覆时，以一面为基准，适当的镀覆量为30-200g/m2。当镀覆量过多时，合金化至表面可能需要过多的时间，另一方面，当镀覆量过少时，难以获得充分的耐蚀性。
然后，镀铝后至250℃的冷却速度可以设为20℃/秒以下来进行冷却。镀铝后的冷却速度影响镀层和基材铁之间的扩散抑制层的形成，当镀铝后的冷却速度过快时，不能均匀地形成扩散抑制层，因此之后进行的退火处理时卷材的合金化行为可能会变得不均匀。因此，镀铝后至250℃的冷却速度可以设为20℃/秒以下。
在镀覆后，对钢板进行收卷以获得卷材时，卷材的收卷张力可以调节为0.5-5kg/mm2。根据卷材的收卷张力的调节，之后进行的退火处理时卷材的合金化行为和表面质量会不同。
退火工艺
对镀铝的钢板可以以如下条件进行退火处理以获得铝-铁合金镀覆钢板。
在罩式退火炉(Batch annealing furnace，BAF)中对镀铝钢板(卷材)进行加热。在对钢板进行加热时，以钢板温度为基准，热处理目标温度和保持时间优选在550-750℃的范围内(本发明中将在该温度范围内材料所达到的最高温度称为加热温度)保持30分钟至50小时。另外，更优选地，所述热处理目标温度可以为600-750℃的范围，所述保持时间可以为30分钟至10小时。
其中，保持时间是指卷材温度达到目标温度后至开始冷却的时间。未实现充分的合金化的情况下，辊式矫直时镀层可能会剥离，因此，为了充分的合金化，加热温度可以设为550℃以上。此外，为了防止表层上形成过多的氧化物并确保点焊性，所述加热温度可以设为750℃以下。此外，为了充分确保镀层并防止生产性的降低，所述保持时间可以设为30分钟至50小时。根据情况，钢板的温度还可以具有直到达到加热温度为止温度持续上升而没有冷却过程的形式的加热模式，并且还可以应用在目标温度以下的温度下保持一定时间后升温的形式的加热模式。
以上述加热温度对钢板进行加热时，为了确保充分的生产性并在整个钢板(卷材)中使镀层均匀地合金化，以钢板(卷材)温度为基准，对整个温度区间(从常温至加热温度的区间)的平均升温速度可以设为10-100℃/小时。另外，所述平均升温速度更优选可以为10-50℃/小时，最优选可以为10-30℃/小时。整体的平均升温速度可以控制在如上所述的数值范围，但是本发明的一个具体实施方案中，为了防止在轧制时混入的轧制油被汽化的所述温度区间残留轧制油而导致表面污渍等，并为了确保充分的生产性，升温时在400-500℃区间的平均升温速度可以设为1-15℃/小时来进行加热。另外，所述升温时在400-500℃区间的平均升温速度更优选可以为2-10℃/小时。
罩式退火炉内的气氛温度与钢板温度之差可以设为5-80℃。另外，所述罩式退火炉内的气氛温度与钢板温度之差更优选可以为5-50℃，最优选可以为5-30℃。
通常的罩式退火炉中的加热采用的是通过退火炉内的气氛温度的上升来加热钢板(卷材)的方式，而不是直接加热钢板(卷材)的方式。在这种情况下，无法避免气氛温度与卷材温度之间的差异，但是为了最小化钢板内不同位置的材质和镀覆质量的偏差，以达到热处理目标温度的时间点为基准，气氛温度与钢板温度之差可以设为80℃以下。理想的情况是使温度差尽可能小，但是这会使升温速度变慢，可能难以满足整体平均升温速度条件，因此考虑到这种情况，气氛温度与钢板温度之差可以设为5℃以上。其中，钢板的温度是指对装入的钢板(卷材)底部(指卷材中最低的部分)进行测量的温度，气氛温度是指在加热炉的内部空间的中心测量的温度。
热压成型工艺
可以对通过上述制造方法制造的热成型用铝-铁合金镀覆钢板进行热压成型以制造热压成型部件。此时，热压成型可以利用本技术领域中通常利用的方法，作为一个非限制性的具体实施方案，可以在Ac3至950℃的温度范围内进行热处理1-15分钟后进行热压成型。
具体实施方式
以下，通过实施例对本发明进行更具体的说明。但是，需要注意的是，下述实施例仅仅是用于例示本发明以进行更详细的说明，并不是用于限制本发明的权利范围。这是因为本发明的权利范围是由权利要求书中记载的内容和由此合理推导的内容所决定。
(实施例)
首先，准备具有下表1的组成的热压成型用冷轧钢板作为基础钢板，并用具有Al-9％、Si-2.5％、Fe的组成的I型(type I)镀浴，对钢板的表面进行镀覆。镀覆时的镀覆量调节为每一面为70g/m2，镀铝后以12℃/秒的冷却速度冷却至250℃，然后将收卷张力调节为2.2kg/mm2进行收卷。将该状态的镀覆钢板作为比较例1，图3中示出用扫描电子显微镜观察比较例1的镀层的截面的照片。此外，所测量的比较例1的镀层的熔点为约660℃左右。
[表1]
元素 C Si Mn Al P S N Cr Ti B Ac3
含量(％) 0.22 0.18 1.17 0.03 0.008 0.0013 0.0045 0.17 0.028 0.0025 825℃
之后，在罩式退火炉中以如下的条件将镀覆的钢板加热至650℃。
-至650℃的整体平均升温速度：18℃/小时
-400-500℃温度区间的平均升温速度：10℃/小时
-加热温度下的气氛与钢板之间的温度差：20℃
加热后在相同的温度下保持10小时，之后对钢板进行空冷，从而获得热成型用铝-铁合金镀覆钢板，并将其作为发明例1。并且，用扫描电子显微镜观察所述合金镀覆钢板的截面(参考图1)，确认镀层结构和合金化层(II)内的等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度，并将其示于表3中。此外，测量发明例1的合金化层(II)的熔点，并确认了具有约1160℃的熔点。
另外，准备具有下表2的组成的热压成型用冷轧钢板作为基础钢板，并用具有Al-8％、Si-1.5％、Fe的组成的I型(type I)镀浴，对钢板的表面进行镀覆。镀覆时的镀覆量调节为每一面为60g/m2，镀铝后以7.5℃/秒的冷却速度冷却至250℃，然后将收卷张力调节为3.5kg/mm2进行收卷。将该状态的镀覆钢板作为比较例2。
[表2]
元素 C Si Mn Al P S N Cr Ti B Ac3
含量(％) 0.24 0.25 1.55 0.02 0.01 0.0024 0.009 0.2 0.04 0.003 821℃
之后，在罩式退火炉中以如下的条件将镀覆的钢板加热至670℃。
-至670℃的整体平均升温速度：12℃/小时
-400-500℃温度区间的平均升温速度：5℃/小时
-加热温度下的气氛与钢板之间的温度差：15℃
加热后在相同的温度下保持1小时，之后对钢板进行空冷，从而获得热成型用铝-铁合金镀覆钢板，并将其作为发明例2。并且，用扫描电子显微镜观察所述合金镀覆钢板的截面(参考图2)，确认镀层结构和合金化层(II)内的等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度，并将其示于表3中。
[表3]
此外，用扫描电子显微镜观察所述比较例1和比较例2的镀覆钢板的截面来确认镀层结构，并且测量各镀层中的Al含量，并将其示于下表4中。
[表4]
如所述表3和表4所示，根据本发明的发明例1和发明例2的情况下，如图2所示，在基础钢板上依次形成有合金化层(I)、合金化层(II)、合金化层(III)。另一方面，比较例1和比较例2的情况下，如图3所示，确认了在基材钢板上形成由Fe和Al组成的合金化层，在所述合金化层上形成含有95％以上的Al的铝层。
因此，属于比较例1和比较例2的镀覆钢板的情况下，没有对应于本发明的合金化层(I)上形成的合金化层(II)的层，因此也不能测量合金化层(II)内的等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度。
为了评价根据如上所述的发明例1和发明例2以及比较例1和比较例2获得的镀覆钢板的耐热性，在900℃的温度下进行热处理。所述发明例1和发明例2的情况下，由于合金化镀层的熔点高于900℃，没有发生熔融，因此耐热性优异。另一方面，比较例1和比较例2的情况下，由于Al层的熔点低于900℃，发生熔融，因此确认了耐热性差。
另外，在900℃下，对所述发明例1和发明例2的合金镀覆钢板和比较例1和比较例2的镀覆钢板进行加热6分钟，然后用图6的模具进行热压成型，从而获得热压成型部件。
采集所获得的部件的一部分，用扫描电子显微镜观察截面，并且测量部件的合金化层(II)中的等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的尺寸和数密度，并将其示于表5中。
另外，图4中示出观察对发明例1的镀覆钢板进行热压成型后的镀层的截面的扫描电子显微镜照片，并且确认了在发明例1的热压成型部件的基础钢板上依次形成有合金化层(I)、合金化层(II)、合金化层(III)。
此外，图5中示出观察对比较例1的镀覆钢板进行热压成型后的镀层的截面的扫描电子显微镜照片，在比较例1的热压成型部件的基础钢板上依次形成有3个合金化层。
此时，为了评价耐蚀性，对所述部件进行26个循环(cycle)的循环腐蚀试验(CCT)后测量每单位面积的重量减少量，当每单位面积的重量减少量为10mg/cm2以上时，判断为差。
此外，为了评价耐热性，热压成型时观察合金化镀层是否熔融，将合金化镀层发生熔融的情况判断为差。
[表5]
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如所述表5所示，利用发明例1和发明例2的铝-铁合金镀覆钢板制造的热压成型部件显示出良好的耐蚀性，但比较例1和比较例2的每单位面积的重量减少量为10mg/cm2以上，可以确认耐蚀性不良。
此外，发明例1和发明例2的情况下，合金化镀层的熔点高于热压成型的加热温度，因此最终制造的热压成型部件内的合金化镀层没有熔融，从而可以确认具有优异的耐热性。
另一方面，比较例1和比较例2的情况下，合金化镀层的熔点低于热压成型的加热温度，因此在为了热压成型而进行加热的过程中合金化镀层发生熔融并污染加热炉内的辊，或者不能进行快速加热。
如上所述，本发明的详细的说明中对本发明的优选的实施例进行了说明，但本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种变形。因此，本发明的权利范围不应受限于所说明的实施例，而应由权利要求书及其等同物所决定。

Claims (9)

1.一种热成型用铝-铁合金镀覆钢板，其包括基础钢板和形成在所述基础钢板上的合金化镀层，
所述合金化镀层包括：
合金化层(I)，其形成在所述基础钢板上，并且以重量％计，所述合金化层(I)包含Al：5-30％；
合金化层(II)，其形成在所述合金化层(I)上，并且以重量％计，所述合金化层(II)包含Al：30-60％；以及
合金化层(III)，其形成在所述合金化层(II)上，并且以重量％计，所述合金化层(III)包含Al：20-50％，
其中，FeAl(Si)合金相分散并分布在所述合金化层(II)内部，以重量％计，所述FeAl(Si)合金相包含Al：20-50％和Si：5-20％，并且等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度为103-108个/mm2，所述等效圆直径是指观察垂直于镀层的截面时的具有与颗粒的面积相同的面积的圆的直径。
2.根据权利要求1所述的热成型用铝-铁合金镀覆钢板，其特征在于，所述合金化镀层还包括合金化层(IV)，所述合金化层(IV)形成在所述合金化层(III)上，并且以重量％计，所述合金化层(IV)包含Al：30-60％。
3.根据权利要求1所述的热成型用铝-铁合金镀覆钢板，其特征在于，以重量％计，所述基础钢板包含：C：0.04-0.5％、Si：0.01-2％、Mn：0.1-5％、P：0.001-0.05％、S：0.0001-0.02％、Al：0.001-1％、N：0.001-0.02％、余量的Fe和其它杂质。
4.根据权利要求3所述的热成型用铝-铁合金镀覆钢板，其特征在于，以重量％计，所述基础钢板还包含B：0.001-0.01％、Cr：0.01-1％、Ti：0.001-0.2％中的一种以上。
5.一种热压成型部件，其通过对权利要求1至4中任一项所述的铝-铁合金镀覆钢板进行热压成型而获得，其中，FeAl(Si)合金相分散并分布在所述合金化层(II)内部，以重量％计，所述FeAl(Si)合金相包含Al：20-50％和Si：5-20％，并且等效圆直径为5μm以下的FeAl(Si)合金相的数密度为104-109个/mm2。
6.一种制造权利要求1-4中任一项所述的热成型用铝-铁合金镀覆钢板的方法，其包括以下步骤：
对基础钢板的表面进行镀铝并进行收卷以获得镀铝钢板；
对镀铝钢板进行退火以获得铝-铁合金镀覆钢板；以及
对铝-铁合金镀覆钢板进行冷却，
其中，以钢板的一面为基准，镀铝量为30-200g/m2，
镀铝后至250℃的冷却速度设为20℃/秒以下，
收卷时的收卷张力设为0.5-5kg/mm2，
所述退火在罩式退火炉中在550-750℃的加热温度范围内进行30分钟至50小时，
所述退火时，从常温加热至所述加热温度时，平均升温速度设为10-100℃/小时，其中400-500℃区间的平均升温速度设为1-15℃/小时，所述罩式退火炉内的气氛温度与钢板温度之差设为5-80℃。
7.根据权利要求6所述的制造热成型用铝-铁合金镀覆钢板的方法，其特征在于，以重量％计，所述基础钢板包含：C：0.04-0.5％、Si：0.01-2％、Mn：0.1-5％、P：0.001-0.05％、S：0.0001-0.02％、Al：0.001-1％、N：0.001-0.02％、余量的Fe和其它杂质。
8.根据权利要求7所述的制造热成型用铝-铁合金镀覆钢板的方法，其特征在于，以重量％计，所述基础钢板还包含B：0.001-0.01％、Cr：0.01-1％、Ti：0.001-0.2％中的一种以上。
9.一种制造热压成型部件的方法，其中对通过权利要求6至8中任一项所述的方法制造的热成型用铝-铁合金镀覆钢板在Ac3至950℃的温度范围内进行热处理1-15分钟后进行热压成型。
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