CN113905832A - 热冲压用坯料及其制造方法，热冲压部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种热冲压用坯料的制造方法，所述方法包括如下步骤：将钢板浸入包括铝和硅的镀浴中，从而在所述钢板上形成镀覆层；以及在第一温度下对其上已形成镀覆层的钢板加热第一时间。

Description

热冲压用坯料及其制造方法，热冲压部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种热冲压用坯料及其制造方法，热冲压部件及其制造方法。
背景技术
随着全世界对环境和燃料消耗量的管控日益强化，针对更轻的车辆材料的需求也在增加。由此，对超高强度钢和热冲压钢的研发非常活跃。其中，热冲压工序通常由加热/成型/冷却/修边所组成，并且工序中会利用材料的相变和微结构的变化。
近年来，针对防止通过热冲压工序制造的热冲压部件中发生延迟断裂、改进其耐腐蚀性以及可焊性的研究非常活跃。与此关联的技术有韩国公开专利公报第10-2018-0095757号(发明名称：热冲压部件的制造方法)等。
发明内容
技术问题
本发明的实施例提供一种热冲压用坯料及其制造方法与热冲压部件及其制造方法，其能够防止或最小化在热冲压工序中发生氢致延迟断裂以及模具烧结的问题。
技术方案
本发明的一实施例提供一种热冲压用坯料的制造方法，所述方法包括：将钢板浸入包括铝和硅的镀浴中，从而在钢板上形成镀覆层；以及在第一温度下对其上已形成镀覆层的钢板加热第一时间，其中，第一温度为540℃至600℃。
根据本实施例，当第一温度为540℃时，第一时间可以大于或等于60分钟。
根据本实施例，当第一温度为600℃时，第一时间可以大于或等于10分钟。
根据本实施例，在钢板上形成镀覆层可以是在钢板上形成Al-Si镀覆层。
根据本实施例，镀覆层的镀覆量可以是40g/m2至200g/m2。
根据本实施例，在对其上已形成镀覆层的钢板加热中，钢板的至少一部分可以与镀覆层彼此扩散，从而形成合金化层。
根据本实施例，合金化层可以单层配备。
根据本实施例，所述方法可以进一步包括通过切割其上形成合金化层的钢板来形成坯料。
本发明的另一实施例提供一种热冲压用坯料，其配备钢板与合金化层，合金化层位于钢板之上并且以单层配备。
根据本实施例，钢板可以包括0.19wt％至0.38wt％的碳(C)、0.1wt％至1wt％的硅(Si)、1wt％至2wt％的锰(Mn)、大于0且小于或等于0.03wt％的磷(P)、大于0且小于或等于0.01wt％的硫(S)、0.1wt％至0.6wt％的铬(Cr)、0.01wt％至0.05wt％的钛(Ti)、0.001wt％至0.005wt％的硼(B)、余量的铁(Fe)以及不可避免的杂质。
根据本实施例，合金化层可以FeAlSi合金配备。
本发明的另一实施例提供一种热冲压部件的制造方法，其包括：在第一温度下对其上已形成镀覆层的钢板加热第一时间；切割经加热的钢板，从而形成坯料；对坯料分阶段加热的多段加热；以及在Ac3至1000℃的温度下加热经多段加热的坯料的均热加热；其中，第一温度为540℃至600℃。
根据本实施例，当第一温度为540℃时，第一时间可以大于或等于60分钟。
根据本实施例，当第一温度为600℃时，第一时间可以大于或等于10分钟。
根据本实施例，多段加热和均热加热可以在配备具有彼此不同的温度范围的复数个区间的加热炉内进行。
根据本实施例，在复数个区间中，坯料被多段加热的区间的长度与坯料被均热加热的区间的长度之比可以满足1:1至4:1。
根据本实施例，复数个区间的温度可以从加热炉的入口向加热炉的出口方向增加。
根据本实施例，在坯料被多段加热的区间中，彼此相邻的两个区间之间的温差可以大于0℃且小于或等于100℃。
根据本实施例，复数个区间中，坯料被均热加热的区间的温度可以高于坯料被多段加热的区间的温度。
根据本实施例，在均热加热之后可以进一步包括：将均热加热后的坯料从加热炉转移到压模；对转移的坯料进行热冲压以形成成型体；以及冷却形成的成型体。
本发明的另一实施例提供一种热冲压部件，其包括钢板以及设置在钢板上的合金化层，所述合金化层配备依次层合的第一层、第二层以及第三层，其中，第二层对合金化层的面积分数为大于0且小于或等于33％。
根据本实施例，第一层可以包括α-Fe，第二层可以包括Fe2Al5，第三层可以包括FeAl。
根据本实施例，第一层可以具有200Hv至800Hv的硬度，第二层可以具有700Hv至1200Hv的硬度，第三层可以具有200Hv至800Hv的硬度。
有益效果
根据本发明的实施例，在热冲压工序之前，通过在第一温度下对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热第一时间，可以形成以单层配备于钢板上的整体合金化层。
另外，通过多段加热和均热加热钢板上已形成合金化层的坯料来制造热冲压部件，可以提高所制造部件的氢脆性和抗剥离性。
附图说明
图1是示出根据一实施例的热冲压用坯料截面的截面图。
图2是示意性示出根据一实施例的热冲压用坯料的制造方法的流程图。
图3是示意性示出图2的制造钢板工序的流程图。
图4是示出根据一实施例的热冲压用坯料制造方法中的钢板和镀覆层合金化的区间的图。
图5是示出利用其中加热步骤S120被省略的热冲压用坯料制造方法来制造的热冲压用坯料截面的截面图。
图6是示出根据一实施例的热冲压部件截面的截面图。
图7是示意性示出根据一实施例的热冲压部件制造方法的流程图。
图8是示出用于描述根据一实施例的热冲压部件制造方法的多段加热步骤和均热加热步骤中的配备复数个区间的加热炉的图。
图9是示出利用加热步骤S310被省略的热冲压部件制造方法来制造的部件截面的图。
图10是示出铁(Fe)-铝(Al)相图的图。
具体实施方式
本发明可以进行各种变换并具有多种实施例，因此将特定实施例示于附图并在详细描述中进行详细描述。参考后面将与附图一同详细描述的实施例，本发明的效果和特征以及其实现方法将变得显而易见。但是本发明并不受限于以下公开的实施例，并且可以各种形式实施。
在以下实施例中，诸如第一、第二等术语用于区分一个构成要素与另一个构成要素，而并非具有限制意义。
在以下实施例中，单数的表达包括复数的表达，除非上下文存在明确的区分。
在以下实施例中，包括或具有等术语意指说明书上记载的特征或构成要素存在，并不预先排除一个或复数个其它特征或构成要素附加的可能性。
在以下实施例中，当提及膜、区域、构成要素等的部分位于其它部分之上时，不仅包括直接位于其它部分之上的情况，也包括其中间夹置其它膜、区域、构成要素等的情况。
为了便于描述，附图中构成要素的大小可能被放大或缩小。例如，为了便于描述，任意示出了附图中所示的每个组件的尺寸和厚度，因此本发明并不必然限定于附图中所示内容。
在某些实施例可以其它方式实施时，可以实施不同于描述的顺序的特定工序顺序。例如，连续描述的两个工序实际上可以同时执行，或者可以与描述的顺序相反的顺序执行。
下面，将参考附图详细描述本发明的实施例，在参考附图进行描述时，相同或对应的构成要素赋予相同的附图标记。
图1是示出根据一实施例的热冲压用坯料截面的截面图。
参考图1，根据一实施例的热冲压用坯料可以包括钢板100和第一合金化层200，所述第一合金化层200布置于所述钢板100之上。
钢板100可以是通过对钢坯进行热轧工序和/或冷轧工序来制造的钢板，所述钢坯铸造为包括预订含量的预定合金元素。例如，钢板100可以包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、钛(Ti)、硼(B)、余量的铁(Fe)以及其它不可避免的杂质。另外，钢板100可以进一步包括铌(Nb)、钼(Mo)以及铝(Al)中的一种或多种成分。
碳(C)是决定钢板100的强度和硬度的主要元素，并且出于在热冲压工序以后确保钢板100的抗拉强度和淬透性特性的目的而添加。例如，碳(C)可以基于钢板100总重量0.19wt％至0.38wt％的量包括在钢板中。当碳的含量小于0.19wt％时，可能难以确保钢板100的机械强度。与此相反，当碳的含量大于0.38wt％时，可能引起钢板100的韧性下降或脆性控制问题。
硅(Si)是固溶强化元素，其可以提高钢板100的强度和延展性。另外，硅可以发挥抑制渗碳体生成的作用，渗碳体是氢脆性引起的开裂的发端。所述硅可以基于钢板100总重量0.1wt％至1wt％的量包括在钢板中。当硅的含量小于0.1wt％时，很难得到上述的效果，与此相反，当当硅的含量大于1wt％时，钢板100的镀覆特性有可能下降。
锰(Mn)出于热处理时增加淬透性和强度的目的而添加。锰可以基于钢板100总重量1wt％至2wt％的量包括在钢板中。当锰的含量小于1wt％时，由于晶粒细化效果不充分，热冲压部件的硬质相分数有可能不达标。与此相反，当锰的含量大于2wt％时，延展性和韧性可能因锰偏析或珠光体带而降低，其成为导致弯曲性能降低的原因，并且可能发生不均匀的微结构。
磷(P)出于防止钢板100的韧性下降的目的而添加。磷可以基于钢板100总重量大于0且小于或等于0.03wt％的量包括在钢板中。当磷的含量大于0.03wt％时，会生成磷化铁化合物，从而使韧性下降，并在制造过程中使钢板100产生裂纹。
硫(S)可以基于钢板100总重量大于0且小于或等于0.01wt％的量包括在钢板中。当硫的含量大于0.01wt％时，热加工性能会降低，并且由于巨大夹杂物的生成而产生裂纹等表面缺陷。
铬(Cr)出于提高钢板100的淬透性和强度的目的而添加。铬可以基于钢板100总重量0.1wt％至0.6wt％的量包括在钢板中。当铬的含量小于0.1wt％时，提高淬透性和强度的效果可能不充分。与此相反，当铬的含量大于0.6wt％时，可能引起生产成本增加以及钢板100的韧性下降。
钛(Ti)出于提高热冲压热处理后析出物形成所带来的淬透性和提升材质的目的而添加。另外，钛通过在高温下形成Ti(C、N)等析出相，可以有效地有助于奥氏体晶粒的细化。钛可以基于钢板100总重量0.01wt％至0.05wt％的量包括在钢板中。当钛的含量小于0.01wt％时，析出物的形成可能不明显并且晶粒细化效果不充分。与此相反，当钛的含量大于0.05wt％时，可能发生延伸率的下降以及韧性的下降。
硼(B)出于通过确保马氏体结构来确保钢板100的淬透性和强度的目的而添加，并且通过奥氏体晶粒生长温度增加来获得晶粒细化效果。硼可以基于钢板100总重量0.001wt％至0.005wt％的量包括在钢板中。当硼的含量小于0.001wt％时，淬透性提高效果可能不充分。与此相反，当硼的含量大于0.005wt％时，脆性风险和延伸率差的风险可能增加。
例如，第一合金化层200可以形成于钢板100的至少一面，并且可以单层配备。例如，第一合金化层200可以FeAlSi合金配备。
如下所述，可以通过在第一温度下对钢板100和形成于所述钢板100上的铝-硅(Al-Si)镀覆层加热第一时间，使得钢板100和铝-硅(Al-Si)镀覆层合金化而形成第一合金化层200。此时，钢板100上不残留铝-硅(Al-Si)镀覆层，钢板100的至少一部分和整个铝-硅(Al-Si)镀覆层可以合金化。
图2是示意性示出根据一实施例的热冲压用坯料的制造方法的流程图，图3是示意性示出图2的制造钢板工序的流程图。下面，将参考图2和图3描述热冲压用坯料的制造方法。
参考图2，根据一实施例的热冲压用坯料的制造方法可以包括镀覆层形成步骤S110和加热步骤S120。
镀覆层形成步骤S110如图3所示，可以包括钢坯的热轧步骤S210、冷却/卷取步骤S220、冷轧步骤S230、退火热处理步骤S240以及熔融镀覆步骤S250。首先，准备作为形成钢板工序对象的半成品状态的钢坯。此时，所述钢坯可以包括0.19wt％至0.38wt％的碳(C)、0.1wt％至1wt％的硅(Si)、1wt％至2wt％的锰(Mn)、大于0且小于或等于0.03wt％的磷(P)、大于0且小于或等于0.01wt％的硫(S)、0.1wt％至0.6wt％的铬(Cr)、0.01wt％至0.05wt％的钛(Ti)、0.001wt％至0.005wt％的硼(B)、余量的铁(Fe)以及不可避免的杂质。
[64]为了热轧，执行所述钢坯的再加热步骤。在钢坯再加热步骤中，通过以预定温度再加热经连续铸造工序确保的钢坯，可以再固溶铸造时偏析的成分。例如，板坯再加热温度(SRT，Slab Reheating Temperature)可以是1200℃至1400℃。当板坯再加热温度(SRT)低于1200℃时，铸造时偏析的成分无法充分地再固溶，因此可能难以得到合金元素的均化效果，并很难得到钛(Ti)的固溶效果。板坯再加热温度(SRT)越高越对均化有利，但是当板坯再加热温度(SRT)高于1400℃时，因奥氏体晶体粒度增加而不仅难以确保强度，而且过度的加热工序有可能提高钢板的制造成本。
在钢坯的热轧步骤S210中，在预定的终轧温度下热轧经再加热的钢坯。例如，终轧温度(Finishing Delivery Temperature：FDT)可以是880℃至950℃。此时，当终轧温度(FDT)低于880℃时，因异常区域轧制产生混晶结构，因而难以确保钢板的加工性，不仅存在加工性因微结构不均匀而下降的问题，而且由于急剧的相变而可能在热轧过程中发生通板性的问题。当终轧温度(FDT)高于950℃时，奥氏体晶粒有可能粗大化。另外，因TiC析出物的粗大化，热冲压部件的性能有可能降低。
在冷却/卷取步骤S220中，将经热轧的钢板冷却至预定的卷取温度(CoilingTemperature：CT)并进行卷取。例如，所述卷取温度可以是550℃至800℃。所述卷取温度影响碳(C)的再分配，当卷取温度低于550℃时，过冷引起的低温相分数增加，从而使强度增加，并且冷轧时存在轧制负荷增加的风险，且延展性可能骤然下降。与此相反，当卷取温度高于800℃时，由于异常的晶粒生长或过度的晶粒生长，有可能发生成型性和强度劣化。
在冷轧步骤S230中，将卷取的钢板开卷(uncoiling)并进行酸洗处理后冷轧。此时，进行酸洗是为了去除卷取的钢板，即通过所述热轧工序来制造的热轧卷。
退火热处理步骤S240是在高于或等于700℃的温度下对所述冷轧钢板进行退火热处理。例如，退火热处理包括加热冷轧板材，然后以预定的冷却速度冷却被加热的冷轧板材。
熔融镀覆步骤S250是对经退火热处理的钢板形成镀覆层。例如，在熔融镀覆步骤S250中，可以在所述经退火热处理的钢板，即钢板上形成铝-硅(Al-Si)镀覆层。
具体地，在熔融镀覆步骤S250中，可以将所述钢板浸入包括8wt％至12wt％的硅(Si)以及余量的铝(Al)的熔融镀浴中。此时，熔融镀浴可以维持400℃至700℃的温度。镀覆层可以基于所述钢板两面的40g/m2至200g/m2的量镀覆而形成。
加热步骤S120是对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热。更具体地，加热步骤S120对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热，从而形成第一合金化层。
在加热步骤S120中，对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热的加热时间和加热温度可以满足以下数学式。
[数学式]
In(t)＝α+(β/(R×T))
此时，t为加热时间，α为根据镀覆量的校正系数，β为根据镀覆层包括的硅(Si)含量的校正系数，R为气体常数，T为加热温度。在所述数学式中，加热温度(T)指绝对温度。
在根据一实施例的制造热冲压用坯料的方法中，形成于钢板上的铝-硅(Al-Si)镀覆层的镀覆量可以是40g/m2至200g/m2，因此根据镀覆量的校正系数α可以具有-31.09至-10.36的值。
另外，考虑到包括在铝-硅(Al-Si)镀覆层的硅(Si)含量以及硅(Si)的活化能，β可以具有84752.2J/mol至254256.5J/mol的值。
例如，在加热步骤S120中，可以加热温度(T)对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热。例如，在加热步骤S120中，可以在第一温度下对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热。此时，第一温度可以是540℃至600℃。当第一温度低于540℃时，钢板的至少一部分与铝-硅(Al-Si)镀覆层合金化所需的时间增加，因此有可能发生工序损耗(Loss)。与此相反，当第一温度高于600℃时，在后面描述的热冲压部件的制造过程中，有可能在坯料的表面形成液相，从而引起模具烧结的问题。
例如，在加热步骤S120中，可以在加热时间(t)期间对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热。例如，在加热步骤S120中，可以对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热第一时间。此时，第一时间可以是10分钟至120分钟。具体地，当第一温度为540℃时，第一时间可以是大于60分钟且小于120分钟，当第一温度为600℃时，第一时间可以是大于或等于10分钟且小于60分钟。当第一时间小于10分钟时，钢板和铝-硅(Al-Si)镀覆层有可能不完全合金化。与此相反，当第一时间大于120分钟时，热冲压部件的生产率可能因过长的加热时间而下降。
根据加热步骤S120，当第一温度为540℃时，铝-硅(Al-Si)镀覆层整体合金化所需的最短时间可以是约60分钟。即，根据加热步骤S120，只有在540℃下对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热约60分钟或更长时间，才能形成整体合金化层。因此，当第一温度高于540℃时，能够形成整体合金化层的最短时间可以小于60分钟，并且最短时间可以为10分钟至60分钟之间。
另外，根据加热步骤S120，当第一温度为600℃时，铝-硅(Al-Si)镀覆层整体合金化所需的最短时间可以是约10分钟。即，根据加热步骤S120，只有在600℃下对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热约10分钟或更长时间，才能形成整体合金化层。因此，当第一温度低于600℃时，能够形成整体合金化层的最短时间可以大于10分钟，并且最短时间可以为10分钟至60分钟之间。
图4是示出根据一实施例的热冲压用坯料制造方法中的钢板和镀覆层合金化的区间的图。更具体地，图4是示出根据满足数学式的加热温度的加热时间的曲线图中镀覆层合金化的区间的图。
如上所述，在加热步骤S120中，可以通过在第一温度下对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热第一时间，使得钢板的至少一部分和铝-硅(Al-Si)镀覆层合金化而形成整个合金化层。
因此，在属于图4的A区间时，钢板的至少一部分和铝-硅(Al-Si)镀覆层可以彼此扩散，从而形成第一合金化层。此时，形成的第一合金化层可以单层配备。例如，第一合金化层可以FeAlSi合金配备。例如，钢板上不残留铝-硅(Al-Si)镀覆层，钢板的至少一部分和整个铝-硅(Al-Si)镀覆层可以合金化。
然后，可以执行坯料形成步骤。坯料形成步骤可以是通过切割其上已形成第一合金化层的钢板来形成坯料。在坯料形成步骤中，可以根据目的将其上已形成第一合金化层的钢板切割成所需形状来形成坯料。
例如，坯料形成步骤可以在加热步骤S120之前执行。例如，通过切割其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板来形成坯料后，可以执行加热所述形成的坯料的加热步骤S120。
图5是示出利用加热步骤S120被省略的热冲压用坯料制造方法来制造的热冲压用坯料截面的截面图。
参考图1和图5，利用包括加热步骤S120的热冲压用坯料制造方法来制造的热冲压用坯料可以由钢板100和布置于所述钢板100上的第一合金化层200来配备。第一合金化层200可以是钢板100和形成于所述钢板100上的铝-硅(Al-Si)镀覆层合金化而成的。具体地，可以通过在第一温度下对钢板100和形成于所述钢板100上的铝-硅(Al-Si)镀覆层加热第一时间，使得钢板100和铝-硅(Al-Si)镀覆层合金化而形成第一合金化层200。此时，钢板100上不残留铝-硅(Al-Si)镀覆层，钢板100的至少一部分和铝-硅(Al-Si)镀覆层可以整体合金化。
利用加热步骤S120被省略的热冲压用坯料制造方法来制造的热冲压用坯料可以由钢板100，布置于所述钢板上的第一合金化层200’以及布置于所述第一合金化层200’上的铝-硅(Al-Si)镀覆层250’来配备。
由此，可以看出在执行加热步骤S120的热冲压用坯料中，形成于钢板100上的铝-硅(Al-Si)镀覆层均合金化为第一合金化层200，但在加热步骤S120被省略的热冲压用坯料中，钢板100上残留部分铝-硅(Al-Si)镀覆层。
因此，得益于在执行加热步骤S120的热冲压用坯料上形成的铝-硅(Al-Si)镀覆层均合金化为第一合金化层200，可以在经高温热处理的奥氏体化过程中防止或最小化表面形成铝-硅(Al-Si)液相带来的氢流入和模具烧结问题。
图6是示出根据一实施例的热冲压部件截面的截面图。
参考图6，根据一实施例的热冲压部件可以包括钢板100和第二合金化层300，所述第二合金化层300位于所述钢板100之上并且配备依次层合的第一层310、第二层320以及第三层330。
第二合金化层300形成于钢板100的至少一面，并且可以包括铝(Al)。第二合金化层300可以包括在钢板100上依次层合的第一层310、第二层320以及第三层330。第三层330可以包括FeAl相。
第一层310可以包括合金化的铁(Fe)、铝(Al)以及硅(Si)。例如，第一层310可以具有α-Fe相。
第二层320可以包括Fe2Al5相。例如，第二层320对合金化层300的面积分数可以是大于0％且小于或等于33％。当第二层320对合金化层300的面积分数大于33％时，通过热冲压部件的制造方法来制造的热冲压部件的抗剥离性和氢脆性有可能下降。
另一方面，第一层310可以具有200Hv至800Hv的硬度，第二层320可以具有700Hv至1200Hv的硬度，第三层330可以具有200Hv至800Hv的硬度。
例如，热冲压部件可以进一步包括布置于第二合金化层300上的表面层。表面层是包括80wt％或更多铝(Al)的层，其可以防止钢板100的氧化。例如，布置于钢板上的表面层的平均厚度可以为100nm至200nm。
图7是示意性示出根据一实施例的热冲压部件制造方法的流程图。
参考图7，根据一实施例的热冲压部件的制造方法可以包括，加热步骤S310、坯料形成步骤S320、多段加热步骤S330、均热加热步骤S340、转移步骤S350、形成步骤S360以及冷却步骤S370。
加热步骤S310是对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热。更具体地，加热步骤S310是对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热，从而形成第一合金化层。此时，形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板可以通过图3所示的钢坯的热轧步骤S210、冷却/卷取步骤S220、冷轧步骤S230、退火热处理步骤S240以及熔融镀覆步骤S250来制造。
在加热步骤S310中，对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热的加热时间和加热温度可以满足以下数学式。
[数学式]
In(t)＝α+(β/(R×T))
此时，t为加热时间，α为根据镀覆量的校正系数，β为根据镀覆层包括的硅(Si)含量的校正系数，R为气体常数，T为加热温度。在所述数学式中，加热温度(T)指绝对温度。
在根据一实施例的热冲压用部件的制造方法中，形成于钢板上的铝-硅(Al-Si)镀覆层的镀覆量可以是40g/m2至200g/m2，因此根据镀覆量的校正系数α可以具有-31.09至-10.36的值。
另外，考虑到包括在铝-硅(Al-Si)镀覆层的硅(Si)含量以及硅(Si)的活化能，β可以具有84752.2J/mol至254256.5J/mol的值。
例如，在加热步骤S310中，可以加热温度(T)对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热。例如，在加热步骤S120中，可以在第一温度下对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热。此时，第一温度可以是540℃至600℃。当第一温度低于540℃时，钢板的至少一部分与铝-硅(Al-Si)镀覆层合金化所需的时间增加，因此有可能发生工序损耗(Loss)。与此相反，当第一温度高于600℃时，在热冲压部件的制造过程中，有可能在坯料的表面形成液相，从而引起模具烧结的问题。
例如，在加热步骤S310中，可以在加热时间(t)期间对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热。例如，在加热步骤S120中，可以对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热第一时间。此时，第一时间可以是10分钟至120分钟。具体地，当第一温度为540℃时，第一时间可以大于60分钟且小于120分钟，当第一温度为600℃时，第一时间可以大于或等于10分钟且小于60分钟。当第一时间小于10分钟时，钢板和铝-硅(Al-Si)镀覆层有可能不完全合金化。与此相反，当第一时间大于120分钟时，热冲压部件的生产率可能因过长的加热时间而下降。
根据加热步骤S310，当第一温度为540℃时，铝-硅(Al-Si)镀覆层整体合金化所需的最短时间可以是约60分钟。即，根据加热步骤S310，只有在540℃下对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热约60分钟或更长时间，才能形成整体合金化层。因此，当第一温度高于540℃时，能够形成整体合金化层的最短时间可以小于60分钟，并且最短时间可以为10分钟至60分钟之间。
另外，根据加热步骤S310，当第一温度为600℃时，铝-硅(Al-Si)镀覆层整体合金化所需的最短时间可以是约10分钟。即，根据加热步骤S120，只有在600℃下对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热约10分钟或更长时间，才能形成整体合金化层。因此，当第一温度低于600℃时，能够形成整体合金化层的最短时间可以大于10分钟，并且最短时间可以为10分钟至60分钟之间。
坯料形成步骤S320可以是通过切割其上已形成第一合金化层的钢板来形成坯料。在坯料形成步骤S320中，可以根据目的将其上已形成第一合金化层的钢板切割成所需形状来形成坯料。
例如，坯料形成步骤S320也可以在加热步骤S310之前执行。例如，通过切割其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板来形成坯料后，可以执行加热所述形成的坯料的加热步骤S120。
多段加热步骤S330可以是分阶段加热坯料，均热加热步骤S340可以是以均匀的温度加热经多段加热的坯料。在多段加热步骤S330中，坯料通过加热炉内配备的复数个区间时可以分阶段升温。加热炉内配备的复数个区间中执行多段加热步骤S330的区间可以存在复数个，每个区间的温度设定为从放入坯料的加热炉入口向取出坯料的加热炉出口方向上升，从而可以使坯料分阶段升温。多段加热步骤S330之后可以执行均热加热步骤S340。在均热加热步骤S340中，经多段加热的坯料通过温度设定为Ac3至1000℃的加热炉的区间时，可以被热处理。优选地，在均热加热步骤S340中，可以在930℃至1000℃的温度下均热加热经多段加热的坯料。进一步优选地，在均热加热步骤S340中，可以在950℃至1000℃的温度下均热加热经多段加热的坯料。另外，加热炉内配备的复数个区间中执行均热加热步骤S340的区间可以是一个或复数个。
图8是示出用于描述根据一实施例的热冲压部件制造方法的多段加热步骤和均热加热步骤中的配备复数个区间的加热炉的图。
参考图8，根据一实施例的加热炉可以配备具有彼此不同的温度范围的复数个区间。更具体地，加热炉可以配备具有第一温度范围T1的第一区间P1、具有第二温度范围T2的第二区间P2、具有第三温度范围T3的第三区间P3、具有第四温度范围T4的第四区间P4、具有第五温度范围T5的第五区间P5、具有第六温度范围T6的第六区间P6以及具有第七温度范围T7的第七区间P7。
例如，在多段加热步骤S330中，坯料通过加热炉内被定义的复数个区间(例如，第一区间P1至第四区间P4)时可被分阶段多段加热。另外，在均热加热步骤S340中，在第一区间P1至第四区间P4被多段加热的坯料可以在第五区间P5至第七区间P7被均热加热。
第一区间P1至第七区间P7可以依次布置于加热炉内。具有第一温度范围T1的第一区间P1可以与放入坯料的加热炉的入口相邻，具有第七温度范围T7的第七区间P7可以与排出坯料的加热炉的出口相邻。因此，具有第一温度范围T1的第一区间P1可以是加热炉的第一个区间，具有第七温度范围T7的第七区间P7可以是加热炉的最后一个区间。加热炉的复数个区间中，第五区间P5、第六区间P6以及第七区间P7可以是执行均热加热的区间，而不是执行多段加热的区间。
加热炉内配备的复数个区间的温度，例如第一区间P1至第七区间P7的温度可以从放入坯料的加热炉的入口向取出坯料的加热炉的出口方向增加。但是，第五区间P5、第六区间P6以及第七区间P7的温度可以相同。另外，加热炉内配备的复数个区间中，彼此相邻的两个区间之间的温差可以大于0℃且小于或等于100℃。例如，第一区间P1和第二区间P2的温差可以大于0℃且小于或等于100℃。
例如，第一区间P1的第一温度范围T1可以是840℃至860℃、835℃至865℃。第二区间P2的第二温度范围T2可以是870℃至890℃、865℃至895℃。第三区间P3的第三温度范围T3可以是900℃至920℃、895℃至925℃。第四区间P4的第四温度范围T4可以是920℃至940℃、915℃至945℃。第五区间P5的第五温度范围T5可以是Ac3至1000℃。优选地，第五区间P5的第五温度范围T5可以大于或等于930℃且小于或等于1000℃。进一步优选地，第五区间P5的第五温度范围T5可以大于或等于950℃且小于或等于1000℃。第六区间P6的第六温度范围T6以及第七区间P7的第七温度范围T7可以与第五区间P5的第五温度范围T5相同。
图8中示出根据一实施例的加热炉配备具有彼此不同的温度范围的七个区间，但本发明并不限于此。加热炉内可以配备具有彼此不同的温度范围的五个、六个或八个等区间。
均热加热步骤S340可以在加热炉的复数个区间中的最后一个部分执行。例如，均热加热步骤可以在加热炉的第五区间P5、第六区间P6以及第七区间P7执行。当加热炉内配备复数个区间时，如果一个区间的长度较长，可能存在所述区间内发生温度变化等问题。因此，执行均热加热步骤的区间在分为第五区间P5、第六区间P6以及第七区间P7的同时，所述第五区间P5、第六区间P6以及第七区间P7可以在加热炉内具有相同的温度范围。
在均热加热步骤S340中，可以在Ac3至1000℃的温度下均热加热经多段加热的坯料。优选地，在均热加热步骤S340中，可以在930℃至1000℃的温度下均热加热经多段加热的坯料。进一步优选地，在均热加热步骤S340中，可以在950℃至1000℃的温度下均热加热经多段加热的坯料。
例如，坯料被多段加热的区间的长度D1与坯料被均热加热的区间的长度D2之比可以是1:1至4:1。更具体地，作为坯料被多段加热的区间的第一区间P1至第四区间P4的长度之和与作为坯料被均热加热的区间的第五区间P5至第七区间P7的长度之和的比例可以满足1:1至4:1。当坯料被均热加热的区间的长度增加，从而使坯料被多段加热的区间的长度D1与坯料被均热加热的区间的长度D2之比大于1:1时，在均热加热区间生成奥氏体(FCC)结构，并使渗入坯料内的氢量增加，从而延迟断裂可能增加。另外，当坯料被均热加热的区间的长度缩小，从而使坯料被多段加热的区间的长度D1与坯料被均热加热的区间的长度D2之比小于4:1时，由于均热加热区间(时间)没有充分确保，通过热冲压部件的制造工序来制造的部件的强度有可能不均匀。
例如，加热炉内配备的复数个区间中，执行均热加热步骤S340的区间的长度可以具有加热炉总长度的20％至50％的长度。另外，在多段加热步骤S330和均热加热步骤S340中，具有彼此不同厚度的至少两个坯料可以同时被转移至加热炉内。
例如，坯料可以在加热炉内停留180秒至360秒。即，坯料被多段加热和均热加热的时间可以是180秒至360秒。当坯料在加热炉内停留的时间短于180秒时，可能难以在所需的均热温度下充分均热。另外，当坯料在加热炉内停留的时间长于360秒时，渗入坯料内的氢量有可能增加，延迟断裂的风险有可能增加，并且热冲压后的耐腐蚀性可能会下降。
转移步骤S350是将加热后的坯料从加热炉转移到压模。在转移步骤S350中，加热后的坯料可以被空气冷却10秒至15秒。
形成步骤S360是对转移的坯料进行热冲压以形成成型体。冷却步骤S370是冷却形成的成型体。
最终产品可以通过在压模中成型为最终部件形状的同时冷却成型体来形成。压模内部可以配备有制冷剂循环的冷却通道。借助于通过压模配备的冷却通道供应的制冷剂的循环，可以快速冷却被加热的坯料。此时，为了防止板材的回弹(spring back)现象并保持所需的形状，可以在关闭压模的状态下进行加压和快速冷却。在对经加热的坯料进行成型和冷却时，可以至少大于或等于10℃/s的平均冷却速度进行冷却，直至马氏体最终温度。坯料可以在压模中保持3秒至20秒。在压模中的保持时间短于3秒时，材料的冷却并未充分进行，进而余热导致的各部分的温度偏差可能会影响脆化质量。另外，由于未生成足够量的马氏体，因此有可能无法确保机械性能。与此相反，在压模中的保持时间长于20秒时，由于在压模中的保持时间变长，有可能使生产率下降。
图9是示出利用加热步骤S310被省略的热冲压部件制造方法来制造的部件截面的图。
参考图6和图9，利用包括加热步骤S310的热冲压部件制造方法来制造的热冲压部件包括第二合金化层300，并且第二合金化层300可以包括依次层合的第一层310、第二层320以及第三层330。此时，第一层310可以包括α-Fe、第二层320可以包括Fe2Al5，第三层330可以包括FeAl。
利用加热步骤S310被省略的制造方法来制造的热冲压部件也可以包括第二合金化层300’。利用加热步骤S310被省略的制造方法来制造的热冲压部件的第二合金化层300’可以包括依次层合的第一层310’、第二层320’、第三层330’以及第四层340’。此时，第一层310’可以包括α-Fe，第二层320’可以包括Fe2Al5，第三层330’可以包括FeAl，第四层340’可以包括Fe2Al5。
可以看出利用包括加热步骤S310的制造方法来制造的热冲压部件包括的第二合金化层300的最外层为FeAl相，但是利用加热步骤S310被省略的制造方法来制造的热冲压部件包括的第二合金化层300’的最外层是Fe2Al5相。
因此，可以看出在多段加热步骤S330和均热加热步骤S340之前预先加热坯料(加热步骤S310)时，最终的热冲压部件包括的第二合金化层300中未形成Fe2Al5相。
已知Fe2Al5相比FeAl相具有更高的裂纹发生频率和更高的裂纹扩展程度。当通过根据一实施例的热冲压部件的制造方法来制造部件时，存在于第二合金化层300的最外层的Fe2Al5相消失，因此发生裂纹的频率下降，裂纹的扩展得到抑制，进而可以提高所制造部件的抗剥离性。
当以热冲压工序温度对钢板上形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的坯料加热时，存在铝-硅(Al-Si)镀覆层的至少一部分未形成合金化层而残留，从而形成液相铝-硅(Al-Si)层的情况。此时，相比于合金化层，液相铝-硅(Al-Si)层的氢扩散速度更快且表面吸氢能力更强，因此存在氢通过液相铝-硅(Al-Si)层引入钢板内而发生氢致延迟破坏的问题。另外，存在因液相铝-硅(Al-Si)层烧结于模具而使生产率下降的问题。
图10是示出铁(Fe)-铝(Al)相图的图。
参考图10，可以看出在铁(Fe)-铝(Al)相图中，FeAl3的熔点为约1160℃，Fe2Al5的熔点为约1169℃。因此，在形成FeAl合金时，该合金可以具有比铝-硅(Al-Si)的熔点(约660℃)更高的熔点。
例如，在对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热(多段加热和均热加热)之前，可以通过在第一温度下对其上已形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的钢板加热第一时间，使钢板的至少一部分和铝-硅(Al-Si)镀覆层合金化而形成第一合金化层。然后，通过对已形成所述第一合金化层的钢板加热(多段加热和均热加热)来制造热冲压部件，可以防止或最小化所制造部件的氢致延迟破坏，同时可以在工序中防止或最小化模具烧结现象的发生。
下面，将通过实施例进一步详细描述本发明。但是，以下实施例用于具体描述本发明，本发明的范围并不因以下实施例而受到限制。所属领域技术人员可以在本发明的范围内，适当修改和改变以下实施例。
[表1]
Figure BDA0003390613560000181
[表2]
加热温度 加热时间
实施例1 540℃ 60分钟
实施例2 600℃ 10分钟
比较例1 - -
比较例2 540℃ 55分钟
比较例3 600℃ 8分钟
比较例4 480℃ 9小时
比较例5 520℃ 130分钟
比较例6 500℃ 270分钟
比较例7 540℃ 145分钟
比较例8 570℃ 280分钟
比较例9 600℃ 10小时
[表3]
加热炉区间 第一区间 第二区间 第三区间 第四区间 第五区间 第六区间 第七区间
加热炉长度 1600mm 2800mm 3200mm 4400mm 4000mm 4000mm 2000mm
[表4]
Figure BDA0003390613560000191
表1示出钢板的组成，表2示出实施例1、实施例2、比较例1至比较例9的加热温度和加热时间，表3示出加热炉的每个区间的长度，表4示出每个区间的加热炉设定温度和加热炉停留时间。
将具有表1中组成的钢板上形成铝-硅(Al-Si)镀覆层的坯料按照表2的条件加热后，在满足表3和表4条件的加热炉内，通过多段加热和均热加热所述加热的坯料来制造了热冲压部件。
根据表2，实施例1和实施例2属于满足了加热步骤S120、S310的加热温度和加热时间的示例，比较例1属于未执行加热步骤S120、S310的示例，比较例2和比较例3属于未满足加热步骤S120、S310的加热时间的示例，比较例4至比较例6属于未满足加热步骤S120、S310的加热温度的示例。
如实施例1和实施例2，当满足加热步骤S120、S310的加热温度和加热时间时，钢板的至少一部分与所述形成于钢板上的铝-硅(Al-Si)镀覆层合金化，从而可以形成整体合金化层。
但是，如比较例1至比较例6，省略加热步骤S120、S310或者未满足加热步骤S120、S310的加热温度和/或加热时间时，钢板上可能残留铝-硅(Al-Si)镀覆层。
另外，比较例7至比较例9对应于超过加热步骤S120、S310的加热时间的情况。以比较例7至比较例9为例，钢板的至少一部分与所述形成于钢板上的铝-硅(Al-Si)镀覆层合金化，从而也能够形成整体合金化层。但是，比较例7至比较例9由于过长的加热时间，热冲压部件的生产率有可能下降。
<扩散氢含量和氢致延迟破坏评价>
对实施例1、实施例2以及比较例1至比较例9进行了气体热脱附分析(ThermalDesoprtion Spectroscopy)。更具体地，以20℃/min的加热速度从室温升温至500℃，同时测量了在低于或等于350℃的温度下由热冲压部件释放的扩散氢含量。所述氢致延迟破坏评价通过四点弯曲试验(4point bending test)进行。所述四点弯曲试验是将低于或等于弹性极限水平的应力施加到通过再现暴露于腐蚀环境中的状态而制造的试样的特定点，从而确认是否发生应力腐蚀开裂的试验方法。此时，应力腐蚀开裂是指腐蚀和连续拉应力同时作用时产生的开裂。
[表5]
扩散氢含量(wppm) 氢致延迟破坏
实施例1 0.376 未断裂
实施例2 0.364 未断裂
比较例1 0.923 断裂
比较例2 0.759 断裂
比较例3 0.702 断裂
比较例4 0.816 断裂
比较例5 0.768 断裂
比较例6 0.769 断裂
比较例7 0.391 未断裂
比较例8 0.403 未断裂
比较例9 0.401 未断裂
表5示出从实施例1、实施例2、以及比较例1至比较例9释放的扩散氢含量与氢致延迟破坏评价结果。
参考表5，可以看出相比于从实施例1和实施例2释放的扩散氢含量，从比较例1释放的扩散氢含量更多。由此可知，在执行热冲压工序之前执行加热步骤S120、S310时，从外部流入的氢量减少。
另外，可以看出从比较例2和比较例3(未满足加热时间时)释放的扩散氢含量比从实施例1和实施例2释放的扩散氢含量更多。
不仅如此，可以看出从比较例4、比较例5以及比较例6(未满足加热温度时)释放的扩散氢含量比从实施例1和实施例2释放的扩散氢含量更多。
但是可以看出，虽然从比较例7、比较例8以及比较例9(满足了加热温度但加热时间长于60min时)释放的扩散氢含量比实施例1和实施例2释放的扩散氢含量更多，但是少于从比较例1至比较例6释放的扩散氢含量。
由此可知，在执行热冲压工序之前执行加热步骤S120、S310时，从制造的热冲压部件释放的扩散氢含量减少，因此从外部流入的氢量减少。
但是，在执行热冲压工序之前，在第一温度下加热其上形成铝-硅(Al-Si)的钢板120分钟或更长时间时，虽然从制造的热冲压部件释放的扩散氢含量会减少，但当加热时间长于120分钟时由于过长的加热时间，热冲压部件的生产率有可能下降。
氢致延迟破坏评价结果显示，实施例1、实施例2以及比较例7至比较例9未发生断裂，但是比较例1至比较例6发生了断裂。
由此可知，在执行热冲压工序之前执行加热步骤S120、S310时，从外部流入的氢量减少，随之显示出更优异的耐氢致延迟破坏性。因此，在执行热冲压工序之前，在第一温度下对其上形成铝-硅(Al-Si)的钢板加热第一时间时，制造的热冲压部件的氢脆性可以得到提高。
<抗剥离性评价>
为了对实施例1、实施例2以及比较例1至比较例6实施抗剥离性评价，通过dolly测试来测量了合金化层的粘合力。在速度0.6Mpa/s、剥离面积20pi、最大负荷24MPa、固化温度120℃、固化时间20分钟的条件下测量了所述粘合力。
[表6]
粘合强度
实施例1 6.29MPa
实施例2 6.44MPa
比较例1 3.44MPa
比较例2 4.08MPa
比较例3 3.34MPa
比较例4 3.52MPa
比较例5 3.79MPa
比较例6 3.12MPa
表6示出实施例1、实施例2以及比较例1至比较例6的dolly测试结果。
参考表6，可以看出实施例1和实施例2的粘合强度高于比较例1至比较例6的粘合强度。
由此可知，在执行热冲压工序之前执行加热步骤S120、S310的热冲压部件的抗剥离性，比省略加热步骤S120、S310或者执行未满足加热条件的加热步骤的热冲压部件的抗剥离性更高。
因此，在执行热冲压工序之前执行加热步骤S120、S310时，所制造的热冲压部件的抗剥离性可以得到提高。
如上所述，本发明参考附图中所示的一实施例进行了描述，但这仅是示例性的，所属领域的技术人员能够理解可以基于实施例进行各种变换和实施例的变换。因此，本发明真正的技术保护范围应以所附权利要求的技术构思所决定。

Claims (23)

1.一种热冲压用坯料的制造方法，所述方法包括：
将钢板浸入包括铝和硅的镀浴中，从而在钢板上形成镀覆层；以及
在第一温度下对其上已形成镀覆层的钢板加热第一时间，
其中，第一温度为540℃至600℃。
2.根据权利要求1所述的热冲压用坯料的制造方法，其中，当第一温度为540℃时，第一时间大于或等于60分钟。
3.根据权利要求1所述的热冲压用坯料的制造方法，其中，当第一温度为600℃时，第一时间大于或等于10分钟。
4.根据权利要求1所述的热冲压用坯料的制造方法，其中，在钢板上形成镀覆层为在钢板上形成Al-Si镀覆层。
5.根据权利要求4所述的热冲压用坯料的制造方法，其中，镀覆层的镀覆量是40g/m2至200g/m2。
6.根据权利要求4所述的热冲压用坯料的制造方法，其中，在对其上已形成镀覆层的钢板的加热中，钢板的至少一部分与镀覆层彼此扩散，从而形成合金化层。
7.根据权利要求6所述的热冲压用坯料的制造方法，其中，合金化层以单层配备。
8.根据权利要求6所述的热冲压用坯料的制造方法，其进一步包括：通过切割其上形成合金化层的钢板来形成坯料。
9.一种热冲压用坯料，其配备：
钢板；以及
合金化层，所述合金化层位于钢板之上并且以单层配备。
10.根据权利要求9所述的热冲压用坯料，其中，钢板包括0.19wt％至0.38wt％的碳(C)、0.1wt％至1wt％的硅(Si)、1wt％至2wt％的锰(Mn)、大于0且小于或等于0.03wt％的磷(P)、大于0且小于或等于0.01wt％的硫(S)、0.1wt％至0.6wt％的铬(Cr)、0.01wt％至0.05wt％的钛(Ti)、0.001wt％至0.005wt％的硼(B)、余量的铁(Fe)以及不可避免的杂质。
11.根据权利要求9所述的热冲压用坯料，其中，合金化层以FeAlSi合金配备。
12.一种热冲压部件的制造方法，所述方法包括：
在第一温度下对其上已形成镀覆层的钢板加热第一时间；
切割经加热的钢板，从而形成坯料；
对坯料分阶段加热的多段加热；以及
在Ac3至1000℃的温度下加热经多段加热的坯料的均热加热；
其中，第一温度为540℃至600℃。
13.根据权利要求12所述的热冲压部件的制造方法，其中，当第一温度为540℃时，第一时间大于或等于60分钟。
14.根据权利要求12所述的热冲压部件的制造方法，其中，当第一温度为600℃时，第一时间大于或等于10分钟。
15.根据权利要求12所述的热冲压部件的制造方法，其中，多段加热和均热加热在配备具有彼此不同的温度范围的复数个区间的加热炉内进行。
16.根据权利要求15所述的热冲压部件的制造方法，其中，
在复数个区间中，坯料被多段加热的区间的长度与坯料被均热加热的区间的长度之比满足1:1至4:1。
17.根据权利要求15所述的热冲压部件的制造方法，其中，复数个区间的温度从加热炉的入口向加热炉的出口方向增加。
18.根据权利要求15所述的热冲压部件的制造方法，其中，在坯料被多段加热的区间中，彼此相邻的两个区间之间的温差大于0℃且小于或等于100℃。
19.根据权利要求15所述的热冲压部件的制造方法，其中，复数个区间中，坯料被均热加热的区间的温度高于坯料被多段加热的区间的温度。
20.根据权利要求15所述的热冲压部件的制造方法，所述方法在均热加热之后进一步包括：
将均热加热后的坯料从加热炉转移到压模；
对转移的坯料进行热冲压以形成成型体；以及
冷却形成的成型体。
21.一种热冲压部件，其包括：
钢板；以及
设置在钢板上的合金化层，所述合金化层配备依次层合的第一层、第二层以及第三层，
其中，第二层对合金化层的面积分数为大于0且小于或等于33％。
22.根据权利要求21所述的热冲压部件，其中，第一层包括α-Fe，第二层包括Fe2Al5，第三层包括FeAl。
23.根据权利要求21所述的热冲压部件，其中，第一层具有200Hv至800Hv的硬度，第二层具有700Hv至1200Hv的硬度，第三层具有200Hv至800Hv的硬度。
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