DE112020006229T5

DE112020006229T5 - Heisspressrohling, verfahren zur herstellung davon, heisspressteil undverfahren zur herstellung davon

Info

Publication number: DE112020006229T5
Application number: DE112020006229.5T
Authority: DE
Inventors: Seung Pill Jung; Hye Jin Kim; Kyu Yeon Hwang; Hyun Yeong Jung; Jin Ho Lee
Original assignee: Hyundai Steel Co
Current assignee: Hyundai Steel Co
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-10-27
Also published as: WO2021125579A1; CN113905832A; CZ2021536A3; US20210189582A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Rohlings für das Heißpressen, aufweisend: Ausbilden einer Beschichtungsschicht auf einem Stahlblech durch Eintauchen des Stahlblechs in ein Aluminium und Silizium enthaltendes Beschichtungsbad, und Erwärmen des Stahlblechs, auf dem die Beschichtungsschicht ausgebildet ist, auf eine erste Temperatur für eine erste Zeitdauer.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung/Erfindung betrifft einen Rohling zum Heißpressen, ein Verfahren zur Herstellung davon, ein Heißpressteil und ein Verfahren zur Herstellung des Heißpressteils.
VERWANDTE TECHNIK
Mit der weltweiten Verschärfung von Umweltvorschriften und Vorschriften zur Kraftstoffeinsparung steigt der Bedarf an leichteren Materialien für Fahrzeuge. Dementsprechend wurde die Erforschung und Entwicklung von ultrahochfestem Stahl und heißgepresstem Stahl aktiv betrieben. Unter diesen weist ein Warmumformungsvorgang im Allgemeinen Erwärmungs-, Form-, Abkühlungs- und Schneidvorgänge auf und nutzt eine Phasenumwandlung von Werkstoffen und eine Änderung der Mikrostruktur während des Vorgangs.
In jüngster Zeit wurden Studien aktiv durchgeführt, um das Auftreten eines verzögerten Bruchs zu verhindern, der bei einem im Heißpressverfahren hergestellten Teil auftritt, und um die Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit davon zu verbessern. Verwandte Technologien schließen eine koreanische Patentveröffentlichung Nr. 10-2018-0095757 ein, die sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils und ähnliches bezieht.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
TECHNISCHES PROBLEM
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen einen Rohling zum Heißpressen, der das Auftreten eines wasserstoffverzögerten Bruchs und eines Formfressens während eines Heißpressvorgangs verhindern oder minimieren kann, ein Verfahren zur Herstellung des Rohlings zum Heißpressen, ein Heißpressteil und ein Verfahren zur Herstellung des Heißpressteils bereit.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rohlings zum Heißpressen bereitgestellt, das das Ausbilden einer Beschichtungsschicht auf einem Stahlblech durch Eintauchen des Stahlblechs in ein Beschichtungsbad, das Aluminium und Silizium enthält, und das Erwärmen des Stahlblechs, auf dem die Beschichtungsschicht ausgebildet ist, auf eine erste Temperatur für eine erste Zeitdauer aufweist, wobei die erste Temperatur 540 °C bis 600 °C beträgt.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann, wenn die erste Temperatur 540 °C beträgt, die erste Zeitdauer größer oder gleich 60 Minuten sein.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann, wenn die erste Temperatur 600 °C beträgt, die erste Zeitdauer größer oder gleich 10 Minuten sein.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann das Ausbilden der Beschichtungsschicht auf dem Stahlblech das Ausbilden einer Aluminium-(AI)-Silizium (Si)-Beschichtungsschicht auf dem Stahlblech aufweisen.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann eine Beschichtungsmenge der Beschichtungsschicht 40 g/m² bis 200 g/m² betragen.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform wird beim Erwärmen des Stahlblechs, auf dem die Beschichtungsschicht ausgebildet ist, zumindest ein Teil des Stahlblechs und der Beschichtungsschicht zum Ausbilden einer Legierungsschicht ineinander diffundiert.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann die Legierungsschicht eine einzige Schicht aufweisen.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann das Verfahren ferner das Ausbilden eines Rohlings durch Schneiden des Stahlblechs aufweisen, auf dem die Legierungsschicht ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ein Rohling zum Heißpressen vorgesehen, der ein Stahlblech und eine Legierungsschicht auf dem Stahlblech aufweist, die eine einzige Schicht aufweist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann das Stahlblech aufweisen: eine Menge von 0,19 Gew.-% bis 0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), eine Menge von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% Silizium (Si), eine Menge von 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% Mangan (Mn), eine Menge von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,03 Gew.-% Phosphor (P), eine Menge von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,01 Gew.-% Schwefel (S), eine Menge von 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% Chrom (Cr), eine Menge von 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti), eine Menge von 0,001 Gew.-% bis 0,005 Gew.-% Bor (B), der Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die Legierungsschicht eine Eisen-Aluminium-Silizium-Legierung (FeAlSi) aufweisen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils bereitgestellt, das das Erwärmen eines Stahlblechs, auf dem eine Beschichtungsschicht ausgebildet wird, auf eine erste Temperatur für eine erste Zeitdauer, das Ausbilden eines Rohlings durch Schneiden des erwärmten Stahlblechs, das schrittweise Erwärmen des Rohlings in Phasen, und das Durchwärmen des schrittweise erwärmten Rohlings bei einer Temperatur von Ac3 bis 1000 °C aufweist, wobei die erste Temperatur 540 °C bis 600 °C beträgt.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann, wenn die erste Temperatur 540 °C beträgt, die erste Zeitdauer größer oder gleich 60 Minuten sein.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann, wenn die erste Temperatur 600 °C beträgt, die erste Zeitdauer größer oder gleich 10 Minuten sein.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform können das schrittweise Erwärmen und das Durchwärmen in einem Erwärmungsofen durchgeführt werden, der eine Mehrzahl von Abschnitten mit unterschiedlichen Temperaturbereichen aufweist.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann bei der Mehrzahl von Abschnitten das Verhältnis zwischen der Länge der Abschnitte zum schrittweisen Erwärmen des Rohlings und der Länge des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings in einem Bereich von 1:1 bis 4:1 liegen.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform können die Temperaturen der Mehrzahl von Abschnitten in einer Richtung von einem Einlass des Erwärmungsofens zu einem Auslass des Erwärmungsofens ansteigen.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann ein Temperaturunterschied zwischen zwei benachbarten Abschnitten unter den Abschnitten zur schrittweisen Erwärmung des Rohlings größer als 0 °C und kleiner oder gleich 100 °C sein.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann unter der Mehrzahl von Abschnitten eine Temperatur des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings höher sein als eine Temperatur der Abschnitte zum schrittweisen Erwärmen des Rohlings.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann das Verfahren ferner aufweisen: nach dem Durchwärmen des Rohlings Transferieren des durchwärmten Rohlings aus dem Erwärmungsofen in eine Pressform, Formen eines Formkörpers durch Heißpressen des transferierten Rohlings, und Abkühlen des geformten Formkörpers.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Heißpressteil bereitgestellt, das ein Stahlblech und eine Legierungsschicht mit einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer dritten Schicht aufweist, die aufeinander auf dem Stahlblech gestapelt sind, wobei ein Flächenanteil der zweiten Schicht in Bezug auf die Legierungsschicht größer als 0 % und kleiner oder gleich 33 % ist.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann die erste Schicht α-Fe aufweisen, kann die zweite Schicht Fe₂Al₅ aufweisen und kann die dritte Schicht FeAl aufweisen.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann die erste Schicht eine Härte von 200 Hv bis 800 Hv haben, kann die zweite Schicht eine Härte von 700 Hv bis 1200 Hv haben, und kann die dritte Schicht eine Härte von 200 Hv bis 800 Hv haben.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER OFFENBARUNG
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, vor der Durchführung des Heißpressvorgangs für eine erste Zeitdauer auf die erste Temperatur erwärmt, so dass eine vollständige Legierungsschicht, die als eine einzige Schicht bereitgestellt ist, auf dem Stahlblech gebildet werden kann.
Darüber hinaus wird das Heißpressteil durch schrittweises Erwärmen und Durchwärmen eines Rohlings hergestellt, auf dem die Legierungsschicht auf dem Stahlblech ausgebildet ist, wodurch die Wasserstoffversprödung und die Schälfestigkeit des hergestellten Teils verbessert werden können.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Rohlings zum Heißpressen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform,
2 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Rohlings für das Heißpressen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellt,
3 ist ein schematisches Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Herstellung eines Stahlblechs gemäß 2 in einer beispielhaften Ausführungsform darstellt,
4 ist ein Diagramm, das einen Abschnitt zeigt, in dem ein Stahlblech und eine Beschichtungsschicht in einem Verfahren zur Herstellung eines Rohlings zum Heißpressen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform legiert werden,
5 ist eine Querschnittsansicht eines Rohlings zum Heißpressen, der unter Verwendung eines Verfahrens zur Herstellung eines Rohlings zum Heißpressen hergestellt wurde, bei dem ein Erwärmungsvorgang gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weggelassen wird,
6 ist eine Querschnittsansicht eines Heißpressteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform,
7 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Erwärmungsofens mit einer Mehrzahl von Abschnitten in einem Schrittweise-Erwärmungsvorgang und einem Durchwärmungsvorgang in einem Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform,
9 ist ein Diagramm, das einen Querschnitt eines Teils zeigt, das unter Verwendung eines Verfahrens zur Herstellung eines Heißpressteils hergestellt wurde, bei dem ein Erwärmungsvorgang gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weggelassen wird.
10 ist ein Diagramm, das ein Gleichgewichtsdiagramm von Eisen (Fe) und Aluminium (AI) zeigt.

MODUS DER OFFENBARUNG
Da die vorliegende Offenbarung verschiedene Abwandlungen und zahlreiche Ausführungsformen zulässt, werden bestimmte Ausführungsformen in den Zeichnungen dargestellt und in der schriftlichen Beschreibung detailliert beschrieben. Wirkungen, Merkmale und Verfahren zum Erreichen derselben der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend anhand von Zeichnungen im Detail beschrieben. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in vielen verschiedenen Ausführungsformen realisiert werden und ist nicht als auf die hier dargestellten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt zu verstehen.
In den folgenden beispielhaften Ausführungsformen können Begriffe wie „erste“, „zweite“ usw. verwendet werden, um verschiedene Komponenten zu beschreiben und eine Komponente von der anderen zu unterscheiden, wobei diese Komponenten nicht auf die oben genannten Begriffe beschränkt sein müssen.
Ein im Singular verwendeter Ausdruck schließt den Ausdruck des Plurals ein, es sei denn, er hat im Kontext eine eindeutig andere Bedeutung.
In den folgenden Ausführungsformen ist zu verstehen, dass Begriffe wie „aufweisen“, „mit“ und „umfassend“ das Vorhandensein der in der Beschreibung offenbarten Merkmale, Nummern, Schritte, Handlungen, Komponenten, Teile oder Kombinationen davon aufweisen und nicht die Möglichkeit ausschließen sollen, dass ein oder mehrere andere Merkmale, Nummern, Schritte, Handlungen, Komponenten, Teile oder Kombinationen davon existieren oder hinzugefügt werden können.
Wenn eine Schicht, ein Bereich oder eine Komponente als auf einer anderen Schicht, einem anderen Bereich oder einer anderen Komponente „geformt“ bezeichnet wird, kann sie direkt oder indirekt auf der anderen Schicht, dem anderen Bereich oder der anderen Komponente geformt sein.
Die Größen der Komponenten in den Zeichnungen können aus Gründen der Einfachheit der Erklärung übertrieben oder reduziert sein. Mit anderen Worten, da die Größen und Dicken der Komponenten in den Zeichnungen zur Vereinfachung der Erklärung willkürlich dargestellt sind, sind die folgenden Ausführungsformen nicht darauf beschränkt.
Wenn eine bestimmte Ausführungsform anders implementiert werden kann, kann eine bestimmte Reihenfolge der Vorgänge anders als die beschriebene Reihenfolge ausgeführt werden. Beispielsweise können zwei aufeinanderfolgend beschriebene Vorgänge im Wesentlichen gleichzeitig oder in einer der beschriebenen Reihenfolge entgegengesetzten Reihenfolge ausgeführt werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Offenbarung/Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Konzepts dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. Gleichermaßen können Bezugszeichen gleiche Elemente in verschiedenen Zeichnungen bezeichnen.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Rohlings zum Heißpressen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Gemäß 1 kann ein Rohling zum Heißpressen gemäß einer Ausführungsform eine Stahlblech 100 und eine erste Legierungsschicht 200 auf dem Stahlblech 100 aufweisen.
Bei dem Stahlblech 100 kann es sich um ein Stahlblech handeln, das durch Warmwalzen und/oder Kaltwalzen von gegossenen Stahlbrammen hergestellt wurde und das ein bestimmtes Legierungselement in einem bestimmten Anteil enthält. Zum Beispiel kann das Stahlblech 100 Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Mangan (Mn), Phosphor (P), Schwefel (S), Titan (Ti), Bor (B), der Rest Eisen (Fe) und andere unvermeidbare Verunreinigungen aufweisen. Darüber hinaus kann das Stahlblech 100 eine oder mehrere Komponenten aus Niob (Nb), Molybdän (Mo) und Aluminium (Al) aufweisen.
C ist ein Hauptelement, das die Festigkeit und Härte des Stahlblechs 100 festlegt, und wird hinzugegeben, um die Zugfestigkeit und die Härtbarkeit des Stahlblechs 100 nach einem Heißpressvorgang sicherzustellen. Zum Beispiel kann eine Menge von 0,19 Gew.-% bis 0,38 Gew.-% C, bezogen auf das Gesamtgewicht des Stahlblechs 100, enthalten sein. Wenn der C-Gehalt weniger als 0,19 Gew.-% beträgt, kann die mechanische Festigkeit des Stahlblechs 100 nur schwer gewährleistet werden. Andererseits kann bei einem C-Gehalt von mehr als 0,38 Gew.-% die Zähigkeit des Stahlblechs 100 verringert werden oder kann ein Problem beim Steuern der Sprödigkeit auftreten.
Si ist ein Mischkristallverfestigungselement, das die Festigkeit und Duktilität des Stahlblechs 100 verbessern kann. Darüber hinaus kann Si die Bildung von Zementit unterdrücken, der ein Ausgangspunkt für Risse aufgrund von Wasserstoffversprödung ist. Bezogen auf das Gesamtgewicht des Stahlblechs 100 kann eine Menge von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% Si enthalten sein. Wenn der Si-Gehalt weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, kann der oben beschriebene Effekt schwer zu erzielen sein. Wenn der Si-Gehalt 1 Gew.-% übersteigt, können die Beschichtungseigenschaften des Stahlblechs 100 verringert werden.
Mn wird hinzugegeben, um die Härtbarkeit und Festigkeit des Stahlblechs 100 während der Wärmebehandlung zu erhöhen. Bezogen auf das Gesamtgewicht des Stahlblechs 100 kann eine Menge von 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% Mn vorhanden sein. Bei einem Mn-Gehalt von weniger als 1 Gew.-% ist der Kornverfeinerungseffekt möglicherweise nicht ausreichend, und der Hartphasenanteil eines Heißpressteils ist möglicherweise unzureichend. Andererseits kann bei einem Mn-Gehalt von mehr als 2 Gew.-% die Duktilität und Zähigkeit des Stahlblechs 100 aufgrund von Manganentmischung oder Perlitbändern verringert werden, was zu einer Verringerung der Biegefähigkeit des Stahlblechs 100 führen kann, und es kann ein heterogenes Gefüge auftreten.
P wird hinzugegeben, um zu verhindern, dass die Zähigkeit des Stahlblechs 100 abnimmt. Bezogen auf das Gesamtgewicht des Stahlblechs 100 kann eine Menge von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,03 Gew.-% P enthalten sein. Wenn der P-Gehalt 0,03 Gew.-% übersteigt, wird eine Fe-P-Verbindung gebildet, die die Zähigkeit des Stahlblechs 100 verringert, und es können während eines Herstellungsvorgangs Risse im Stahlblech 100 entstehen.
Bezogen auf das Gesamtgewicht des Stahlblechs 100 kann eine Menge von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,03 Gew.-% an S enthalten sein. Bei einem S-Gehalt von mehr als 0,01 Gew.-% kann die Warmumformbarkeit des Stahlblechs 100 verringert werden, und aufgrund des Ausbildens großer Einschlüsse können Oberflächenfehler wie Risse auftreten.
Chrom (Cr) wird hinzugegeben, um die Härtbarkeit und Festigkeit des Stahlblechs 100 zu verbessern. Bezogen auf das Gesamtgewicht des Stahlblechs 100 kann eine Menge von 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% Cr enthalten sein. Wenn der Cr-Gehalt weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, ist die Wirkung zur Verbesserung der Härtbarkeit und Festigkeit des Stahlblechs 100 möglicherweise nicht ausreichend. Andererseits können bei einem Cr-Gehalt von mehr als 0,6 Gew.-% die Produktionskosten steigen und kann die Zähigkeit des Stahlblechs 100 abnehmen.
Titan (Ti) wird hinzugegeben, um die Härtbarkeit des Stahlblechs 100 durch das Bilden von Ausscheidungen nach einer Heißpresswärmebehandlung zu erhöhen und die Materialien des Stahlblechs 100 zu verbessern. Darüber hinaus bildet Ti bei hohen Temperaturen eine Ausscheidungsphase wie Ti(C, N) oder ähnliches, wodurch es effektiv zur Verfeinerung von Austenitkörner beiträgt. Bezogen auf das Gesamtgewicht des Stahlblechs 100 kann eine Menge von 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% Ti enthalten sein. Bei einem Ti-Gehalt von weniger als 0,01 Gew.-% ist das Bilden von Ausscheidungen unbedeutend und ist der Kornfeinungseffekt möglicherweise nicht ausreichend. Andererseits kann bei einem Ti-Gehalt von mehr als 0,05 Gew.-% die prozentuale Dehnung des Stahlblechs 100 verringert werden, und es kann zu einer Abnahme der Zähigkeit desselben kommen.
Bor (B) wird hinzugegeben, um die Härtbarkeit und Festigkeit des Stahlblechs 100 zu gewährleisten, indem eine martensitische Struktur erhalten wird. B hat auch eine kornfeinende Wirkung, indem es die Austenitkornwachstumstemperatur erhöht. Bezogen auf das Gesamtgewicht des Stahlblechs 100 kann eine Menge von 0,001 Gew.-% bis 0,005 Gew.-% B enthalten sein. Wenn der Gehalt an B weniger als 0,001 Gew.-% beträgt, ist die Wirkung zur Verbesserung der Härtbarkeit des Stahlblechs 100 möglicherweise nicht ausreichend. Andererseits kann bei einem B-Gehalt von mehr als 0,005 Gew.-% das Risiko der Sprödigkeit und das Risiko eines geringen Dehnungsprozentsatzes des Stahlblechs 100 steigen.
Zum Beispiel kann die erste Legierungsschicht 200 auf zumindest einer Oberfläche des Stahlblechs 100 ausgebildet werden und kann als eine einzige Schicht bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die erste Legierungsschicht 200 eine FeAlSi-Legierung aufweisen.
Wie unten beschrieben können das Stahlblech 100 und eine Al-Si-Beschichtungsschicht auf dem Stahlblech 100 für eine erste Zeitdauer auf eine erste Temperatur erwärmt werden, so dass das Stahlblech 100 und die Al-Si-Beschichtungsschicht legiert werden können, um die erste Legierungsschicht 200 auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Al-Si-Beschichtungsschicht nicht auf dem Stahlblech 100 verbleiben, und zumindest ein Teil des Stahlblechs 100 und die gesamte Al-Si-Beschichtungsschicht können legiert werden.
2 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Rohlings für das Heißpressen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt, und 3 ist ein schematisches Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Herstellung eines Stahlblechs gemäß 2 zeigt. Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung eines Rohlings für das Heißpressen unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 2 kann das Verfahren zur Herstellung eines Rohlings für das Heißpressen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform einen Vorgang zum Ausbilden einer Beschichtungsschicht S110 und einen Erwärmungsvorgang S120 aufweisen.
Wie in 3 gezeigt, kann der Vorgang zum Ausbilden der Beschichtungsschicht S110 einen Warmwalzvorgang einer Stahlbramme S210, einen Kühl-/Wickelvorgang S220, einen Kaltwalzvorgang S230, einen Glühwärmebehandlungsvorgang S240 und einen Schmelztauchbeschichtungsvorgang S250 aufweisen. Zunächst wird eine halbfertige Stahlbramme hergestellt, die das Objekt eines Vorgangs zum Formen eines Stahlblechs ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die Stahlbramme eine Menge von 0,19 Gew.-% bis 0,38 Gew.-% C, eine Menge von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% Si, eine Menge von 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% Mn, eine Menge von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,03 Gew.-% P, eine Menge von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,01 Gew.-% S, eine Menge von 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% Cr, eine Menge von 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% Ti, eine Menge von 0,001 Gew.-% bis 0,005 Gew.-% B, der Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen aufweisen.
Die Stahlbramme für das Warmwalzen wird einem Wiedererwärmungsvorgang unterzogen. Beim Wiedererwärmen der Stahlbramme werden die beim Gießen geseigerten Bestandteile wiederverwendet, indem die durch einen Stranggussvorgang erzielte Stahlbramme bei einer bestimmten Temperatur wiedererwärmt wird. Die Brammenwiedererwärmungstemperatur (SRT) kann zum Beispiel 1200 °C bis 1400 °C betragen. Wenn die SRT weniger als 1200 °C beträgt, werden die entmischten Komponenten während des Gießens möglicherweise nicht ausreichend wiederverwendet, so dass es schwierig sein kann, einen großen Homogenisierungseffekt von Legierungselementen zu beobachten. Auch ein großer Lösungseffekt von Ti kann schwer zu beobachten sein. Obwohl eine höhere SRT für die Homogenisierung vorteilhaft ist, ist es bei einer SRT über 1400 °C schwierig, die Festigkeit eines Stahlblechs aufgrund einer Zunahme der Austenitkorngröße zu gewährleisten, und die Herstellungskosten des Stahlblechs können aufgrund eines übermäßigen Erwärmungsvorgangs steigen.
Beim Warmwalzen einer Stahlbramme S210 wird die wiedererwärmte Stahlbramme bei einer bestimmten Fertigstellungstemperatur (FDT) warmgewalzt. Die FDT kann zum Beispiel 880 °C bis 950 °C betragen. Wenn die FDT unter 880 °C liegt, kann es schwierig sein, die Verarbeitbarkeit eines Stahlblechs zu gewährleisten, da aufgrund des anormalen Walzens von Bereichen ein Zweifach-Korn-Gefüge auftritt und die Verarbeitbarkeit des Stahlblechs aufgrund ungleichmäßiger Mikrogefüge verringert wird, außerdem kann es aufgrund eines schnellen Phasenwechsels zu einem Massenfluss während des Warmwalzens kommen. Wenn die FDT 950 °C überschreitet, können die Austenitkörner grob werden. Außerdem werden die TiC-Ausscheidungen grob, und die Leistungsfähigkeit eines Heißpressteils kann abnehmen.
Beim Kühl-/Wickelvorgang S220 wird das warmgewalzte Stahlblech auf eine bestimmte Wickeltemperatur (CT) abgekühlt, um gewickelt zu werden. Die CT beträgt zum Beispiel 550 °C bis 800 °C. Die CT wirkt sich auf die Umverteilung von C aus, und, wenn die CT unter 550 °C liegt, kann der Niedertemperatur-Phasenanteil aufgrund von Unterkühlung zunehmen, kann eine Walzbelastung während des Kaltwalzens größer werden und kann die Duktilität des Stahlblechs schnell abnehmen. Andererseits kann es bei einer CT über 800 °C zu einer Verschlechterung der Formbarkeit und der Festigkeit des Stahlblechs aufgrund eines anormalen oder übermäßigen Kornwachstums kommen.
Beim Kaltwalzvorgang S230 wird das gewickelte Stahlblech zum Beizen abgewickelt und dann kaltgewalzt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Beizen durchgeführt, um den Zunder des gewickelten Stahlblechs zu entfernen, d.h. den Zunder eines warmgewalzten Coils, das durch den oben beschriebenen Warmwalzvorgang hergestellt wurde.
Bei der Glühwärmebehandlung S240 wird das kaltgewalzte Stahlblech einer Glühwärmebehandlung bei einer Temperatur von 700 °C oder mehr unterzogen. Die Glühwärmebehandlung weist beispielsweise eine Erwärmung des kaltgewalzten Stahlblechs und eine Abkühlung des erwärmten kaltgewalzten Stahlblechs mit einer bestimmten Abkühlrate auf.
Der Vorgang der Schmelztauchbeschichtung S250 ist ein Vorgang zum Ausbilden einer Beschichtung auf dem geglühten, wärmebehandelten Stahlblech. Zum Beispiel kann im Schmelztauchvorgang S250 eine Al-Si-Beschichtungsschicht auf dem geglühten, wärmebehandelten Stahlblech, d.h. dem Stahlblech, gebildet werden.
Im Detail kann das Stahlblech beim Schmelztauchvorgang S250 in ein Schmelztauchbad getaucht werden, das eine Menge von 8 Gew.-% bis 12 Gew.-% Si und im Überschuss AI aufweist. Zu diesem Zeitpunkt kann das Schmelztauchbad eine Temperatur von 400 °C bis 700 °C haben. Die Beschichtungsschicht kann durch Beschichten mit 40 g/m² bis 200 g/m² auf beiden Oberflächen des Stahlblechs ausgebildet werden.
Der Erwärmungsvorgang 120 ist ein Vorgang zum Erwärmen des Stahlblechs, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet wird. Genauer gesagt ist der Erwärmungsvorgang 120 ein Vorgang zum Ausbilden einer ersten Legierungsschicht durch Erwärmen des Stahlblechs, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist.
Im Erwärmungsvorgang S120 können eine Erwärmungszeitdauer und eine Erwärmungstemperatur zum Erwärmen des Stahlblechs, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, die folgende Gleichung erfüllen. $In (t) = α + (β / (R \times T))$
wobei t die Erwärmungszeitdauer, α einen Korrekturfaktor gemäß einer Beschichtungsmenge, β einen Korrekturfaktor gemäß einem Gehalt an Si in der Beschichtungsschicht, R die Gaskonstante und T die Erwärmungstemperatur bezeichnet. In der obigen Gleichung bedeutet die Erwärmungstemperatur T eine absolute Temperatur.
In dem Verfahren zur Herstellung eines Rohlings zum Heißpressen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann der Korrekturfaktor gemäß der Beschichtungsmenge einen Wert von -31,09 bis -10,36 haben, da die Beschichtungsmenge der auf dem Stahlblech ausgebildeten Al-Si-Beschichtungsschicht 40 g/m² bis 200 g/m² betragen kann.
Darüber hinaus kann β einen Wert von 84752,2 J/mol bis 254256,5 J/mol haben, wenn man den Si-Gehalt in der Al-Si-Beschichtungsschicht und die Aktivierungsenergie von Si berücksichtigt.
Zum Beispiel kann in dem Erwärmungsvorgang S120 das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, auf die Erwärmungstemperatur T erwärmt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die erste Temperatur 540 °C bis 600 °C betragen. Wenn die erste Temperatur unter 540 °C liegt, kann sich die Zeit, die für das Legieren zumindest eines Teils des Stahlblechs und der Al-Si-Beschichtungsschicht erforderlich ist, verlängern, so dass bei dem Vorgang Verluste auftreten können. Übersteigt die erste Temperatur hingegen 600 °C, so bildet sich bei der Herstellung eines nachfolgend beschriebenen Heißpressteiles eine flüssige Phase an der Oberfläche eines Rohlings, was zu einem Festfressen der Form führen kann.
Beispielsweise kann im Erwärmungsvorgang S120 das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, während einer Erwärmungszeitdauer t erwärmt werden. Zum Beispiel kann im Erwärmungsvorgang S120 das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, während einer ersten Zeitdauer erwärmt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die erste Zeitdauer 10 Minuten bis 120 Minuten betragen. Im Detail, wenn die erste Temperatur 540 °C beträgt, kann die erste Zeitdauer mehr als 60 Minuten und weniger als 120 Minuten betragen. Wenn die erste Temperatur 600 °C beträgt, kann die erste Zeitdauer mehr als oder gleich 10 Minuten und weniger als 60 Minuten betragen. Beträgt die erste Zeitdauer weniger als 10 Minuten, kann die Al-Si-Beschichtungsschicht nicht vollständig legiert werden. Übersteigt die erste Zeitdauer hingegen 120 Minuten, kann die Produktivität eines Heißpressteils aufgrund einer zu langen Erwärmungszeitdauer sinken.
Im Erwärmungsvorgang S120, wenn die erste Temperatur 540 °C beträgt, kann eine Mindestzeitdauer, die zum vollständigen Legieren der Al-Si-Beschichtungsschicht erforderlich ist, in etwa 60 Minuten betragen. Das heißt, dass im Erwärmungsvorgang S120 eine vollständige Legierungsschicht nur dann gebildet werden kann, wenn das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, in etwa 60 Minuten oder länger auf 540 °C erwärmt wird. Dementsprechend kann, wenn die erste Temperatur höher als 540 °C ist, die Mindestzeitdauer, die für das Ausbilden der vollständigen Legierungsschicht erforderlich ist, weniger als 60 Minuten betragen, und die kann Mindestzeitdauer zwischen 10 Minuten und 60 Minuten betragen.
Außerdem kann im Erwärmungsvorgang S120, wenn die erste Temperatur 600 °C beträgt, die Mindestzeitdauer, die für die vollständige Legierung der Al-Si-Beschichtungsschicht erforderlich ist, in etwa 10 Minuten betragen. Das heißt, im Erwärmungsvorgang S120 kann die vollständige Legierungsschicht nur dann ausgebildet werden, wenn das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, in etwa 10 Minuten oder länger auf eine Temperatur von 600 °C erwärmt wird. Dementsprechend kann, wenn die erste Temperatur weniger als 600 °C beträgt, die Mindestzeitdauer, die für das Ausbilden der gesamten Legierungsschicht erforderlich ist, mehr als 10 Minuten betragen, und die Mindestzeitdauer kann zwischen 10 Minuten und 60 Minuten betragen.
4 ist ein Diagramm, das einen Abschnitt zeigt, in dem ein Stahlblech und eine Beschichtungsschicht in einem Verfahren zur Herstellung eines Rohlings für das Heißpressen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform legiert werden. Im Detail ist 4 ein Diagramm, das einen Abschnitt zeigt, in dem in einem Diagramm eine Beschichtungsschicht legiert wird, das eine Erwärmungszeit gemäß einer Erwärmungstemperatur zeigt, die eine Gleichung erfüllt.
Wie oben beschrieben, kann im Erwärmungsvorgang S120 das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, bei der ersten Temperatur für die erste Zeitdauer erwärmt werden, so dass zumindest ein Teil des Stahlblechs und der Al-Si-Beschichtungsschicht legiert werden kann und die vollständige Legierungsschicht gebildet werden kann.
Dementsprechend kann in einem Fall, der einem Abschnitt A von 4 entspricht, zumindest ein Teil des Stahlblechs und der Al-Si-Beschichtungsschicht ineinander diffundieren, um eine erste Legierungsschicht auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt kann die ausgebildete erste Legierungsschicht als eine einzige Schicht bereitgestellt werden. Die erste Legierungsschicht kann zum Beispiel aus einer FeAlSi-Legierung gebildet sein. Beispielsweise kann die Al-Si-Beschichtungsschicht nicht auf dem Stahlblech verbleiben, und zumindest ein Teil des Stahlblechs und die vollständige Al-Si-Beschichtungsschicht können legiert werden.
Danach kann ein Rohling-Formungsvorgang durchgeführt werden. Der Rohling-Formungsvorgang kann ein Vorgang sein, bei dem ein Rohling durch Schneiden des Stahlblechs geformt wird, auf dem die erste Legierungsschicht ausgebildet ist. Beim Rohling-Formungsvorgang kann ein Rohling durch Schneiden des Stahlblechs, auf dem die erste Legierungsschicht geformt ist, in eine gewünschte Form gemäß einem Zweck geformt werden.
Zum Beispiel kann der Rohling-Formungsvorgang vor dem Erwärmungsvorgang S120 durchgeführt werden. Zum Beispiel kann nach dem Formen eines Rohlings durch Schneiden des Stahlblechs, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, der Erwärmungsvorgang S120 zum Erwärmen des geformten Rohlings durchgeführt werden.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Rohlings zum Heißpressen, der unter Verwendung eines Verfahrens zur Herstellung eines Rohlings zum Heißpressen hergestellt wurde, bei dem ein Erwärmungsvorgang S120 ausgelassen wird.
Unter Bezugnahme auf 1 und 5 kann der Rohling zum Heißpressen, der unter Verwendung des Verfahrens zur Herstellung eines Rohlings zum Heißpressen einschließlich des Erwärmungsvorgangs S120 hergestellt wurde, das Stahlblech 100 und die erste Legierungsschicht 200 auf dem Stahlblech 100 aufweisen. Die erste Legierungsschicht 200 kann durch Legieren des Stahlblechs 100 und der Al-Si-Beschichtungsschicht auf dem Stahlblech 100 ausgebildet werden. Im Detail können das Stahlblech 100 und die Al-Si-Beschichtungsschicht auf dem Stahlblech 100 für eine erste Zeitdauer auf die erste Temperatur erwärmt werden, so dass das Stahlblech 100 und die Al-Si-Beschichtungsschicht legiert werden können, um die erste Legierungsschicht 200 auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Al-Si-Beschichtungsschicht nicht auf dem Stahlblech 100 verbleiben, und zumindest ein Teil des Stahlblechs 100 und die vollständige Al-Si-Beschichtungsschicht können legiert werden.
Der Rohling zum Heißpressen, der unter Verwendung des Verfahrens zur Herstellung eines Rohlings zum Heißpressen hergestellt wird, bei dem der Erwärmungsvorgang S120 ausgelassen wird, kann das Stahlblech 100, eine erste Legierungsschicht 200' auf dem Stahlblech 100 und eine Al-Si-Beschichtungsschicht 250' auf der ersten Legierungsschicht 200' aufweisen.
Dementsprechend kann in dem Rohling zum Heißpressen, bei dem der Erwärmungsvorgang S120 durchgeführt wird, eine gesamte auf dem Stahlblech 100 ausgebildete Al-Si-Beschichtungsschicht legiert werden, um die erste Legierungsschicht 200 auszubilden. Bei dem Rohling für das Heißpressen, bei dem der Erwärmungsvorgang S120 nicht durchgeführt wird, kann jedoch ein Teil der Al-Si-Beschichtungsschicht auf dem Stahlblech 100 verbleiben.
Da die gesamte Al-Si-Beschichtungsschicht, die auf dem Rohling für das Heißpressen gebildet wurde, an dem der Erwärmungsvorgang S120 durchgeführt wurde, legiert wird, um die erste Legierungsschicht 200 auszubilden, kann daher das Eintreten von Wasserstoff aufgrund des Ausbildens einer flüssigen Al-Si-Phase an der Oberfläche des Rohlings für das Heißpressen in einem Austenitisierungsvorgang aufgrund einer Hochtemperatur-Wärmebehandlung und eines Formfressens verhindert oder minimiert werden.
6 ist eine Querschnittsansicht eines Heißpressteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf 6 kann ein Heißpressteil gemäß einer Ausführungsform das Stahlblech 100 und eine zweite Legierungsschicht 300 auf dem Stahlblech 100 aufweisen, die eine erste Schicht 310, eine zweite Schicht 320 und eine dritte Schicht 330 aufweist, die aufeinandergestapelt sind.
Die zweite Legierungsschicht 300 kann auf zumindest einer Oberfläche des Stahlblechs 100 ausgebildet werden und kann AI aufweisen. Die zweite Legierungsschicht 300 kann die erste Schicht 310, die zweite Schicht 320 und die dritte Schicht 330 aufweisen, die aufeinander auf dem Stahlblech 100 gestapelt sind. Die dritte Schicht 330 kann eine FeAl-Phase aufweisen.
Die erste Schicht 310 kann legiertes Fe, AI und Si aufweisen. Zum Beispiel kann die erste Schicht 310 eine α-Fe-Phase aufweisen.
Die zweite Schicht 320 kann eine Fe₂Al₅-Phase aufweisen. Beispielsweise kann der Flächenanteil der zweiten Schicht 320 in Bezug auf die zweite Legierungsschicht 300 größer als 0 % und kleiner als oder gleich 33 % sein. Wenn der Flächenanteil der zweiten Schicht 320 in Bezug auf die zweite Legierungsschicht 300 33 % übersteigt, können die Schälfestigkeit und die Wasserstoffversprödung eines durch ein Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils hergestellten Heißpressteils verringert sein.
Die erste Schicht 310 kann eine Härte von 200 Hv bis 800 Hv haben, die zweite Schicht 320 kann eine Härte von 700 Hv bis 1200 Hv haben, und die dritte Schicht 330 kann eine Härte von 200 Hv bis 800 Hv haben.
Das Heißpressteil kann zum Beispiel eine Oberflächenschicht auf der zweiten Legierungsschicht 300 aufweisen. Die Oberflächenschicht ist eine Schicht, die mehr als oder gleich 80 Gew.-% AI aufweist, und kann verhindern, dass das Stahlblech 100 oxidiert wird. Zum Beispiel kann eine durchschnittliche Dicke der Oberflächenschicht auf dem Stahlblech 100 100 nm bis 200 nm betragen.
7 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt.
Unter Bezugnahme auf 7 kann ein Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils gemäß einer Ausführungsform einen Erwärmungsvorgang S310, einen Rohling-Formungsvorgang S320, einen Schrittweise-Erwärmungsvorgang S330, einen Durchwärmungsvorgang S340, einen Transfervorgang S350, einen Formungsvorgang S360 und einen Abkühlvorgang S370 aufweisen.
Der Erwärmungsvorgang S310 ist ein Vorgang zum Erwärmen eines Stahlblechs, auf dem eine Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist. Im Detail handelt es sich bei dem Erwärmungsvorgang S310 um einen Vorgang zum Ausbilden einer ersten Legierungsschicht durch Erwärmen des Stahlblechs, auf der die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt kann das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, durch den Warmwalzvorgang einer Stahlbramme S210, den Abkühl-/Wickelvorgang S220, den Kaltwalzvorgang S230, den Glühwärmebehandlungsvorgang S240 und den Schmelztauchbeschichtungsvorgang S250 hergestellt werden.
Im Erwärmungsvorgang S310 können eine Erwärmungszeitdauer und eine Erwärmungstemperatur zum Erwärmen des Stahlblechs, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, die folgende Gleichung erfüllen. $In (t) = α + (β/ (R \times T))$
wobei t die Erwärmungszeitdauer, α einen Korrekturfaktor gemäß einer Beschichtungsmenge, β einen Korrekturfaktor gemäß einem Si-Gehalt in der Beschichtungsschicht, R die Gaskonstante und T die Erwärmungstemperatur bezeichnet. In der obigen Gleichung bedeutet die Erwärmungstemperatur T eine absolute Temperatur.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann der Korrekturfaktor gemäß der Beschichtungsmenge einen Wert von -31,09 bis -10,36 haben, da die Beschichtungsmenge der auf dem Stahlblech gebildeten Al-Si-Beschichtungsschicht 40 g/m² bis 200 g/m² betragen kann.
Darüber hinaus kann β einen Wert von 84752,2 J/mol bis 254256,5 J/mol haben, wenn man den Si-Gehalt in der Al-Si-Beschichtungsschicht und die Aktivierungsenergie von Si berücksichtigt.
Zum Beispiel kann im Erwärmungsvorgang S310 das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, auf die Erwärmungstemperatur T erwärmt werden. Beispielsweise kann das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet wird, im Erwärmungsvorgang S310 auf eine erste Temperatur erwärmt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die erste Temperatur 540 °C bis 600 °C betragen. Wenn die erste Temperatur unter 540 °C liegt, kann sich die Zeitdauer, die für das Legieren zumindest eines Teils des Stahlblechs und der Al-Si-Beschichtungsschicht erforderlich ist, verlängern, so dass es bei dem Vorgang zu Verlusten kommen kann. Andererseits kann sich bei einer ersten Temperatur von über 600 °C bei der Herstellung eines Heißpressteils eine flüssige Phase an der Oberfläche eines Rohlings bilden, was ein Problem beim Festfressen der Form verursachen kann.
Zum Beispiel kann im Erwärmungsvorgang S310 das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, während einer Erwärmungszeitdauer t erwärmt werden. Zum Beispiel kann im Erwärmungsvorgang S310 das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, während einer ersten Zeitdauer erwärmt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die erste Zeitdauer 10 bis 120 Minuten aufweisen. Wenn die erste Temperatur 540 °C beträgt, kann die erste Zeitdauer mehr als 60 Minuten und weniger als 120 Minuten betragen. Wenn die erste Temperatur 600 °C beträgt, kann die erste Zeitdauer mehr als oder gleich 10 Minuten und weniger als 60 Minuten betragen. Beträgt die erste Zeitdauer weniger als 10 Minuten, kann die Al-Si-Beschichtungsschicht nicht vollständig legiert sein. Übersteigt die erste Zeitdauer hingegen 120 Minuten, kann die Produktivität eines Heißpressteils aufgrund einer zu langen Erwärmungszeitdauer sinken.
Im Erwärmungsvorgang S310, wenn die erste Temperatur 540 °C beträgt, kann eine Mindestzeitdauer, die für eine vollständige Legierung der Al-Si-Beschichtungsschicht erforderlich ist, in etwa 60 Minuten betragen. Das heißt, dass im Erwärmungsvorgang S310 eine vollständige Legierungsschicht nur dann gebildet werden kann, wenn das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, in etwa 60 Minuten oder länger auf 540 °C erwärmt wird. Dementsprechend kann, wenn die erste Temperatur höher als 540 °C ist, die Mindestzeitdauer, die zum Ausbilden der gesamten Legierungsschicht erforderlich ist, weniger als 60 Minuten betragen, und die Mindestzeitdauer kann zwischen 10 Minuten und 60 Minuten liegen.
Außerdem kann im Erwärmungsvorgang S310, wenn die erste Temperatur 600 °C beträgt, die für die vollständige Legierungsbildung der Al-Si-Beschichtungsschicht erforderliche Mindestzeitdauer in etwa 10 Minuten betragen. Das heißt, im Erwärmungsvorgang S310 kann die vollständige Legierungsschicht nur dann ausgebildet werden, wenn das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, in etwa 10 Minuten oder länger auf 600 °C erwärmt wird. Dementsprechend kann, wenn die erste Temperatur weniger als 600 °C beträgt, die Mindestzeitdauer für das ausbilden der vollständigen Legierungsschicht mehr als 10 Minuten betragen, und die Mindestzeitdauer kann zwischen 10 Minuten und 60 Minuten liegen.
Der Rohling-Formungsvorgang S320 kann ein Vorgang zum Formen eines Rohlings durch Schneiden des Stahlblechs sein, auf dem die erste Legierungsschicht geformt ist. Bei dem Rohling-Formungsvorgang S320 kann ein Rohling durch Schneiden des Stahlblechs, auf dem die erste Legierungsschicht geformt ist, in eine gewünschte Form gemäß einem Zweck geformt werden.
Der Rohling-Formungsvorgang kann beispielsweise auch vor dem Erwärmungsvorgang S310 durchgeführt werden. Zum Beispiel kann nach dem Formen eines Rohlings durch Schneiden des Stahlblechs, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, der Erwärmungsvorgang S310 zum Erwärmen des geformten Rohlings durchgeführt werden.
Der schrittweise Erwärmungsvorgang S330 kann ein Vorgang sein, bei dem ein Rohling schrittweise erwärmt wird, und der Durchwärmungsvorgang S340 kann ein Vorgang sein, bei dem der schrittweise erwärmte Rohling bei einer einheitlichen Temperatur durchwärmt wird. Beim Schrittweise-Erwärmungsvorgang S330 kann die Temperatur des Rohlings schrittweise erhöht werden, während er eine Mehrzahl von Abschnitten in einem Erwärmungsofen durchläuft. Es kann eine Mehrzahl von Abschnitten geben, in denen der schrittweise Erwärmungsvorgang S330 durchgeführt wird, und zwar unter der Mehrzahl von Abschnitten, die in dem Erwärmungsofen vorgesehen sind, und die Temperatur wird für jeden Abschnitt so eingestellt, dass sie in einer Richtung von einem Einlass des Erwärmungsofens, in den der Rohling eingeführt wird, zu einem Auslass des Erwärmungsofens ansteigt, aus dem der Rohling ausgegeben wird, und somit kann die Temperatur des Rohlings schrittweise erhöht werden. Nach dem Schrittweise-Erwärmungsvorgang S330 kann der Durchwärmungsvorgang S340 durchgeführt werden. Im Durchwärmungsvorgang S340 kann der schrittweise erwärmte Rohling wärmebehandelt werden, während er einen Abschnitt des Erwärmungsofens durchläuft, der auf eine Temperatur von Ac3 bis 1000 °C eingestellt ist. Vorzugsweise kann der schrittweise erwärmte Rohling im Durchwärmungsvorgang S340 bei einer Temperatur von 930 °C bis 1000 °C durchwärmt werden. Noch weiter bevorzugt kann der schrittweise erwärmte Rohling in dem Durchwärmungsvorgang S340 bei einer Temperatur von 950 °C bis 1000 °C durchwärmt werden. Unter der Mehrzahl von Abschnitten des Erwärmungsofens kann sich auch zumindest ein Abschnitt befinden, in dem der Durchwärmungsvorgang S340 durchgeführt wird.
8 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Erwärmungsofens mit einer Mehrzahl von Abschnitten in einem Schrittweise-Erwärmungsvorgang und einem Durchwärmungsvorgang in einem Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf 8 kann der Erwärmungsofen gemäß einer Ausführungsform eine Mehrzahl von Abschnitten mit unterschiedlichen Temperaturbereichen aufweisen. Im Detail kann der Erwärmungsofen einen ersten Abschnitt P₁ mit einem ersten Temperaturbereich T₁, einen zweiten Abschnitt P₂ mit einem zweiten Temperaturbereich T₂, einen dritten Abschnitt P₃ mit einem dritten Temperaturbereich T₃, einen vierten Abschnitt P₄ mit einem vierten Temperaturbereich T₄, einen fünften Abschnitt P₅ mit einem fünften Temperaturbereich T₅, einen sechsten Abschnitt P₆ mit einem sechsten Temperaturbereich T₆ und einen siebten Abschnitt P₇ mit einem siebten Temperaturbereich T₇ aufweisen.
Zum Beispiel kann ein Rohling im Schrittweise-Erwärmungsvorgang S330 in Phasen erwärmt werden, während er eine Mehrzahl von Abschnitten (zum Beispiel den ersten Abschnitt P₁ bis zum vierten Abschnitt P₄) durchläuft, die im Erwärmungsofen definiert sind. Darüber hinaus kann der im ersten Abschnitt P₁ bis zum vierten Abschnitt P₄ schrittweise erwärmte Rohling im Durchwärmungsvorgang S340 im fünften Abschnitt P₅ bis zum siebten Abschnitt P₇ durchwärmt werden.
Der erste bis siebte Abschnitt P₁ bis P₇ können nacheinander im Erwärmungsofen angeordnet sein. Der erste Abschnitt P₁ mit dem ersten Temperaturbereich T₁ kann sich benachbart zu einem Einlass des Erwärmungsofens befinden, in den der Rohling eingeführt wird, und der siebte Abschnitt P₇ mit dem siebten Temperaturbereich T₇ kann sich benachbart zu einem Auslass des Erwärmungsofens befinden, aus dem der Rohling ausgegeben wird. Dementsprechend kann der erste Abschnitt P₁ mit dem ersten Temperaturbereich T₁ ein erster Abschnitt des Erwärmungsofens sein und kann der siebte Abschnitt P₇ mit dem siebten Temperaturbereich T₇ ein letzter Abschnitt des Erwärmungsofens sein. Der fünfte Abschnitt P₅, der sechste Abschnitt P₆ und der siebte Abschnitt P₇ unter der Mehrzahl von Abschnitten des Erwärmungsofens müssen keine Abschnitte sein, in denen ein schrittweises Erwärmen durchgeführt wird, sondern eher Abschnitte, in denen ein Durchwärmen durchgeführt wird.
Die Temperaturen der Mehrzahl von Abschnitten des Erwärmungsofens, z.B. die Temperaturen des ersten bis siebten Abschnitts P₁ bis P₇, können in einer Richtung vom Einlass des Erwärmungsofens, in den der Rohling eingeführt wird, zum Auslass des Erwärmungsofens, aus dem der Rohling ausgegeben wird, ansteigen. Die Temperaturen des fünften Abschnitts P₅, des sechsten Abschnitts P₆ und des siebten Abschnitts P₇ können jedoch gleich sein. Auch kann der Temperaturunterschied zwischen zwei benachbarten Abschnitten unter der Mehrzahl von Abschnitten im Erwärmungsofen größer als 0 °C und kleiner oder gleich 100 °C sein. Beispielsweise kann der Temperaturunterschied zwischen dem ersten Abschnitt P₁ und dem zweiten Abschnitt P₂ größer als 0 °C und kleiner als oder gleich 100 °C sein.
Der erste Temperaturbereich T₁ des ersten Abschnitts P₁ kann zum Beispiel 840 °C bis 860 °C oder 835 °C bis 865 °C betragen. Der zweite Temperaturbereich T₂ des zweiten Abschnitts P₂ kann zwischen 870 °C und 890 °C oder zwischen 865 °C und 895 °C liegen. Der dritte Temperaturbereich T₃ des dritten Abschnitts P₃ kann 900 °C bis 920 °C oder 895 °C bis 925 °C betragen. Der vierte Temperaturbereich T₄ des vierten Abschnitts P₄ kann zwischen 920 °C und 940 °C oder zwischen 915 °C und 945 °C liegen. Der fünfte Temperaturbereich T₅ des fünften Abschnitts P₅ kann Ac3 bis 1000 °C betragen. Vorzugsweise kann der fünfte Temperaturbereich T₅ des fünften Abschnitts P₅ 930 °C oder mehr und 1000 °C oder weniger betragen. Noch weiter bevorzugt ist es, wenn der fünfte Temperaturbereich T₅ des fünften Abschnitts P₅ 950 °C oder mehr und 1000 °C oder weniger beträgt. Der sechste Temperaturbereich T₆ des sechsten Abschnitts P₆ und der siebte Temperaturbereich T₇ des siebten Abschnitts P₇ können mit dem fünften Temperaturbereich T₅ des fünften Abschnitts P₅ identisch sein.
Obwohl 8 zeigt, dass der Erwärmungsofen gemäß einer Ausführungsform sieben Abschnitte mit voneinander verschiedenen Temperaturbereichen aufweist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Der Erwärmungsofen kann auch fünf, sechs oder acht Abschnitte mit unterschiedlichen Temperaturbereichen aufweisen.
Der Durchwärmungsvorgang S340 kann im letzten Abschnitt der Mehrzahl von Abschnitten des Erwärmungsofens durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Durchwärmungsvorgang S340 im fünften Abschnitt P₅, im sechsten Abschnitt P₆ und im siebten Abschnitt P₇ des Erwärmungsofens durchgeführt werden. Wenn mehrere Abschnitte im Erwärmungsofen vorhanden sind und ein Abschnitt sehr lang ist, kann es zu einem Problem kommen, z.B. zu einer Temperaturänderung innerhalb des Abschnitts. Dementsprechend kann der Abschnitt, in dem der Durchwärmungsvorgang S340 durchgeführt wird, in den fünften Abschnitt P₅, den sechsten Abschnitt P₆ und den siebten Abschnitt P₇ unterteilt werden, und der fünfte Abschnitt P₅, der sechste Abschnitt P₆ und der siebte Abschnitt P₇ können denselben Temperaturbereich im Erwärmungsofen haben.
Im Durchwärmungsvorgang S340 kann der schrittweise erwärmte Rohling bei einer Temperatur von Ac3 bis 1000 °C durchwärmt werden. Vorzugsweise kann der schrittweise erwärmte Rohling während des Durchwärmungsvorgangs S340 bei einer Temperatur von 930 °C bis 1000 °C durchwärmt werden. Noch weiter bevorzugt kann der schrittweise erwärmte Rohling im Durchwärmungsvorgang S340 bei einer Temperatur von 950 °C bis 1000 °C durchwärmt werden.
Beispielsweise kann das Verhältnis zwischen der Länge D₁ eines Abschnitts zum schrittweisen Erwärmen des Rohlings und der Länge D₂ eines Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings 1:1 bis 4:1 betragen. Genauer gesagt kann das Verhältnis zwischen der Summe der Längen des ersten Abschnitts P₁ bis zum vierten Abschnitt P₄, die Abschnitte zum schrittweisen Erwärmen des Rohlings sind, und der Summe der Längen des fünften Abschnitts P₅ bis zum siebten Abschnitt P₇, die Abschnitte zum Durchwärmen des Rohlings sind, 1:1 bis 4:1 betragen. Wenn die Länge des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings zunimmt, so dass das Verhältnis zwischen der Länge D₁ des Abschnitts zum schrittweisen Erwärmen des Rohlings und der Länge D₂ des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings größer als 1:1 ist, wird in dem Durchwärmungsabschnitt eine Austenitstruktur (FCC) erzeugt, die die Menge des in den Rohling eingedrungenen Wasserstoffs erhöhen kann, wodurch das Risiko eines verzögerten Bruchs steigt. Wenn die Länge des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings abnimmt, so dass das Verhältnis zwischen der Länge D₁ des Abschnitts zum schrittweisen Erwärmen des Rohlings und der Länge D₂ des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings weniger als 4:1 beträgt, werden keine ausreichenden Abschnitte (Zeiträume) zum Durchwärmen sichergestellt, und somit kann die Festigkeit eines durch das Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils hergestellten Teils ungleichmäßig sein.
Beispielsweise kann die Länge des Abschnitts zur Durchführung des Durchwärmungsvorgangs S340 unter der Mehrzahl von Abschnitten, die im Erwärmungsofen vorgesehen sind, 20 % bis 50 % der Gesamtlänge des Erwärmungsofens betragen. Darüber hinaus können bei dem Schrittweise-Erwärmungsvorgang S330 und dem Durchwärmungsvorgang S340 zumindest zwei Rohlinge mit unterschiedlichen Dicken gleichzeitig in den Erwärmungsofen eingebracht werden.
Der Rohling kann beispielsweise 180 Sekunden bis 360 Sekunden im Erwärmungsofen verbleiben. Das heißt, die Zeitdauer für das schrittweise Erwärmen des Rohlings und das Durchwärmen des Rohlings kann 180 Sekunden bis 360 Sekunden betragen. Wenn die Verweildauer des Rohlings im Erwärmungsofen weniger als 180 Sekunden beträgt, kann es für den Rohling schwierig sein, bei einer gewünschten Temperatur ausreichend durchwärmt zu werden. Wenn die Verweildauer des Rohlings im Erwärmungsofen mehr als 360 Sekunden beträgt, steigt auch die Menge des in den Rohling eingedrungenen Wasserstoffs, was zu einem erhöhten Risiko eines verzögerten Bruchs und einer Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit nach einem Heißpressvorgang führt.
Der Transfervorgang S350 ist ein Vorgang, bei dem der erwärmte (oder durchwärmte) Rohling vom Erwärmungsofen zu einer Pressform transferiert wird. Beim Transfervorgang S350 kann der erwärmte (oder durchwärmte) Rohling 10 bis 15 Sekunden lang luftgekühlt werden.
Der Formgebungsvorgang S360 ist ein Vorgang zum Formen eines Formkörpers durch Heißpressen des transferierten Rohlings. Der Kühlvorgang S370 ist ein Vorgang zum Kühlen des geformten Formkörpers.
Ein Endprodukt kann durch Kühlen des Formkörpers zur gleichen Zeit wie das Formen des Formkörpers in eine finale Teileform gebildet werden. In der Pressform kann ein Kühlkanal vorgesehen sein, durch den ein Kühlmittel zirkuliert. Der erwärmte Rohling kann durch die Zirkulation des Kühlmittels, das durch den Kühlkanal in der Pressform zugeführt wird, schnell abgekühlt werden. In diesem Zusammenhang kann der Rohling gepresst und schnell abgekühlt werden, während die Pressform geschlossen ist, um ein Rückfederungsphänomen zu verhindern und die gewünschte Form des Blechmaterials zu erhalten. Beim Pressen und Abkühlen des erwärmten Rohlings kann dieser mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von zumindest 10 °C/s auf eine Martensit-Endtemperatur abgekühlt werden. Der Rohling kann für 3 bis 20 Sekunden in der Pressform gehalten werden. Beträgt die Verweildauer des Rohlings in der Pressform weniger als 3 Sekunden, wird das Material nicht ausreichend abgekühlt, so dass die Temperaturschwankungen der einzelnen Teile aufgrund von Restwärme die Versprödungsqualität beeinträchtigen können. Da außerdem keine ausreichende Menge an Martensit ausgebildet wird, sind die mechanischen Eigenschaften möglicherweise nicht gewährleistet. Andererseits kann sich die Verweildauer des Rohlings in der Pressform auf mehr als 20 Sekunden erhöhen, was zu einer geringeren Produktivität führt.
9 ist ein Diagramm, das einen Querschnitt eines Teils zeigt, das unter Verwendung eines Verfahrens zur Herstellung eines Heißpressteils hergestellt wurde, bei dem der Erwärmungsvorgang S310 ausgelassen wird.
Unter Bezugnahme auf 6 und 9 kann das Heißpressteil, das unter Verwendung des Verfahrens zur Herstellung eines Heißpressteils hergestellt wird, in dem der Erwärmungsvorgang S310 enthalten ist, die zweite Legierungsschicht 300 aufweisen, und die zweite Legierungsschicht 300 kann die erste Schicht 310, die zweite Schicht 320 und die dritte Schicht 330 aufweisen, die aufeinander gestapelt sind. Hier kann die erste Schicht 310 α-Fe aufweisen, kann die zweite Schicht 320 Fe₂Al₅ aufweisen und kann die dritte Schicht 330 FeAl aufweisen.
Das mit einem Verfahren hergestellte Heißpressteil, bei dem der Erwärmungsvorgang S310 ausgelassen wird, kann die zweite Legierungsschicht 300' aufweisen. Die zweite Legierungsschicht 300' des Heißpressteils, das unter Anwendung des Verfahrens hergestellt wird, bei dem der Erwärmungsvorgang S310 ausgelassen wird, kann eine erste Schicht 310', eine zweite Schicht 320', eine dritte Schicht 330' und eine vierte Schicht 340' aufweisen, die aufeinandergestapelt sind. Hier kann die erste Schicht 310' α-Fe aufweisen, kann die zweite Schicht 320' Fe₂Al₅ aufweisen, kann die dritte Schicht 330' FeAl aufweisen und kann die vierte Schicht 340' Fe₂Al₅ aufweisen.
Eine äußerste Schicht der zweiten Legierungsschicht 300, die das Heißpressteil aufweist, das unter Verwendung des Herstellungsverfahrens einschließlich des Erwärmungsvorgangs S310 hergestellt wird, ist eine FeAl-Phase, aber es kann bestätigt werden, dass eine äußerste Schicht der zweiten Legierungsschicht 300', die das Heißpressteil aufweist, die unter Verwendung des Herstellungsverfahrens hergestellt wird, bei dem der Erwärmungsvorgang S310 ausgelassen wird, eine Fe₂Al₅-Phase ist.
Dementsprechend kann, wenn der Rohling vor dem Schrittweise-Erwärmungsvorgang S330 und dem Durchwärmungsvorgang S340 vorgewärmt wird (der Erwärmungsvorgang S310), bestätigt werden, dass die Fe₂Al₅-Phase nicht in der zweiten Legierungsschicht 300 ausgebildet ist, die in einem finalen Heißpressteil vorhanden ist.
Im Vergleich zur FeAl-Phase hat die Fe₂Al₅-Phase eine höhere Rissbildungshäufigkeit und einen höheren Rissausbreitungsgrad. Wenn ein Teil gemäß einer Ausführungsform durch das Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils hergestellt wird, kann die Häufigkeit des Auftretens von Rissen gesenkt, die Ausbreitung von Rissen unterdrückt und die Schälfestigkeit des hergestellten Teils verbessert werden, da eine Fe₂Al₅-Phase, die auf der äußersten Oberfläche der zweiten Legierungsschicht 300 vorliegt, verschwindet.
Wenn der Rohling, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht auf dem beschichteten Stahl ausgebildet ist, auf die Temperatur eines Heißpressvorgangs erwärmt wird, verbleibt zumindest ein Teil der Al-Si-Beschichtungsschicht, ohne eine Legierungsschicht auszubilden, was dazu führt, dass eine flüssige Phase der Al-Si-Beschichtungsschicht gebildet wird. Da die flüssige Phase der Al-Si-Beschichtungsschicht eine schnellere Wasserstoffdiffusionsrate und eine stärkere Wasserstoffadsorption an der Oberfläche hat als eine Legierungsschicht, wurde hier Wasserstoff durch die Al-Si-Beschichtungsschicht in das Stahlblech eingeführt, was zu einem wasserstoffverzögerten Bruch führt. Darüber hinaus wurde die flüssige Phase der Al-Si-Beschichtungsschicht an die Form gesintert, was zu einer Verringerung der Produktivität führt.
10 ist ein Diagramm, das ein Gleichgewichtsdiagramm von Fe-Al zeigt.
Aus 10 ist ersichtlich, dass der Schmelzpunkt von FeAl₃ in etwa 1160 °C und der Schmelzpunkt von Fe₂Al₅ in etwa 1169 °C beträgt. Dementsprechend kann die Legierung beim Ausbilden einer FeAl-Legierung einen Schmelzpunkt haben, der höher ist als der von Al-Si (in etwa 660 °C).
Beispielsweise wird vor dem Erwärmen (schrittweises Erwärmen und Durchwärmen) eines Stahlblechs, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, für die erste Zeitdauer auf die erste Temperatur erwärmt, so dass zumindest ein Teil des Stahlblechs und der Al-Si-Beschichtungsschicht legiert werden kann, um eine erste Legierungsschicht auszubilden. Danach wird das Stahlblech, auf dem die erste Legierungsschicht ausgebildet ist, erwärmt (schrittweises Erwärmen und Durchwärmen), um ein Heißpressteil herzustellen, und somit kann ein verzögerter Wasserstoffbruch des hergestellten Teils verhindert oder minimiert werden, und gleichzeitig kann das Auftreten von Formfressen während des Vorgangs verhindert oder minimiert werden.

Nachfolgend wird die vorliegende Offenbarung anhand von Ausführungsformen näher beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen dienen jedoch dazu, die vorliegende Offenbarung näher zu erläutern, und der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Zahlreiche Modifikationen und Anpassungen sind für einen Fachmann ohne weiteres ersichtlich, ohne von Geist und Umfang abzuweichen. [Tabelle 1]

Komponente (Gew.-%)
C	Si	Mn	P	S	Cr	Ti	B
0,23	0,24	1,17	0,014	0,002	0,17	0,03	0,002

[Tabelle 2]

	Erwärmungstemperatur	Wärmedauer
Ausführungsform 1	540 °C	60 Minuten
Ausführungsform 2	600 °C	10 Minuten
Vergleichsbeispiel 1	-	-
Vergleichsbeispiel 2	540 °C	55 Minuten
Vergleichsbeispiel 3	600 °C	8 Minuten
Vergleichsbeispiel 4	480 °C	9 Stunden
Vergleichsbeispiel 5	520 °C	130 Minuten
Vergleichsbeispiel 6	500 °C	270 Minuten
Vergleichsbeispiel 7	540 °C	145 Minuten
Vergleichsbeispiel 8	570 °C	280 Minuten
Vergleichsbeispiel 9	600 °C	10 Stunden

[Tabelle 3]

Abschnitt des Erwärmungsofens	Erster Abschnitt	Zweiter Abschnitt	Dritter Abschnitt	Vierter Abschnitt	Fünfter Abschnitt	Sechster Abschnitt	Siebter Abschnitt
Länge des Erwärmungsofens	1600 mm	2800 mm	3200 mm	4400 mm	4000 mm	4000 mm	2000 mm

[Tabelle 4]

	Für jeden Abschnitt des Erwärmungsofens eingestellte Temperatur							Erwärmungsofen
Abschnitt des Erwärmungsofens	Erster Abschnitt	Zweiter Abschnitt	Dritter Abschnitt	Vierter Abschnitt	Fünfter Abschnitt	Sechster Abschnitt	Siebter Abschnitt	Erwärmungsofen
Abschnitt des Erwärmungsofens	Erster Abschnitt	Zweiter Abschnitt	Dritter Abschnitt	Vierter Abschnitt	Fünfter Abschnitt	Sechster Abschnitt	Siebter Abschnitt	Verweildauer (s)
Temperatur	820 °C	850 °C	880 °C	910 °C	950 °C	950 °C	950 °C	200

Tabelle 1 ist eine Tabelle, die die Zusammensetzung eines Stahlblechs zeigt, Tabelle 2 ist eine Tabelle, die die Erwärmungstemperaturen und die Erwärmungsdauer der Ausführungsformen 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 9 zeigt, Tabelle 3 ist eine Tabelle, die die Länge jedes Abschnitts des Erwärmungsofens zeigt, und Tabelle 4 ist eine Tabelle, die die eingestellte Temperatur für jeden Abschnitt des Erwärmungsofens und die Verweilzeit im Erwärmungsofen zeigt.
Nach dem Erwärmen eines Rohlings, auf dem eine Al-Si-Beschichtungsschicht auf einem Stahlblech mit einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 mit den Bedingungen von Tabelle 2gebildet wurde, wurde der erwärmte Rohling schrittweise erwärmt und in dem Erwärmungsofen durchwärmt, der die Bedingungen der Tabellen 3 und 4 erfüllt, um ein Heißpressteil herzustellen.
In Tabelle 2 entsprechen die Ausführungsformen 1 und 2 einem Fall, bei dem die Erwärmungstemperatur und die Erwärmungszeitdauer der Erwärmungsvorgänge S120 und S130 erfüllt waren, entspricht das Vergleichsbeispiel 1 einem Fall, bei dem die Erwärmungsvorgänge S120 und 130 nicht durchgeführt wurden, entsprechen die Vergleichsbeispiele 2 und 3 einem Fall, bei dem die Erwärmungszeitdauer der Erwärmungsvorgänge S120 und S310 nicht erfüllt war, und entsprechen die Vergleichsbeispiele 4 bis 6 einem Fall, bei dem die Erwärmungstemperatur der Erwärmungsvorgänge S120 und S310 nicht erfüllt war.
Wie in den Ausführungsformen 1 und 2 kann, wenn die Erwärmungstemperatur und die Erwärmungszeitdauer der Erwärmungsvorgänge S120 und S310 erfüllt waren, zumindest ein Teil des Stahlblechs und der auf dem Stahlblech ausgebildeten Al-Si-Beschichtungsschicht legiert werden, um eine vollständige Legierungsschicht auszubilden.
Wenn jedoch, wie in den Vergleichsbeispielen 1 bis 6, die Erwärmungsvorgänge S120 und S310 ausgelassen wurden oder die Erwärmungstemperatur und/oder die Erwärmungsdauer der Erwärmungsvorgänge S120 und S310 nicht erfüllt sind, kann die Al-Si-Beschichtungsschicht auf dem Stahlblech verbleiben.
Darüber hinaus entsprechen die Vergleichsbeispiele 7 bis 9 einem Fall, in dem die Erwärmungszeitdauer der Erwärmungsvorgänge S120 und S310 überschritten wurde. Auch in den Vergleichsbeispielen 7 bis 9 kann zumindest ein Teil des Stahlblechs und der Al-Si-Beschichtungsschicht auf dem Stahlblech zu einer vollständigen Legierungsschicht legiert werden. Allerdings kann bei den Vergleichsbeispielen 7 bis 9 die Produktivität des Heißpressteils aufgrund der zu langen Erwärmungszeitdauer sinken.
<Bewertung einer Menge von diffusionsfähigem Wasserstoff und eines wasserstoffverzögerten Bruchs>

Die thermische Desorptionsspektroskopie wurde an den Ausführungsformen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 9 durchgeführt. Im Detail wurde die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die aus dem Heißpressteil austritt, bei 350 °C oder weniger gemessen, während die Temperatur von Raumtemperatur auf 500 °C mit einer Erwärmungsrate von 20 °C/min erhöht wurde. Die Bewertung des wasserstoffverzögerten Bruchs erfolgte durch einen Vier-Punkt-Biegeversuch. Der Vier-Punkt-Biegeversuch ist ein Verfahren zur Überprüfung, ob Spannungsrisskorrosion auftritt, indem eine Spannung unterhalb der Elastizitätsgrenze an einem bestimmten Punkt einer Probe aufgebracht wird, die in einem Zustand hergestellt wurde, in dem sie einer korrosiven Umgebung ausgesetzt war. Hier bezieht sich die Spannungsrisskorrosion auf einen Riss, der auftritt, wenn Korrosion und kontinuierliche Zugspannung gleichzeitig wirken. [Tabelle 5]

	Menge von diffusionsfähigem Wasserstoff (wppm)	Wasserstoffverzögerter Bruch
Ausführungsform 1	0,376	Kein Bruch
Ausführungsform 2	0,364	Kein Bruch
Vergleichsbeispiel 1	0,923	Bruch
Vergleichsbeispiel 2	0,759	Bruch
Vergleichsbeispiel 3	0,702	Bruch
Vergleichsbeispiel 4	0,816	Bruch
Vergleichsbeispiel 5	0,768	Bruch
Vergleichsbeispiel 6	0,769	Bruch
Vergleichsbeispiel 7	0,391	Kein Bruch
Vergleichsbeispiel 8	0,403	Kein Bruch
Vergleichsbeispiel 9	0,401	Kein Bruch

Tabelle 5 ist eine Tabelle mit den Bewertungsergebnissen der Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, der von den Ausführungsformen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 9 emittiert wird, sowie den Bewertungsergebnissen des wasserstoffverzögerten Bruchs.
Unter Bezugnahme auf Tabelle 5 ist ersichtlich, dass die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die von Vergleichsbeispiel 1 abgegeben wurde, größer war als die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die von den Ausführungsformen 1 und 2 abgegeben wurde. Dementsprechend kann man erkennen, dass die Menge des von außen eintretendem Wasserstoff reduziert wurde, wenn die Erwärmungsvorgänge S120 und S310 vor dem Heißpressvorgang durchgeführt werden.
Darüber hinaus ist zu erkennen, dass die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die bei den Vergleichsbeispielen 2 und 3 (bei denen die Erwärmungszeitdauer nicht eingehalten wird) freigesetzt wurde, größer war als die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die bei den Ausführungsformen 1 und 2 freigesetzt wurde.
Darüber hinaus ist zu erkennen, dass die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die von den Vergleichsbeispielen 4 bis 6 emittiert wurde (ein Fall, in dem die Erwärmungstemperatur nicht erfüllt ist), größer war als die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die von den Ausführungsformen 1 und 2 emittiert wurde.
Es ist jedoch zu erkennen, dass die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die von den Vergleichsbeispielen 7 bis 9 emittiert wird (ein Fall, bei dem die Erwärmungstemperatur erfüllt ist, aber die Erwärmungszeitdauer 60 Minuten überschreitet), größer ist als die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die von den Ausführungsformen 1 und 2 emittiert wird, aber geringer ist als die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die von den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 emittiert wird.
Dementsprechend ist zu erkennen, dass aufgrund der Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die aus dem hergestellten Heißpressteil emittiert wurde, als die Erwärmungsvorgänge S120 und S310 vor der Durchführung des Heißpressvorgangs durchgeführt wurden, die Menge an von außen eintretendem Wasserstoff reduziert wurde.
Obwohl jedoch die Menge an diffusionsfähigem Wasserstoff, die aus dem hergestellten Heißpressteil austritt, auch dann reduziert wird, wenn das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, vor der Durchführung des Heißpressvorgangs länger als 120 Minuten auf die erste Temperatur erwärmt wird, kann die Produktivität des Heißpressteils aufgrund einer übermäßigen Erwärmungszeitdauer reduziert werden, wenn die Erwärmungszeitdauer 120 Minuten überschreitet.
Gemäß dem Auswertungsergebnis des wasserstoffverzögerten Bruchs ist der Bruch in den Ausführungsformen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 7 bis 9 zwar nicht aufgetreten, aber in den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 aufgetreten ist.
Dementsprechend wurde, wenn die Erwärmungsvorgänge S120 und S310 vor der Durchführung des Heißpressvorgangs durchgeführt werden, die Menge des von außen eintretendem Wasserstoff reduziert, und somit war die Beständigkeit gegen wasserstoffverzögerten Bruch ausgezeichnet. Daher kann die Wasserstoffversprödung des hergestellten Heißpressteils verbessert werden, wenn das Stahlblech, auf dem die Al-Si-Beschichtungsschicht ausgebildet ist, vor der Durchführung des Heißpressvorgangs für die erste Zeitdauer auf die erste Temperatur erwärmt wird.
<Bewertung der Schälwiderstandsfähigkeit>

Die Haftfestigkeit einer Legierungsschicht wurde durch einen Dolly-Test gemessen, um die Schälwiderstandsfähigkeit der Ausführungsformen 1 und 2 sowie der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 zu bewerten. Die Haftfestigkeit wurde unter den Bedingungen einer Geschwindigkeit von 0,6 MPa/s, einer Schälfläche von 20 pi, einer maximalen Belastung von 24 MPa, einer Aushärtungstemperatur von 120 °C und einer Aushärtungszeit von 20 Minuten gemessen. [Tabelle 6]

	Haftfestigkeit
Ausführungsform 1	6,29 MPa
Ausführungsform 2	6,44 MPa
Vergleichsbeispiel 1	3,44 MPa
Vergleichsbeispiel 2	4,08 MPa
Vergleichsbeispiel 3	3,34 MPa
Vergleichsbeispiel 4	3,52 MPa
Vergleichsbeispiel 5	3,79 MPa
Vergleichsbeispiel 6	3,12 MPa

Tabelle 6 ist eine Tabelle mit den Ergebnissen des Dolly-Tests der Ausführungsformen 1 und 2 sowie der Vergleichsbeispiele 1 bis 6.
Aus 6 ist ersichtlich, dass die Haftfestigkeit der Ausführungsformen 1 und 2 größer war als die der Vergleichsbeispiele 1 bis 6.
Dementsprechend ist zu erkennen, dass der Schälwiderstand des Heißpressteils, bei dem die Erwärmungsvorgänge S120 und S310 vor der Durchführung des Heißpressvorgangs durchgeführt wurden, größer war als der Schälwiderstand des Heißpressteils, bei dem die Erwärmungsvorgänge S120 und S310 ausgelassen wurden oder ein Erwärmungsvorgang durchgeführt wurde, der die Erwärmungsbedingung nicht erfüllte.
Dementsprechend kann die Schälfestigkeit des Heißpressteils, das hergestellt wird, wenn die Erwärmungsvorgänge S120 und S310 vor der Durchführung des Heißpressvorgangs durchgeführt werden, verbessert werden.
Es sollte verstanden werden, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen nur im beschreibenden Sinne und nicht zum Zwecke der Einschränkung betrachtet werden sollten. Beschreibungen von Merkmalen oder Aspekten innerhalb jeder Ausführungsform sollten typischerweise als verfügbar für andere ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Ausführungsformen angesehen werden. Während eine oder mehrere Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben wurden, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung gemäß den folgenden Ansprüchen abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 1020180095757 [0003]

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung eines Rohlings für das Heißpressen, wobei das Verfahren aufweist: Ausbilden einer Beschichtungsschicht auf einem Stahlblech durch Eintauchen des Stahlblechs in ein Beschichtungsbad, das Aluminium und Silizium aufweist, und Erwärmen des Stahlblechs, auf dem die Beschichtungsschicht ausgebildet ist, auf eine erste Temperatur für eine erste Zeitdauer, wobei die erste Temperatur 540 °C bis 600 °C beträgt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei, wenn die erste Temperatur 540 °C beträgt, die erste Zeitdauer größer oder gleich 60 Minuten ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei, wenn die erste Temperatur 600 °C beträgt, die erste Zeitdauer größer oder gleich 10 Minuten ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Ausbilden der Beschichtungsschicht auf dem Stahlblech das Ausbilden einer Aluminium-(AI)-Silizium (Si)-Beschichtungsschicht auf dem Stahlblech aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Beschichtungsmenge der Beschichtungsschicht 40 g/m² bis 200 g/m² beträgt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei beim Erwärmen des Stahlblechs, auf dem die Beschichtungsschicht gebildet ist, zumindest ein Teil des Stahlblechs und der Beschichtungsschicht zum Ausbilden einer Legierungsschicht ineinander diffundieren.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Legierungsschicht eine einzige Schicht aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, ferner aufweisend: Herstellen eines Rohlings durch Schneiden des Stahlblechs, auf dem die Legierungsschicht ausgebildet ist.
Ein Rohling zum Heißpressen, wobei der Rohling aufweist: ein Stahlblech und eine Legierungsschicht auf dem Stahlblech, die eine einzige Schicht aufweist.
Der Rohling gemäß Anspruch 9, wobei das Stahlblech eine Menge von 0,19 Gew.-% bis 0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), eine Menge von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% Silizium (Si), eine Menge von 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% Mangan (Mn), eine Menge von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,03 Gew.-% Phosphor (P), eine Menge von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich 0,01 Gew.-% Schwefel (S), eine Menge von 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% Chrom (Cr), eine Menge von 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti), eine Menge von 0,001 Gew.-% bis 0,005 Gew.-% Bor (B), als Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist.
Der Rohling gemäß Anspruch 9, wobei die Legierungsschicht eine Eisen-Aluminium-Silizium-Legierung (FeAlSi) aufweist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Heißpressteils, wobei das Verfahren aufweist: Erwärmen eines Stahlblechs, auf dem eine Beschichtungsschicht ausgebildet ist, auf eine erste Temperatur für eine erste Zeitdauer, Formen eines Rohlings durch Schneiden des erwärmten Stahlblechs, schrittweises Erwärmen des Rohlings in Schritten, und Durchwärmen des schrittweisen erwärmten Rohlings bei einer Temperatur von Ac3 bis 1000°C, wobei die erste Temperatur 540 °C bis 600 °C beträgt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei, wenn die erste Temperatur 540 °C beträgt, die erste Zeitdauer größer oder gleich 60 Minuten ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei, wenn die erste Temperatur 600 °C beträgt, die erste Zeitdauer größer oder gleich 10 Minuten ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt des Erwärmens und des Durchwärmens in einem Erwärmungsofen mit einer Mehrzahl von Abschnitten mit voneinander verschiedenen Temperaturbereichen durchgeführt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei unter der Mehrzahl von Abschnitten das Verhältnis der Länge der Abschnitte zum schrittweisen Erwärmen des Rohlings zur Länge des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings im Bereich von 1:1 bis 4:1 liegt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Temperaturen der Mehrzahl von Abschnitten in einer Richtung von einem Einlass des Erwärmungsofens zu einem Auslass des Erwärmungsofens ansteigen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei ein Temperaturunterschied zwischen zwei benachbarten Abschnitten unter den Abschnitten zum schrittweisen Erwärmen des Rohlings größer als 0 °C und kleiner oder gleich 100 °C ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei unter der Mehrzahl von Abschnitten die Temperatur des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings höher ist als die Temperatur der Abschnitte zum schrittweisen Erwärmen des Rohlings.
Das Verfahren gemäß Anspruch 15, ferner nach dem Durchwärmen des Rohlings aufweisend: Transferieren des durchwärmten Rohlings aus dem Erwärmungsofen in eine Pressform, Formen eines Formkörpers durch Heißpressen des transferierten Rohlings, und Abkühlen des geformten Formkörpers.
Ein Heißpressteil, aufweisend: ein Stahlblech und eine Legierungsschicht mit einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer dritten Schicht, die aufeinanderfolgend auf dem Stahlblech gestapelt sind, wobei ein Flächenanteil der zweiten Schicht in Bezug auf die Legierungsschicht größer als 0 % und kleiner als oder gleich 33 % ist.
Das Heißpressteil gemäß Anspruch 21, wobei die erste Schicht α-Fe, die zweite Schicht Fe₂Al₅ und die dritte Schicht FeAl aufweist.
Das Heißpressteil gemäß Anspruch 21, wobei die erste Schicht eine Härte von 200 Hv bis 800 Hv, die zweite Schicht eine Härte von 700 Hv bis 1200 Hv und die dritte Schicht eine Härte von 200 Hv bis 800 Hv hat.