DE112020006255T5

DE112020006255T5 - Heissgeprägtes teil und verfahren zum herstellen desselben

Info

Publication number: DE112020006255T5
Application number: DE112020006255.4T
Authority: DE
Inventors: Hye Jin Kim; Kyu Yeon Hwang; Hyun Yeong Jung; Jin Ho Lee; Seung Pill Jung
Original assignee: Hyundai Steel Co
Current assignee: Hyundai Steel Co
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-10-20
Also published as: US20230203634A1; KR102310965B1; CZ2021535A3; KR20210080175A; KR20210113146A; US11913117B2; CN113966413A

Abstract

Offenbart wird eine Heißprägekomponente, die aufweist: eine Stahlgrundplatte (100), und eine plattierte Schicht (200) auf der Stahlgrundplatte (100), und aufweisend eine erste Schicht (210), eine zweite Schicht (220), und einen intermetallischen Verbundabschnitt (230), der eine Inselform hat, innerhalb der zweiten Schicht (220), wobei die erste Schicht (210) und die zweite Schicht (220) sequenziell geschichtet sind, und ein Flächenanteil des intermetallischen Verbundabschnitts (230) bezogen auf die zweite Schicht (220) ein Quantum von 20% bis 60% ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heißprägekomponente und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
HINTERGRUNDTECHNIK
Da Umweltbestimmungen und kraftstoffverbrauchsbezogene Bestimmungen in der ganzen Welt verschärft werden, steigt der Bedarf an leichteren Materialien für Fahrzeuge. Demzufolge wurden die Erforschung und Entwicklung von ultrahochfestem Stahl und heißgeprägtem Stahl aktiv betrieben. Ein Heißprägeprozess weist im Allgemeinen Erwärmungs-/Formungs- /Abkühlungs-/Zuschneidevorgänge auf und nutzt eine Phasenumwandlung von Werkstoffen und eine Veränderung der Mikrostruktur während des Prozesses.
In letzter Zeit wurden aktiv Studien durchgeführt, um das Entstehen eines verzögerten Bruchs zu verhindern, der bei einer Heißprägekomponente hergestellt mittels eines Heißprägeprozesses entsteht, und um die Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit derselben zu verbessern. Verwandte Technologien weisen die koreanische Patentveröffentlichung Nr. 10-2018-0095757 auf, die auf ein Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente gerichtet ist.
BESCHREIBUNG DER AUSGESTALTUNGEN
TECHNISCHES PROBLEM
Beispielhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung stellen eine Heißprägekomponente mit verbesserter Wasserstoffversprödung, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit, und ein Verfahren zum Herstellen der Heißprägekomponente bereit.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung wird eine Heißprägekomponente bereitgestellt, die aufweist eine Stahlgrundplatte und auf der Stahlgrundplatte eine plattierte Schicht, die aufweist eine erste Schicht, eine zweite Schicht und einen intermetallischen Verbundabschnitt, der eine Inselform hat, in der zweiten Schicht, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht übereinander geschichtet sind, und wobei ein Flächenanteil des intermetallischen Verbundabschnitts in Bezug auf die zweite Schicht 20% bis 60% ist.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann die zweite Schicht mindestens eines von einer FeAl₃-Phase und einer Fe₂Al₅-Phase aufweisen, wobei eine mittlere Korngröße der FeAl₃-Phase und der Fe₂Al₅-Phase 3 µm bis 15 µm ist.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann der intermetallische Verbundabschnitt diskontinuierlich in der zweiten Schicht angeordnet sein.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann der intermetallische Verbundabschnitt ein Quantum von 62 Gew.-% bis 67 Gew.-% von Eisen (Fe), ein Quantum von 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% von Silizium (Si) und ein Quantum von 30 Gew.-% bis 34 Gew.-% von Aluminium (Al) aufweisen.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann ein Gehalt von Aluminium in dem intermetallischen Verbundabschnitt größer sein als ein Gehalt von Aluminium in der zweiten Schicht.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann die plattierte Schicht ferner aufweisen eine Fläche, die auf die zweite Schicht geschichtet ist, wobei eine mittlere Dicke der Fläche etwa 100 nm bis etwa 200 nm sein kann.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann die Stahlgrundplatte aufweisen ein Quantum von 0,19 Gew.-% bis 0,38 Gew.-% von Kohlenstoff (C), ein Quantum von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% von Silizium (Si), ein Quantum von 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% von Mangan (Mn), ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich zu 0,03 Gew.-% von Phosphor (P), ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich zu 0,01 Gew.-% von Schwefel (S), ein Quantum von 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% von Chrom (Cr), ein Quantum von 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% von Titan (Ti), ein Quantum von 0,001 Gew.-% bis 0,005 Gew.-% von Bor (B), und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente bereitgestellt, das aufweist Herstellen einer plattierten Stahlplatte durch Eintauchen einer Stahlgrundplatte in ein Plattierungsbad, das Aluminium und Silizium aufweist, Beschichten der plattierten Stahlplatte mit einem Öl, das eine Ester-basierte Verbindung aufweist, Bilden eines Rohlings durch Schneiden der mit dem Öl beschichteten Stahlplatte, und Erwärmen des Rohlings in einem Erwärmungsofen.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann das Öl mit 0,1 g/m² bis 10 g/m² auf die plattierte Stahlplatte aufgeschichtet werden.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann das Öl aufweisen ein Quantum von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% von hydriertem, hochraffiniertem Paraffinöl, ein Quantum von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% von lösungsmittelentwachstem, hochraffiniertem Paraffinöl, ein Quantum von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% von lösungsmittelraffiniertem, hochraffiniertem Paraffinöl, und ein Quantum von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% von einer Ester-basierten Verbindung.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann, beim Erwärmen des Rohlings im Erwärmungsofen, der Erwärmungsofen eine Mehrzahl von Abschnitten aufweisen, die voneinander verschiedenen Temperaturbereiche haben, und der Rohling kann in dem Erwärmungsofen etappenweise erwärmt werden.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann, beim Erwärmen des Rohlings im Erwärmungsofen, eine Erwärmungsrate des Rohlings 4,5°C/s bis 10°C/s sein.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung können, beim Erwärmen des Rohlings im Erwärmungsofen, mindestens zwei Rohlinge, die voneinander verschiedenen Dicken haben, gleichzeitig in den Erwärmungsofen transferiert werden.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen, nach dem Erwärmen des Rohlings, Transferieren des erwärmten Rohlings aus dem Erwärmungsofen in eine Pressform, Formen eines Formkörpers durch heißprägen des transferierten Rohlings, und Kühlen des geformten Formkörpers.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER OFFENBARUNG
Gemäß beispielhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung kann ein Rohling, der mit einem Öl beschichtet ist, das eine Ester-basierte Verbindung aufweist, heißgeprägt werden, um die Wasserstoffversprödung, die Korrosionsbeständigkeit und die Schweißbarkeit einer Komponente zu verbessern, die durch Heißprägen hergestellt ist.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht einer Heißprägekomponente gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung,
2 ist eine Tabelle, die ein Evaluationsergebnis der Schälfestigkeit einer zweiten Schicht zeigt, die in einer Heißprägekomponente gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung vorhanden ist,
3 ist ein schematisches Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Herstellung eines Rohlings darstellt, der in einem Verfahren zur Herstellung einer Heißprägekomponente gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung verwendet wird,
4 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung darstellt,
5 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Rohling-Erwärmungs-Vorgangs aus 3,
6 ist ein Graph, der eine Temperaturänderung über der Zeit von einem Rohling zeigt, der mit einem Öl beschichtet ist, das eine Ester-basierte Verbindung aufweist, und von einem Rohling, der mit einem gewöhnlichen Öl beschichtet ist,
7A bis 7C sind Graphen, die jeweils Ergebnisse der Erwärmungs-Entgasungsanalyse von Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1, Ausgestaltung 2 und Vergleichsbeispiel 2 und Ausgestaltung 3 und Vergleichsbeispiel 3 zeigen,
8A und 8B sind Fotografien, die jeweils eine Flächenschicht von Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1 zeigen,
9 ist ein Graph, der Widerstandsmessergebnisse von Heißprägekomponenten gemäß der Ausgestaltung 1 und dem Vergleichsbeispiel 1 während Punktschweißens zeigt, und
10 ist ein Graph, der die Ergebnisse von Korrosionsevaluationsexperimenten von Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1 zeigt.

ART DER OFFENBARUNG
Da die vorliegende Offenbarung verschiedene Änderungen und zahlreiche Ausgestaltungen zulässt, werden bestimmte Ausgestaltungen in den Zeichnungen dargestellt und im Detail in der schriftlichen Beschreibung beschrieben. Effekte, Merkmale und Verfahren zum Erreichen desselben der vorliegenden Offenbarung sind im Detail unten mit Zeichnungen beschrieben. Diese vorliegende Offenbarung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet sein und sollte nicht so verstanden werden, dass sie auf die hierin dargelegten beispielhaften Ausgestaltungen beschränkt ist.
In den folgenden beispielhaften Ausgestaltungen können Termini wie „erste“, „zweite“ usw. verwendet werden, um unterschiedliche Komponenten zu beschreiben und um eine Komponente von der anderen Komponente zu unterscheiden, wobei diese Komponenten nicht auf die oben genannten Termini beschränkt sein müssen.
Ein im Singular verwendeter Ausdruck umfasst den Ausdruck im Plural mit, es sei denn, er hat im Kontext eine eindeutig andere Bedeutung.
In den folgenden Ausgestaltungen versteht es sich, dass Termini wie „aufweisend“, „haben“ und „umfassend“ dazu bestimmt sind, das Vorhandensein von den Merkmalen, Anzahlen, Schritten, Handlungen, Komponenten, Teilen oder Kombinationen davon anzuzeigen, die in der Beschreibung offenbart sind, und nicht dazu bestimmt sind, die Möglichkeit auszuschließen, dass ein oder mehrere andere Merkmale, Anzahlen, Schritte, Handlungen, Komponenten, Teile oder Kombinationen davon existieren oder hinzugefügt werden können.
Es versteht sich, dass, wenn eine Schicht, ein Bereich oder eine Komponente als „gebildet auf“ einer anderen Schicht, einem anderen Abschnitt oder einer anderen Komponente bezeichnet wird, diese/r direkt oder indirekt auf der anderen Schicht, dem anderen Bereich oder Bauteil geformt sein kann.
Größen von Komponenten in den Zeichnungen können übertrieben oder reduziert sein zur Einfachheit der Erklärung. In anderen Worten, da die Größen und Dicken von Komponenten in den Zeichnungen willkürlich zur Einfachheit der Erklärung dargestellt sind, sind die folgenden Ausgestaltung nicht darauf beschränkt.
Wenn eine bestimmte Ausgestaltung anders implementiert werden kann, kann eine bestimmte Prozessreihenfolge abweichend von der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Zum Beispiel können zwei aufeinanderfolgend beschriebene Prozesse im Wesentlichen zur selben Zeit oder in einer zu der beschriebenen Reihenfolge entgegengesetzten Reihenfolge durchgeführt werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Offenbarung ausführlicher beschrieben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Konzepts gezeigt sind. Gleiche Bezugsziffern können gleiche Elemente in verschiedenen Zeichnungen bezeichnen.
1 ist eine Querschnittsansicht einer Heißprägekomponente 10 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung.
Unter Bezugnahme auf 1 kann die Heißprägekomponente 10 gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung eine Stahlgrundplatte 100 und eine plattierte Schicht 200 auf der Stahlgrundplatte 100 aufweisen.
Die Stahlgrundplatte 100 kann eine Stahlplatte sein, die durch einen Warmwalzvorgang und einen Kaltwalzvorgang von gegossenen Stahlbrammen hergestellt wurde, um ein bestimmtes Legierungselement in einem bestimmten Gehalt aufzuweisen. Zum Beispiel kann die Stahlgrundplatte 100 aufweisen Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Mangan (Mn), Phosphor (P), Schwefel (S), Titan (Ti), Bor (B), und als Rest Eisen (Fe) und andere unvermeidbare Verunreinigungen. Zusätzlich kann die Stahlgrundplatte 100 ferner eine oder mehrere Komponenten aus Niob (Nb), Molybdän (Mo) und Aluminium (Al) aufweisen.
C ist ein Hauptelement, das die Festigkeit und die Härte der Stahlgrundplatte 100 bestimmt, und wird hinzugefügt, um die Zugfestigkeit und die Härtbarkeits-Charakteristik der Stahlgrundplatte 100 nach einem Heißprägevorgang sicherzustellen. Zum Beispiel kann ein Quantum von 0,19 Gew.-% bis 0,38 Gew.-% C vorhanden sein bezogen auf ein Gesamtgewicht der Stahlgrundplatte 100. Wenn ein Gehalt von C kleiner als 0,19 Gew.-% ist, kann die mechanische Festigkeit der Stahlgrundplatte 100 nur schwer gesichert werden. Andererseits, wenn der Gehalt von C 0,38 Gew.-% übersteigt, kann die Zähigkeit der Stahlgrundplatte 100 reduziert sein oder es kann ein Problem bei der Sprödigkeitskontrolle herbeigeführt werden.
Si ist ein Mischkristallverfestigungselement, das die Festigkeit und Duktilität der Stahlgrundplatte 100 verbessern kann. Zusätzlich kann Si die Bildung von Zementit unterdrücken, der ein Ausgangspunkt für Risse aufgrund von Wasserstoffversprödung ist. Basierend auf dem Gesamtgewicht der Stahlgrundplatte 100 kann ein Quantum von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% von Si vorhanden sein. Wenn ein Gehalt von Si kleiner als 0,1 Gew.-% ist, kann der oben beschriebene Effekt schwer zu erreichen sein. Andererseits, wenn der Gehalt von Si 1 Gew.-% übersteigt, können die Plattierungseigenschaften der Stahlgrundplatte 100 reduziert sein.
Mn wird hinzugefügt, um die Härtbarkeit und Festigkeit der Stahlgrundplatte 100 während der Wärmebehandlung zu erhöhen. Basierend auf dem Gesamtgewicht der Stahlgrundplatte 100 kann ein Quantum von 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% von Mn vorhanden sein. Wenn ein Gehalt von Mn kleiner als 1 Gew.-% ist, kann ein Kornverfeinerungseffekt nicht ausreichend sein, und der Hartphasenanteil einer Heißprägekomponente kann unzureichend sein. Andererseits, wenn der Gehalt von Mn 2 Gew.-% übersteigt, kann die Duktilität und Zähigkeit der Stahlgrundplatte 100 aufgrund von Manganausscheidungen oder Perlitbändern reduziert sein, was eine Verringerung der Biegeleistung der Stahlgrundplatte 100 herbeiführen kann, und eine heterogene Mikrostruktur kann entstehen.
P wird zugegeben, um zu verhindern, dass die Zähigkeit der Stahlgrundplatte 100 verringert wird. Basierend auf dem Gesamtgewicht der Stahlgrundplatte 100 kann ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und kleiner als oder gleich zu 0,03 Gew.-% P vorhanden sein. Wenn ein Gehalt von P 0,03 Gew.-% übersteigt, wird eine Eisenphosphidverbindung gebildet, um die Zähigkeit der Stahlgrundplatte 100 zu verringern, und Risse können in der Stahlgrundplatte 100 während eines Herstellungsvorgangs herbeigeführt werden.
Basierend auf dem Gesamtgewicht der Stahlgrundplatte 100 kann ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und kleiner als oder gleich zu 0,03 Gew.-% von S vorhanden sein. Wenn ein Gehalt von S 0,01 Gew.-% übersteigt, kann die Warmverarbeitbarkeit der Stahlgrundplatte 100 reduziert sein, und Flächendefekte wie Risse können entstehen aufgrund der Bildung großer Einschlüsse.
Chrom (Cr) wird hinzugefügt, um die Härtbarkeit und Festigkeit der Stahlgrundplatte 100 zu verbessern. Basierend auf dem Gesamtgewicht der Stahlgrundplatte 100 kann ein Quantum von 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% von Cr vorhanden sein. Wenn ein Gehalt von Cr kleiner als 0,1 Gew.-% ist, kann ein Effekt zum Verbessern der Härtbarkeit und Festigkeit der Stahlgrundplatte 100 möglicherweise nicht ausreichend sein. Andererseits, wenn der Gehalt von Cr 0,6 Gew.-% übersteigt, können Produktionskosten steigen und die Zähigkeit der Stahlgrundplatte 100 kann sich verringern.
Titan (Ti) wird zugesetzt zum Steigern der Härtbarkeit der Stahlgrundplatte 100 durch Bilden von Ausscheidungen nach einer Heißpräge-Erwärmungsbehandlung und zum Verbessern der Werkstoffe der Stahlgrundplatte 100. Zusätzlich bildet Ti eine ausgeschiedene Phase wie beispielsweise Ti(C, N) oder dergleichen bei einer hohen Temperatur, und trägt dadurch effektiv zur Verfeinerung der Austenitkörner bei. Basierend auf dem Gesamtgewicht der Stahlgrundplatte 100 kann ein Quantum von 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% von Ti vorhanden sein. Wenn ein Gehalt an Ti kleiner als 0,01 Gew.-% ist, ist die Bildung von Ausscheidungen vernachlässigbar und der Kornverfeinerungseffekt ist möglicherweise nicht ausreichend. Andererseits, wenn der Gehalt von Ti 0,05 Gew.-% übersteigt, kann ein Dehnungsprozentsatz der Stahlgrundplatte 100 verringert sein und eine Verringerung der Zähigkeit von derselben kann auftreten.
Bor (B) wird zugesetzt, um Härtbarkeit und Festigkeit der Stahlgrundplatte 100 zu sichern, durch Erlangen einer Martensit-Struktur. B hat auch einen kornverfeinernden Effekt durch Erhöhen einer Austenitkornwachstumstemperatur. Basierend auf dem Gesamtgewicht der Stahlgrundplatte 100 kann ein Quantum von 0,001 Gew.-% bis 0,005 Gew.-% von B enthalten sein. Wenn ein Gehalt von B kleiner als 0,001 Gew.-% ist, kann ein Effekt zum Verbessern der Härtbarkeit der Stahlgrundplatte 100 möglicherweise nicht ausreichend sein. Andererseits wenn der Gehalt von B 0,005 Gew.-% übersteigt, kann sich das Risiko der Versprödung und das Risiko eines geringen Dehnungsprozentsatzes der Stahlgrundplatte 100 erhöhen.
Zum Beispiel, wenn die Zugfestigkeit einer hergestellten Heißprägekomponente von 1680 MPa oder mehr angestrebt wird, kann die Stahlgrundplatte 100 aufweisen ein Quantum von 0,20 Gew.-% bis etwa 0,50 Gew.-% von C, ein Quantum von 0,15 Gew.-% bis 0,70 Gew.-% von Si, ein Quantum von 0,5 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% von Mn, ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich zu 0,05 Gew.-% von P, ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich zu 0,01 Gew.-% von S, und als Rest Eisen (Fe) und andere unvermeidbare Verunreinigungen. Alternativ kann die Stahlgrundplatte 100 aufweisen eines oder mehrere von einem Quantum von 0,001 Gew.-% bis 0,005 Gew.-% von B, einem Quantum von 0,05 bis 0,5 Gew.-% von Cr, einem Quantum von 0,05 bis 0,3 Gew.-% von Molybdän (Mo) und einem Quantum von 0,05 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% von Nickel (Ni). Zusätzlich kann die Stahlgrundplatte 100 aufweisen eines oder mehrere von Titan (Ti), Niob (Nb) und Vanadium (V) in einem Quantum von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich zu 0,1 Gew.-%.
Die plattierte Schicht 200 ist in einer Dicke von 10 µm bis 50 µm auf mindestens einer Fläche der Stahlgrundplatte 100 gebildet und weist Al auf. Hierbei kann die Dicke der plattierten Schicht 200 eine mittlere Dicke der plattierten Schicht 200 über eine gesamte Fläche der plattierten Schicht 200 bedeuten. Wenn die Dicke der plattierten Schicht 200 kleiner als 10 µm ist, kann die Korrosionsbeständigkeit der Stahlgrundplatte 100 (oder der Heißprägekomponente 10) reduziert sein, und wenn die Dicke der plattierten Schicht 200 50 µm übersteigt, kann die Produktivität der Heißprägekomponente 10 abnehmen, und die plattierte Schicht 200 kann an einer Walze oder einer Form angebracht sein während eines Heißpräge-Vorgangs, und damit kann die plattierte Schicht 200 von der Stahlgrundplatte 100 abgeschält werden.
Die plattierte Schicht 200 kann aufweisen eine erste Schicht 210 und eine zweite Schicht 220, die sequenziell auf die Stahlgrundplatte 100 geschichtet sind. Zusätzlich kann die plattierte Schicht 200 ferner eine Flächenschicht 240 aufweisen, die auf die zweite Schicht 220 geschichtet ist. Die Flächenschicht 240 ist eine Schicht, die ein Quantum von mehr als oder gleich zu 80 Gew.-% von Al aufweist, und die Stahlgrundplatte 100 kann davon abgehalten werden, oxidiert zu werden durch Anordnen der Flächenschicht 240 auf der Stahlgrundplatte 100. Zum Beispiel kann eine mittlere Dicke der Flächenschicht 240 auf der Stahlgrundplatte 100 100 nm bis 500 nm sein.
Die erste Schicht 210 und die zweite Schicht 220 können aus Polykristall gebildet sein. Zum Beispiel kann die Dicke der zweiten Schicht 220 dicker gebildet sein als die der ersten Schicht 210. Zum Beispiel kann die Dicke der zweiten Schicht 220 um das 1,6-fache bis 3,6-fache größer sein als die Dicke der ersten Schicht 210. In einem Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente, das nachfolgend beschrieben wird, kann die plattierte Schicht 200 gebildet werden durch eine thermische Reaktion in einem Rohling-Erwärmungs-Vorgang eines Heißpräge-Vorgangs als eine Fe-Al-basierte plattierte Schicht, in der schließlich Si gelöst wird.
Die plattierte Schicht 200 kann aufweisen die erste Schicht 210 auf der Stahlgrundplatte 100. Die erste Schicht 210 kann Fe, Al und Si aufweisen, die miteinander durch Wärmediffusion während des Heißpräge-Vorgangs vermischt werden. Zum Beispiel kann die erste Schicht eine α-Fe-Phase oder eine Fe₃Al₂-Phase aufweisen. Außerdem kann die erste Schicht 210 ferner eine Fehlstelle aufweisen.
Die plattierte Schicht 200 kann die zweite Schicht 220 auf der ersten Schicht 210 aufweisen. Zusätzlich kann die plattierte Schicht 200 ferner einen intermetallischen Verbundabschnitt 230 in der zweiten Schicht 220 in einer Inselform aufweisen. Die zweite Schicht kann mindestens eine von einer FeAl₃-Phase und einer Fe₂Al₅-Phase aufweisen, und eine mittlere Korngröße von der FeAl₃-Phase und der Fe₂Al₅-Phase kann 3 µm bis 15 µm sein.
2 ist ein Diagramm, das ein Evaluationsergebnis der Schälfestigkeit von einer zweiten Schicht zeigt, die in einer Heißprägekomponente gemäß einer Ausgestaltung vorhanden ist. Im Detail ist 2 ein Diagramm, das ein Ergebnis einer Messung, durch einen Dolly-Test, von einer Festigkeit zeigt, bei der die zweite Schicht 220 von der Stahlgrundplatte 100 abgeschält wird.
Bezugnehmend auf 2, wenn eine mittlere Korngröße der zweiten Schicht 220 3 µm ist (im Fall a), ist eine Haftzugfestigkeit davon 6,52 MPa, wenn die mittlere Korngröße der zweiten Schicht 220 7 µm ist (im Fall b), ist die Haftzugfestigkeit davon 6,09 MPa, wenn die mittlere Korngröße der zweiten Schicht 220 10 µm ist (im Fall c), ist die Haftzugfestigkeit davon 5,37 MPa, und wenn die mittlere Korngröße der zweiten Schicht 220 15 µm ist (im Fall d), ist die Haftzugfestigkeit davon 5,21 MPa. Zusätzlich, wenn die mittlere Korngröße der zweiten Schicht 220 17 µm ist (im Fall e), ist die Haftzugfestigkeit davon 3,94 MPa, und wenn die mittlere Korngröße der zweiten Schicht 220 20 µm ist (im Fall f), ist die Haftzugfestigkeit davon 3,85 MPa. Demzufolge ist zu erkennen, dass, wenn die mittlere Korngröße der zweiten Schicht 220 15 µm überstieg, die Haftzugfestigkeit der zweiten Schicht 220 abgenommen hat.
Daher, wenn die mittlere Korngröße der zweiten Schicht 220 15 µm übersteigt, kann die plattierte Schicht 200 leicht von der Stahlgrundplatte 100 abgeschält werden. Im Detail, da die Haftzugfestigkeit der zweiten Schicht 220 gesenkt wird, wenn die mittlere Korngröße der zweiten Schicht 220 15 µm übersteigt, kann die zweite Schicht 220 leicht von der Stahlgrundplatte 100 und/oder der ersten Schicht 210 abgeschält werden.
Auch bei der Verwendung eines Verfahrens zum Herstellen einer Heißprägekomponente, das weiter unten beschrieben wird, kann es schwierig sein, eine mittlere Korngröße von weniger als 3 µm zu bilden.
Demzufolge kann, wenn die mittlere Korngröße der zweiten Schicht 220 3 µm bis 15 µm genügt, eine Haftzugfestigkeit der plattierten Schicht 200, die die zweite Schicht 220 aufweist, verbessert sein, und die Schälfestigkeit der plattierten Schicht 200 kann verbessert sein.
Der intermetallische Verbundabschnitt 230 kann in der zweiten Schicht 220 sein. Der intermetallische Verbundabschnitt 230 kann in der zweiten Schicht 220 in einer Inselform verteilt sein. Der intermetallische Verbundabschnitt 230 kann diskontinuierlich in der zweiten Schicht 220 angeordnet sein. Die Schweißbarkeit und Schälfestigkeit einer Heißprägekomponente kann verbessert werden durch Anordnen des intermetallischen Verbundabschnitts 230 in der zweiten Schicht 220 in einer Inselform.
Jeder intermetallische Verbundabschnitt 230, der diskontinuierlich in der zweiten Schicht 220 angeordnet ist, kann eine Größe von 1 µm bis 5 µm haben. Der intermetallische Verbundabschnitt 230 kann in einem Anteil von 20% bis 60%, bezogen auf eine Gesamtquerschnittsfläche der zweiten Schicht 220, verteilt sein. Das heißt, dass ein Flächenanteil des intermetallischen Verbundabschnitts 230 bezogen auf die zweite Schicht 220 20% bis 60% sein kann. Bei Verwenden des Verfahrens zum Herstellen einer Heißprägekomponente, das nachstehend beschrieben wird, ist es schwierig, den Flächenanteil des intermetallischen Verbundabschnitts 230 bezogen auf die zweite Schicht 220 auf weniger als 20% zu bilden. Wenn der Flächenanteil des intermetallischen Verbundabschnitts 230 in Bezug auf die zweite Schicht 220 60% übersteigt, kann sich die Schweißbarkeit der Heißprägekomponente verringern.
Der intermetallische Verbundabschnitt 230 kann eine Fe-Al-Verbindung aufweisen, und ein Gehalt an Al, der in dem intermetallischen Verbundabschnitt 230 vorhanden ist, kann größer sein als ein Gehalt an Al, der in der zweiten Schicht 220 vorhanden ist.
Zum Beispiel kann die erste Schicht 210 aufweisen ein Quantum von 82 Gew.-% bis 90 Gew.-% von Fe, ein Quantum größer als 0 Gew.-% und kleiner als oder gleich zu 5 Gew.-% von Si und etwa 9 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% von Al, die zweite Schicht 220 kann aufweisen ein Quantum von 39 Gew.-% bis 47 Gew.-% von Fe, ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich zu 2 Gew.-% von Si und ein Quantum von 53 Gew.-% bis 61 Gew.-% von Al, und der intermetallische Verbundabschnitt 230 kann aufweisen ein Quantum von 62 Gew.-% bis 67 Gew.-%, ein Quantum von 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% von Si und ein Quantum von 30 Gew.-% bis 34 Gew.-% von Al.
3 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung darstellt, und 4 ist ein schematisches Flussdiagramm, das einen Vorgang zum Herstellen einer plattierten Stahlplatte aus 3 darstellt. Nachfolgend wird das Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben.
Bezugnehmend auf 3 kann das Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung aufweisen einen plattierte-Stahlplatte-Herstellungsvorgang S110, einen Öl-Beschichtungsvorgang S120, einen Rohling-Bildungsvorgang S130, einen Rohling-Erwärmungsvorgang S140, einen Rohling-Transferierungsvorgang S150, einen Formkörper-Formvorgang S160 und einen Formkörper-Kühlungsvorgang S170.
Zum Beispiel kann das Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente aufweisen den Öl-Beschichtungsvorgang S120, den Rohling-Bildungsvorgang S130, den Rohling-Erwärmungsvorgang S140, den Rohling-Transferierungsvorgang S150, den Formkörper-Formvorgang S160 und den Formkörper-Kühlungsvorgang S170.
Zum Beispiel kann in dem Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente der Öl-Beschichtungsvorgang S120 durchgeführt werden, nachdem der Rohling-Bildungsvorgang S130 durchgeführt wurde. Das heißt, das Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente kann durchgeführt werden in einer Reihenfolge von: dem Rohling-Bildungsvorgang S130, dem Öl-Beschichtungsvorgang S120, dem Rohling-Erwärmungsvorgang S140, dem Rohling-Transferierungsvorgang S150, dem Formkörper-Formvorgang S160 und dem Formkörper-Kühlungsvorgang S170.
Wie in 4 gezeigt, kann der plattierte-Stahlplatte-Herstellungsvorgang S110 der plattierten Stahlplatte aufweisen einen Warmwalzvorgang einer Stahlbramme S210, einen Kühlungs-/Aufwickelungsvorgang S220, einen Kaltwalzvorgang S230, einen Glüh-Wärmebehandlungsvorgang S240 und einen Schmelztauchplattierungsvorgang S250.
Zunächst wird eine halbfertige Stahlbramme, die ein Ziel eines Vorgangs zur Bildung einer plattierten Stahlplatte ist, vorbereitet. Zu diesem Zeitpunkt kann die Stahlbramme aufweisen ein Quantum von 0,19 Gew.-% bis 0,38 Gew.-% von C, ein Quantum von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% von Si, ein Quantum von 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% von Mn, ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich zu 0,03 Gew.-% von P, ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich zu 0,01 Gew.-% von S, ein Quantum von 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% von Cr, ein Quantum von 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% von Ti, ein Quantum von 0,001 Gew.-% bis 0,005 Gew.-% von B, und als Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
Ein Wiedererwärmungsvorgang wird an der Stahlbramme durchgeführt zum Warmwalzen. Bei dem Vorgang des Wiedererwärmens der Stahlbramme werden beim Gießen ausgeschiedene Komponenten wiederverwendet, indem die Stahlbramme wiedererwärmt wird, gesichert durch einen Stranggieß-Vorgang bei einer bestimmten Temperatur. Zum Beispiel kann die Brammen-Wiedererwärmungstemperatur (SRT) 1200°C bis 1400°C sein. Wenn die SRT kleiner als 1200°C ist, können die ausgeschiedenen Komponenten während des Gießens möglicherweise nicht ausreichend wiederverwendet werden, und dadurch kann es schwierig sein, einen großen Homogenisierungseffekt der Legierungselemente zu beobachten. Auch ein großer Lösungseffekt von Ti kann schwer zu beobachten sein. Obwohl eine höhere SRT für die Homogenisierung vorteilhaft ist, ist es, wenn die SRT 1400°C übersteigt, schwierig, die Festigkeit einer Stahlplatte (oder einer Heißprägekomponente) aufgrund einer Zunahme der Austenitkorngröße zu sichern, und die Herstellungskosten der Stahlplatte können aufgrund eines übermäßigen Erwärmungsvorgangs steigen.
Beim Warmwalzvorgang einer Stahlbramme S210 wird die wiedererwärmte Strahlbramme bei einer bestimmten Endfertigungstemperatur (FDT) warmgewalzt. Zum Beispiel kann die FDT 880°C bis 950°C sein. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die FDT kleiner als 880°C ist, kann es schwierig sein, die Verarbeitbarkeit einer Stahlplatte zu sichern, da eine Duplexkornstruktur aufgrund eines Walzens in einem anormalen Bereich entsteht und die Verarbeitbarkeit der Stahlplatte reduziert ist aufgrund ungleichmäßiger Mikrostrukturen und ebenso aufgrund eines raschen Phasenwechsels auch Massenflüsse während des Warmwalzens entstehen können. Wenn die FDT 950°C übersteigt, können die Austenitkörner grob werden. Außerdem werden TiC-Ausscheidungen grob, und die Leistung einer Heißprägekomponente kann sich verringern.
Beim Kühlungs-/Aufwickelungsvorgang S220 wird die warmgewalzte Stahlplatte auf eine bestimmte Wickeltemperatur (CT) abgekühlt, um gewickelt zu werden. Zum Beispiel ist die CT 550°C bis 800°C. Die CT wirkt sich auf die Umverteilung von C aus, und wenn die CT kleiner als 550°C ist, kann der Niedrigtemperatur-Phasenanteil aufgrund von Unterkühlen zunehmen, eine Walzlast kann während des Kaltwalzens vertieft werden, und die Duktilität der Stahlplatte (oder der Heißprägekomponente) kann sich schnell verringern. Andererseits kann, wenn die CT 800°C übersteigt, eine Verschlechterung der Formbarkeit und der Festigkeit der Stahlplatte (oder der Heißprägekomponente) aufgrund eines anormalen Kornwachstums oder eines übermäßigen Kornwachstums entstehen.
Beim Kaltwalzvorgang S230 wird die gewickelte Stahlplatte abgewickelt um ein Beizen durchzuführen und anschließend kaltgewalzt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Beizen durchgeführt, um den Zunder der Stahlplatte zu entfernen, d.h. den Zunder eines warmgewalzten Coils hergestellt durch den oben beschriebenen Warmwalzvorgang.
Der Glüh-Wärmebehandlungsvorgang S240 ist ein Vorgang zur Durchführung einer Glüh-Wärmebehandlung der kaltgewalzten Stahlplatte bei einer Temperatur von 700°C oder höher. Zum Beispiel weist die Glüh-Wärmebehandlung auf einen Vorgang des Erwärmens der kaltgewalzten Stahlplatte und des Abkühlens der erwärmten kaltgewalzten Stahlplatte mit einer bestimmten Abkühlrate auf.
Der Schmelztauchplattierungsvorgang S250 ist ein Vorgang zum Bilden einer plattierten Schicht auf der geglühten wärmebehandelten Stahlplatte. Zum Beispiel kann in dem Schmelztauchplattierungsvorgang S250 eine Al-Si plattierte Schicht 200 auf der geglühten wärmebehandelten Stahlplatte, d.h. der Stahlgrundplatte 100, gebildet werden.
Im Detail kann in dem Schmelztauchplattierungsvorgang S250 die Stahlgrundplatte 100 in ein Schmelztauchbad eingetaucht werden, das ein Quantum von 8 bis 12 Gew.-% von Si und Überschuss-Al aufweist. Zu diesem Zeitpunkt kann das Schmelztauchbad auf einer Temperatur von 400°C bis 700°C gehalten werden. Die plattierte Schicht 200 kann durch Plattierung mit 40 g/m² bis 80 g/m² auf beiden Flächen der Stahlgrundplatte 100 gebildet werden.
Der Ölbeschichtungsvorgang S120 ist ein Vorgang zum Beschichten einer plattierten Stahlplatte, die hergestellt ist durch Eintauchen der Stahlgrundplatte 100 in ein Plattierungsbad, das Al und Si aufweist, mit einem Öl aufweisend eine Ester-basierte Verbindung. Das Öl kann aufweisen ein Quantum von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% von hydriertem, hochraffiniertem Paraffinöl, ein Quantum von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% von lösungsmittelentwachstem, hochraffiniertem Paraffinöl, ein Quantum von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% von lösungsmittelentwachstem, hochraffiniertem Paraffinöl und ein Quantum von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% von einer Ester-basierten Verbindung. Zum Beispiel kann das Öl aufweisen ein Quantum von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% von hydriertem, hochraffiniertem Paraffinöl, ein Quantum von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% von lösungsmittelentwachstem, hochraffiniertem Paraffinöl, ein Quantum von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% von lösungsmittelentwachstem, hochraffiniertem Paraffinöl und ein Quantum von 3 Gew.-% bis 40 Gew.-% von Polyester. Eine Ester-Komponente kann in dem lösungsmittelentwachsten, hochraffinierten Paraffinöl und dem Polyester vorhanden sein. In einer anderen beispielhaften Ausgestaltung kann das Öl aufweisen ein Quantum von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% von hydriertem, hochraffiniertem Paraffinöl, ein Quantum von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% von lösungsmittelentwachstem, hochraffiniertem Paraffinöl, ein Quantum von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% von lösungsmittelraffiniertem, hochraffiniertem Paraffinöl und ein Quantum von 3 Gew.-% bis 40 Gew.-% von Metallester. Die Ester-Komponente kann in dem lösungsmittelentwachsten, hochraffinierten Paraffinöl und dem Metallester vorhanden sein. In einer Ausgestaltung kann „FERROCOTE® 6130“, das ein kommerzielles Produkt von Quaker ist, als Öl verwendet werden.
In dem Ölbeschichtungsvorgang S120 kann die plattierte Stahlplatte mit dem Öl mit 0,1 g/m² bis 10 g/m² beschichtet werden. Ein Ölfilm kann auf einer Fläche der Al-Si plattierten Schicht gebildet werden, indem die plattierte Stahlplatte mit dem Öl mit 0,1 g/m² bis 10 g/m² beschichtet wird. Der auf der Fläche der Al-Si plattierten Schicht gebildete Ölfilm kann nicht nur eine Reaktion zwischen der Stahlgrundplatte 100 und der Al-Si plattierten Schicht beim Erwärmen eines Rohlings beeinflussen, was weiter unten beschrieben wird, sondern auch ein Quantum an Wasserstoff reduzieren, der von außen zur Stahlgrundplatte 100 strömt, wenn der Rohling erwärmt wird. Wenn die plattierte Stahlplatte mit einem Quantum von Öl von weniger als 0,1 g/m² beschichtet ist, kann eine Fläche einer Komponente hergestellt durch das Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente korrodiert werden. Andererseits, wenn die plattierte Stahlplatte mit einem Quantum von Öl beschichtet ist, das 10 g/m² übersteigt, kann ein Coil in radialer Richtung verformt (gekrümmt) sein.
Zum Beispiel kann ein Verfahren zum Herstellen einer plattierten Stahlplatte zum Heißprägen aufweisen den plattierte-Stahlplatte-Herstellungsvorgang S110 und den Öl-Beschichtungsvorgang S120. Eine plattierte Stahlplatte zum Heißprägen, bei der ein Öl auf die Fläche beschichtet ist durch das Verfahren zum Herstellen einer plattierten Stahlplatte zum Heißprägen, das den plattierte-Stahlplatte-Herstellungsvorgang S110 und den Öl-Beschichtungsvorgang S120 aufweist, kann hergestellt werden.
Der Rohling-Bildungsvorgang S130 ist ein Vorgang zum Bilden eines Rohlings durch Schneiden der plattierten Stahlplatte, die mit einem Öl beschichtet ist. In dem Rohling-Bildungsvorgang S130 kann ein Rohling gebildet werden durch Schneiden der plattierten Stahlplatte, bei der die Fläche mit einem Öl beschichtet ist, in eine gewünschte Form gemäß einem bestimmten Zweck. Ein Rohling zum Heißprägen kann bereitgestellt werden durch Schneiden der plattierten Stahlplatte, bei der die Fläche mit einem Öl beschichtet ist.
Zum Beispiel kann der Öl-Beschichtungsvorgang S120 durchgeführt werden, nachdem der Rohling-Bildungsvorgang S130 durchgeführt wurde. In diesem Fall kann, in dem Rohling-Bildungsvorgang S130 ein Rohling gebildet werden, indem die plattierte Stahlplatte in eine gewünschte Form gemäß einem Zweck geschnitten wird. Zusätzlich kann in dem Öl-Beschichtungsvorgang S120 der durch den Rohling-Bildungsvorgang S130 gebildete Rohling mit einem Öl beschichtet werden, das eine Ester-basierte Verbindung aufweist. In dem Öl-Beschichtungsvorgang S120 kann das Öl mit etwa 0,1 g/m² bis etwa 10 g/m² auf den Rohling beschichtet werden.
Der Rohling-Erwärmungsvorgang S140 kann ein Vorgang des Erwärmens des geschnittenen Rohlings in einem Erwärmungsofen sein. Im Detail kann der Rohling-Erwärmungs-Vorgang S140 ein Vorgang des Erwärmens des zugeschnittenen Rohlings in einem Erwärmungsofen sein, der auf 800°C bis 1000°C gehalten wird.
Zum Beispiel, wenn der Ölbeschichtungsvorgang S120 durchgeführt wird, nachdem der Rohling-Bildungsvorgang S130 durchgeführt wurde, kann der Rohling-Erwärmungsvorgang S140 ein Vorgang des Erwärmens eines Rohlings, der mit einem Öl beschichtet ist, in einem Erwärmungsofen sein. Im Detail kann der Rohling-Erwärmungsvorgang S140 ein Vorgang zum Erwärmen eines Rohlings sein, bei dem der Rohling-Bildungsvorgang S130 und der Öl-Beschichtungsvorgang S120 sequenziell in einem Erwärmungs-Ofen durchgeführt werden, der auf 800°C bis 1000°C gehalten wird.
Zum Beispiel kann der Rohling-Erwärmungsvorgang S140 einen Stufenerwärmungsvorgang und einen Durchwärmungsvorgang aufweisen. Im Stufenerwärmungsvorgang kann der Rohling in Etappen erwärmt werden, und im Durchwärmungsvorgang kann der Rohling bei einer einheitlichen Temperatur durchwärmt werden. Im Detail kann in dem Stufenerwärmungsvorgang, da der Rohling eine Mehrzahl von Abschnitten durchläuft, die in dem Erwärmungsofen bereitgestellt sind, die Temperatur des Rohlings in Etappen erhöht werden. Es kann eine Mehrzahl von Abschnitten geben, in denen der Stufenerwärmungsvorgang durchgeführt wird, unter der Mehrzahl der im Erwärmungsofen bereitgestellten Abschnitte, und die Temperatur ist für jeden Abschnitt so eingestellt, dass sie ansteigt in einer Richtung von einem Einlass des Erwärmungsofens, in den der Rohling eingeführt wird, zu einem Auslass des Erwärmungsofens, aus dem der Rohling entnommen wird, und somit kann die Temperatur des Rohlings in Etappen erhöht werden. Der Durchwärmungsvorgang kann nach dem Stufenerwärmungsvorgang durchgeführt werden. Im Durchwärmungsvorgang kann der stufenweise erwärmte Rohling wärmebehandelt werden, während er einen Abschnitt des Erwärmungsofens durchläuft, der auf eine Temperatur von Ac3 bis 1000°C eingestellt ist. Vorzugsweise kann in dem Durchwärmungsvorgang der stufenweise erwärmte Rohling bei einer Temperatur von 930°C bis 1000°C durchwärmt werden. Noch bevorzugter kann in dem Durchwärmungsvorgang der stufenweise erwärmte Rohling bei einer Temperatur von 950°C bis 1000°C durchwärmt werden. Auch kann unter der Mehrzahl der im Erwärmungsofen bereitgestellten Abschnitte mindestens ein Abschnitt vorhanden sein, in dem der Durchwärmungsvorgang durchgeführt wird.
5 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Erwärmungsofens, der eine Mehrzahl von Abschnitten aufweist, im Rohling-Erwärmungsvorgang des Verfahrens zum Herstellen einer Heißprägekomponente gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung.
Bezugnehmend auf 5 kann der Erwärmungsofen gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung eine Mehrzahl von Abschnitten mit unterschiedlichen Temperaturbereichen aufweisen. Im näheren Detail kann der Erwärmungsofen aufweisen einen ersten Abschnitt P₁, der einen ersten Temperaturbereich T₁ hat, einen zweiten Abschnitt P₂, der einen zweiten Temperaturbereich T₂ hat, einen dritten Abschnitt P₃, der einen dritten Temperaturbereich T₃ hat, einen vierten Abschnitt P₄, der einen vierten Temperaturbereich T₄ hat, einen fünften Abschnitt P₅, der einen fünften Temperaturbereich T₅ hat, einen sechsten Abschnitt P₆, der einen sechsten Temperaturbereich T₆ hat, und einen siebten Abschnitt P₇, der einen siebten Temperaturbereich T₇ hat.
Zum Beispiel kann im Stufenerwärmungsvorgang des Rohling-Erwärmungsvorgangs S140 ein Rohling stufenweise in Etappen 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. Zusätzlich kann im Durchwärmungsvorgang des Rohling-Erwärmungsvorgangs S140 der im ersten Abschnitt P₁ bis zum vierten Abschnitt P₄ stufenweise erwärmte Rohling im fünften Abschnitt P₅ bis zum siebten Abschnitt P₇ durchwärmt werden.
Der erste bis zum siebten Abschnitt P₁ bis P₇ können sequenziell in dem Erwärmungsofen angeordnet sein. Der erste Abschnitt P₁, der den ersten Temperaturbereich T₁ hat, kann benachbart zu einem Einlass des Erwärmungsofens sein, in den der Rohling eingeführt wird, und der siebte Abschnitt P₇, der den siebten Temperaturbereich T₇ hat, kann benachbart zu einem Auslass des Erwärmungsofens sein, aus dem der Rohling entnommen wird. Demzufolge kann der erste Abschnitt P₁, der den ersten Temperaturbereich T₁ hat, ein erster Abschnitt des Erwärmungsofens sein, und der siebte Abschnitt P₇, der den siebten Temperaturbereich T₇ hat, kann ein letzter Abschnitt des Erwärmungsofens sein. Der fünfte Abschnitt P₅, der sechste Abschnitt P₆ und der siebte Abschnitt P₇ aus der Mehrzahl von Abschnitten des Erwärmungsofens müssen keine Abschnitte sein, in denen ein stufenweises Erwärmen durchgeführt wird, sondern sind eher Abschnitte, in denen ein Durchwärmen durchgeführt wird.
Die Temperaturen der Mehrzahl der in dem Erwärmungsofen bereitgestellten Abschnitte, zum Beispiel Temperaturen des ersten bis zum siebten Abschnitts P₁ bis P₇, können in einer Richtung vom Einlass des Erwärmungsofens, in den der Rohling eingeführt wird, bis zum Auslass des Erwärmungsofens, aus dem der Rohling entnommen wird, ansteigen. Die Temperaturen des fünften Abschnitts P₅, des sechsten Abschnitts P₆ und des siebten Abschnitts P₇ können jedoch die gleichen sein. Auch kann der Temperaturunterschied zwischen zwei benachbarten Abschnitten aus der Mehrzahl der im Erwärmungsofen bereitgestellten Abschnitte größer als 0°C und kleiner als oder gleich zu 100°C sein. Zum Beispiel kann ein Temperaturunterschied zwischen dem ersten Abschnitt P₁ und dem zweiten Abschnitt P₂ größer als 0°C und kleiner als oder gleich zu 100°C sein.
Zum Beispiel kann der erste Temperaturbereich T₁ des ersten Abschnitts P₁ 840°C bis 860°C oder 835°C bis 865°C sein. Der zweite Temperaturbereich T₂ des zweiten Abschnitts P₂ kann 870°C bis 890°C, oder 865°C bis 895°C sein. Der dritte Temperaturbereich T₃ des dritten Abschnitts P₃ kann 900°C bis 920°C oder 895°C bis 925°C sein. Der vierte Temperaturbereich T₄ des vierten Abschnitts P₄ kann 920°C bis 940°C oder 915°C bis 945°C sein. Der fünfte Temperaturbereich T₅ des fünften Abschnitts P₅ kann Ac3 bis 1000°C sein. Vorzugsweise kann der fünfte Temperaturbereich T₅ des fünften Abschnitts P₅ 930°C oder mehr und 1000°C oder weniger sein. Noch bevorzugter kann der fünfte Temperaturbereich T₅ des fünften Abschnitts P₅ 950°C oder mehr bis 1000°C oder weniger sein. Der sechste Temperaturbereich T₆ des sechsten Abschnitts P₆ und der siebte Temperaturbereich T₇ des siebten Abschnitts P₇ können gleich zum fünften Temperaturbereich T₅ des fünften Abschnitts P₅ sein.
Obwohl in 5 gezeigt ist, dass der Erwärmungsofen gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung sieben Abschnitte mit voneinander verschiedenen Temperaturbereichen aufweist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Fünf, sechs oder acht Abschnitte mit voneinander unterschiedlichen Temperaturbereichen können in dem Erwärmungsofen bereitgestellt werden.
Zum Beispiel kann der Rohling durchgewärmt werden, nachdem er stufenweise erwärmt wurde. Das Durchwärmen des Rohlings kann im letzten Abschnitt der Mehrzahl der im Erwärmungsofen bereitgestellten Abschnitte durchgeführt werden und kann bei einer Temperatur von Ac3 bis 1000°C durchgeführt werden.
Der Durchwärmungsvorgang kann im letzten Abschnitt der Mehrzahl von Abschnitten des Erwärmungsofens durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Durchwärmungsvorgang im fünften Abschnitt P₅, im sechsten Abschnitt P₆ und im siebten Abschnitt P₇ des Erwärmungsofens durchgeführt werden. Wenn eine Mehrzahl von Abschnitten in dem Erwärmungsofen bereitgestellt wird und eine Länge eines Abschnitts lang ist, kann es zu einem Problem kommen, wie z.B. zu einer Temperaturänderung innerhalb des Abschnitts. Demzufolge kann der Abschnitt, in dem der Durchwärmungsvorgang 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.
In dem Durchwärmungsvorgang kann der stufenweise erwärmte Rohling bei einer Temperatur von Ac3 bis 1000°C durchwärmt werden. Vorzugsweise kann, beim Durchwärmungsvorgang, der stufenweise erwärmte Rohling bei einer Temperatur von 930°C bis 1000°C durchwärmt werden. Noch bevorzugter kann, beim Durchwärmungsvorgang, der stufenweise erwärmte Rohling bei einer Temperatur von 950°C bis 1000°C durchwärmt werden.
Zum Beispiel kann ein Verhältnis einer Länge D1 eines Abschnitts zum Stufenerwärmen des Rohlings zu einer Länge D2 eines Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings 1:1 bis 4:1 sein. Im näheren Detail kann ein Verhältnis zwischen einer Summe von Längen des ersten Abschnitts P₁ bis zum vierten Abschnitt P₄, die Abschnitte zum Stufenerwärmen des Rohlings sind, und einer Summe von Längen des fünften Abschnitts P₅ bis zum siebten Abschnitt P₇, die Abschnitte zum Durchwärmen des Rohlings sind, 1:1 bis 4:1 sein. Wenn die Länge des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings zunimmt, so dass das Verhältnis zwischen der Länge D1 des Abschnitts zum Stufenerwärmen 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 ein Quantum von in den Rohling eindringenden Wasserstoff erhöhen kann, wodurch das Risiko eines verzögerten Bruchs steigt. Auch wenn die Länge des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings abnimmt, so dass das Verhältnis der Länge D1 des Abschnitts zum Stufenerwärmen des Rohlings zur Länge D2 des Abschnitts zum Durchwärmen des Rohlings kleiner als 4:1 ist, werden ausreichende Abschnitte (Zeitspannen) zum Durchwärmen nicht gesichert, und dadurch kann die Festigkeit einer nach dem Verfahren zum Herstellen einer Heißprägekomponente hergestellten Komponente ungleichmäßig sein.
Zum Beispiel kann der Durchwärmungsabschnitt aus der Mehrzahl von Abschnitten, die im Erwärmungsofen bereitgestellt werden, eine Länge von 20% bis 50% der Gesamtlänge des Erwärmungsofens haben.
Zusätzlich können in dem Rohling-Erwärmungsvorgang S140 mindestens zwei Rohlinge, die voneinander verschiedene Dicken haben, zugleich in den Erwärmungsofen transferiert werden.
Zum Beispiel kann der Rohling für 180 Sekunden bis 500 Sekunden im Erwärmungsofen verbleiben. Im näheren Detail kann eine Zeitspanne für das Stufenerwärmen des Rohlings und das Durchwärmen des Rohlings in dem Erwärmungsofen 180 Sekunden bis 500 Sekunden sein. Wenn die Zeitspanne, in der der Rohling im Erwärmungsofen verbleibt, kleiner als 180 Sekunden ist, kann es für den Rohling schwierig sein, bei der gewünschten Temperatur ausreichend durchgewärmt zu werden. Ebenso, wenn die Zeitspanne, in der der Rohling im Erwärmungsofen verbleibt, mehr als 500 Sekunden ist, steigt auch das Quantum an Wasserstoff, das in den Rohling eindringt, was zu einem erhöhten Risiko eines verzögerten Bruchs und einer Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit nach einem Heißprägevorgang führt.
6 ist ein Graph, der eine Temperaturänderung über der Zeit eines Rohlings, der mit einem Öl beschichtet ist, das eine Ester-basierte Verbindung aufweist, und eines Rohlings, der mit einem gewöhnlichen Öl beschichtet ist, zeigt.
Bezugnehmend auf 6, obwohl eine im wesentlichen gleiche Erwärmungsrate von Raumtemperatur auf 600°C für die Fälle eines Rohlings 310, der mit einem Öl beschichtet ist, das eine Ester-basierte Verbindung aufweist, und eines Rohlings 320, der mit einem gewöhnlichen Öl beschichtet ist, dargestellt ist, ist es zu erkennen, dass die Erwärmungsrate des Rohlings 310, der mit dem Öl beschichtet ist, das die Ester-basierte Verbindung aufweist, schneller war als die Erwärmungsrate des Rohlings 320, der mit dem gewöhnlichen Öl beschichtet ist, bei einer Temperatur von 600°C bis 900°C. Das heißt, es ist zu erkennen, dass die Erwärmungsrate des Rohlings 310, der mit dem Öl beschichtet ist, das ein Quantum von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% der Ester-basierten Verbindung aufweist, schneller war als die Erwärmungsrate des Rohlings 320, der mit dem gewöhnlichen Öl beschichtet ist.
Eine Hydrolysereaktion von der Ester-basierten Verbindung findet in einem Abschnitt statt, in dem die Temperatur des Rohlings 600°C bis 900°C beträgt. Die Hydrolysereaktion von der Ester-basierten Verbindung ist eine endotherme Reaktion, und die Temperatur des Erwärmungsofens in dem korrespondierenden Abschnitt wird erhöht, um die Hydrolysereaktion zu fördern, so dass der Zufluss von Wasserstoff in den Rohling blockiert werden kann, und die plattierte Schicht 200, die aufweist die erste Schicht 210, die zweite Schicht 220 und den inselförmigen intermetallischen Verbundabschnitt 230 in der zweiten Schicht 220, kann auf der Stahlgrundplatte 100 gebildet werden, wie in 1 beschrieben. Zu diesem Zeitpunkt kann eine mittlere Erwärmungsrate eines Rohlings in einem Abschnitt bei einer Temperatur von 600°C bis 900°C des Rohlings 310, der mit einem Öl beschichtet ist, das 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% von der Ester-basierten Verbindung aufweist, etwa 4,5°C/s bis etwa 10°C/s sein.
Zum Beispiel kann das Öl ein Quantum von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% der Ester-basierten Verbindung aufweisen. Da ein Quantum von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% von der Ester-basierten Verbindung in dem Öl vorhanden ist, kann ein Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff verringert werden, um die wasserstoff-verzögerter-Bruch-Leistung zu verbessern, und ein dichter Oxidfilm kann durch die Hydrolysereaktion der Ester-basierten Verbindung gebildet werden. Wenn das Öl weniger als 10 Gew.-% der Ester-basierten Verbindung aufweist, kann das Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff zunehmen, und es kann ein Wasserstoff-verzögerter-Bruch entstehen. Andererseits können, wenn das Öl mehr als 40 Gew.-% der Ester-basierten Verbindung aufweist, Makel auf der Fläche einer Komponente vorhanden sein, die durch das Verfahren zum Herstellen der Heißprägekomponente hergestellt wurde.
Der Rohling-Transferierungsvorgang S150 ist ein Vorgang des Transferierens des erwärmten Rohlings aus dem Erwärmungsofen in eine Pressform. Bei dem Rohling-Transferierungsvorgang S150 kann der erwärmte Rohling 10 bis 15 Sekunden lang luftgekühlt werden.
Der Formkörper-Formvorgang S160 ist ein Vorgang zum Formen eines geformten Körpers durch Heißprägen des transferierten Rohlings. Der Formkörper-Kühlungsvorgang S170 ist ein Vorgang zum Kühlen des geformten Formkörpers.
Ein Endprodukt kann gebildet werden, indem der Formkörper zur gleichen Zeit gekühlt wird, in der der Formkörper zu einer endgültigen Komponentenform geformt wird. Ein Kühlkanal, durch den ein Kühlmittel zirkuliert, kann in der Pressform bereitgestellt sein. Der erwärmte Rohling kann durch die Zirkulation des Kühlmittels, das durch den in der Pressform bereitgestellten Kühlkanal geleitet wird, schnell abgekühlt werden. In dieser Hinsicht, um ein Rückfederungsphänomen zu verhindern und eine gewünschte Form des Plattenmaterials aufrechtzuerhalten, kann der Rohling gepresst und schnell abgekühlt werden, während die Pressform geschlossen ist. Beim Pressen und Abkühlen des erwärmten Rohlings kann der Rohling mit einer mittleren Abkühlungsrate von mindestens 10°C/s auf eine Martensit-Endtemperatur abgekühlt werden. Der Rohling kann für etwa 3 Sekunden bis etwa 20 Sekunden in der Pressform gehalten werden. Wenn eine Zeitspanne, in der der Rohling in der Pressform gehalten wird, kleiner als 3 Sekunden ist, wird die Abkühlung des Materials nicht ausreichend durchgeführt, so dass Temperaturvariation jedes Abschnitts aufgrund von Restwärme die Versprödungsqualität beeinträchtigen kann. Zusätzlich, da ein ausreichendes Quantum an Martensit nicht erzeugt wird, sind die mechanischen Eigenschaften möglicherweise nicht gesichert. Andererseits, wenn die Zeitspanne, in der der Rohling in der Pressform gehalten wird, größer als 20 Sekunden ist, kann die Zeit des Gehaltenwerdens in der Pressform erhöht sein, wodurch eine geringere Produktivität herbeigeführt wird.
Eine Heißprägekomponente (Bauteil), die eine verzögerter-Bruch-Leistung hat, kann durch Anwenden der oben genannten Zusammensetzung und Betriebsbedingungen gebildet werden. Die Mikrostruktur einer Basisschicht der Heißprägekomponente kann eine Voll-Martensitstruktur aufweisen und einer Streckfestigkeit von 900 MPa oder mehr, einer Zugfestigkeit von 1350 MPa oder mehr und einer Dehnungsrate von 5% oder mehr genügen.

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

	Komponente (Gew.-%)
	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ti	B
Zusammensetzung 1	0.23	0.24	1.17	0.014	0.002	0.17	0.03	0.002
Zusammensetzung 2	0.29	0.21	1.39	0.01	0.001	0.19	0.031	0.002

[Table 2]

	Zusammensetzung	Öl	Ob Stufenerwärmen durchgeführt wurde	Durchwärmungstemperatur (°C)	Verweildauer im Erwärmungsofen (s)
Ausgestaltung 1	Zusammensetzung 1	Öl 1	O	950	300
Ausgestaltung 2	Zusammensetzung 1	Öl 1	O	950	420
Ausgestaltung 3	Zusammensetzung 2	Öl 1	O	900	300
Vergleichsbeispiel 1	Zusammensetzung 1	Öl 2	O	950	300
Vergleichsbeispiel 2	Zusammensetzung 1	Öl 2	O	950	420
Vergleichsbeispiel 3	Zusammensetzung 2	Öl 2	O	900	300
Vergleichsbeispiel 4	Zusammensetzung 1	Öl 1	X	950	300
Vergleichsbeispiel 5	Zusammensetzung 2	Öl 1	X	900	420

Tabelle 1 ist eine Tabelle, die die Zusammensetzung einer Stahlgrundplatte gemäß einer beispielhaften experimentellen Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung zeigt, und Tabelle 2 ist eine Tabelle, die die Stahlplattenzusammensetzungen, die Ölbedingungen, die Umstände, ob ein Stufenerwärmen durchgeführt wurde, die Durchwärmungstemperaturen und die Verweilzeit in einem Erwärmungsofen zum Herstellen einer Heißprägekomponente gemäß einer beispielhaften experimentellen Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Die Zusammensetzung 1 der Tabelle 1 wurde auf eine Zugfestigkeit von 1350 MPa oder mehr als ein Ziel eingestellt, und die Zusammensetzung 2 wurde auf eine Zugfestigkeit von 1680 MPa oder mehr als ein Ziel eingestellt.
Bezugnehmend auf die Tabellen 1 und 2 können Stahlwerkstoffe der Ausgestaltungen 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1, 2 und 4 eine Zusammensetzung der Zusammensetzung 1 in Tabelle 1 und einen Fe-Überschuss aufweisen, und Stahlwerkstoffe der Ausgestaltung 3 und der Vergleichsbeispiele 3 und 5 können eine Zusammensetzung der Zusammensetzung 2 und einen Fe-Überschuss haben. Warmwalzen, Kühlen/Aufwickeln, Kaltwalzen, eine Glüh-Wärmebehandlung und eine Schmelztauchplattierungs-Behandlung wurden an den Stahlwerkstoffen durchgeführt, die die Zusammensetzungen der Ausgestaltungen 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 haben.
In den Fällen der Ausgestaltungen 1 bis 3 und Vergleichsbeispielen 4 und 5 wurde ein Ölfilm gebildet, indem eine Fläche einer plattierten Al-Si-Schicht mit 0,1 g/m² Öl 1 beschichtet wurde. In den Fällen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurde ein Ölfilm gebildet, indem die Fläche der Al-Si plattierten Schicht mit 0,1 g/m² Öl 2 beschichtet wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Produkt „Ferrocote 6130“ von Quaker als Öl 1 und „BW-80HG“, das ein kommerzielles Produkt von Buhmwoo ist, als Öl 2 verwendet. Das Öl 1 weist 10 bis 40 Gew.-% Polyester auf, aber das Öl 2 weist weniger als 10 Gew.-% von Ester-basierten Verbindungen auf.
Anschließend wurden Rohlinge gemäß Ausgestaltungen 1 bis 3, bei denen Flächen mit dem Öl 1 beschichtet waren, und Rohlinge gemäß Vergleichsbeispielen 1 bis 3, bei denen Flächen mit dem Öl 2 beschichtet waren, gemäß den Bedingungen in Tabelle 2 erwärmt, und die erwärmten Rohlinge wurden in eine Formungsform zum Durchführen des Pressformens transferiert und mit einer Abkühlrate von 10°C/s oder mehr abgekühlt, wodurch Heißprägekomponenten hergestellt wurden. Zusätzlich wurden Rohlinge gemäß Vergleichsbeispielen 4 und 5, bei denen Flächen mit dem Öl 1 beschichtet waren, bei gleichmäßiger Temperatur gemäß den Bedingungen in Tabelle 2 erwärmt (einfach-erwärmt), und die erwärmten Rohlinge wurden in die Formungsform zum Durchführen des Pressformens transferiert und mit einer Abkühlrate von 10°C/s oder mehr abgekühlt, wodurch Heißprägekomponenten hergestellt wurden. Einfach-erwärmt bedeutet Erwärmen des Rohling bei einer konstanten Temperatur.
Zugfestigkeitsprüfung

Nach dem Herstellen der Heißprägekomponenten der Ausgestaltungen 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 der Tabelle 3 wurden eine Streckfestigkeit, eine Zugfestigkeit und eine Dehnungsrate bei Raumtemperatur gemessen. [Tabelle 3]

	Werkstoffeigenschaften
	Streckfestigkeit (MPa)	Zugfestigkeit (MPa)	Dehnungsrate (%)
Ausgestaltung 1	908	1413	8.3
Ausgestaltung 2	912	1432	8.1
Ausgestaltung 3	1058	1713	7.3
Vergleichsbeispiel 1	905	1409	8.1
Vergleichsbeispiel 2	910	1428	8.0
Vergleichsbeispiel 3	1031	1704	7.1
Vergleichsbeispiel 4	901	1356	8.2
Vergleichsbeispiel 5	1027	1684	7.2

Tabelle 3 ist eine Tabelle, die die Streckfestigkeit, die Zugfestigkeit und die Dehnungsrate bei Raumtemperatur der Ausgestaltungen 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 zeigt. Unter Bezugnahme auf Tabelle 4 ist es zu erkennen, dass in den Fällen der Ausgestaltungen 1 und 2 die Streckfestigkeit 900 MPa oder mehr, die Zugfestigkeit 1350 MPa oder mehr und die Dehnungsrate 5% oder mehr war. Zusätzlich ist es zu erkennen, dass im Fall von Ausgestaltung 3 die Zugfestigkeit 1680 MPa oder mehr und die Streckfestigkeit 1000 MPa oder mehr war.
Demzufolge kann, selbst wenn eine Heißprägekomponente aus einem Rohling hergestellt wird, bei dem ein Öl (Öl 1), das etwa 10 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-% von Ester-basierten Verbindungen aufweist, auf eine plattierte Schicht aufgeschichtet ist, die Heißprägekomponente eine Zugfestigkeit haben, die größer oder gleich zu einem vorgegebenen Zielwert ist (zum Beispiel 1350 MPa oder 1680 MPa).
Evaluation eines Quantums von diffusionsfähigem Wasserstoff und wasserstoff-verzögerter-Bruch-Charakteristik
Eine thermische Desorptionsspektroskopie wurde an den Ausgestaltungen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 durchgeführt. Im Detail wurde ein Quantum von diffusionsfähigem Wasserstoff, der aus der Heißprägekomponente austritt, gemessen bei 350°C oder weniger, während die Temperatur von Raumtemperatur auf 500°C mit einer Erwärmungsrate von 20°C/min erhöht wurde. Zusätzlich wurde eine Evaluation des wasserstoff-verzögerter-Bruchs an den Ausgestaltungen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 durchgeführt. Die Bewertung des wasserstoff-verzögerter-Bruchs wurde durch einen Vier-Punkt-Biegetest durchgeführt. Der Vier-Punkt-Biegetest ist ein Test-Verfahren zum Überprüfen, ob Spannungsrisskorrosion entsteht, durch Anlegen eines Drucks, der ein Niveau unterhalb einer Elastizitätsgrenze hat, an einem bestimmten Punkt einer Probe, die hergestellt wurde durch Reproduktion eines Zustands, der einer korrosiven Umgebung ausgesetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt bezieht sich die Spannungsrisskorrosion auf einen Riss, der entsteht, wenn Korrosion und kontinuierliche Zugspannung gleichzeitig wirken.

Im Detail wurde ein Druck von 1000 MPa in Luft an jede Probe der Ausgestaltungen 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2, die eine Zugfestigkeit von 1350 MPa oder mehr haben, für 100 Stunden angelegt, um zu prüfen, ob ein Bruch entsteht. Zusätzlich wurde ein Druck von 1200 MPa in Luft an jede Probe der Ausgestaltung 3 und der Vergleichsbeispiele 3 und 4, die eine Zugfestigkeit von 1680 MPa haben, für 100 Stunden angelegt, um zu prüfen, ob ein Bruch entsteht. [Tabelle 4]

	Quantum von diffusionsfähigem Wasserstoff (wppm)	Wasserstoff-verzögerter-Bruch
Ausgestaltung 1	0.41	Nicht gebrochen
Ausgestaltung 2	0.46	Nicht gebrochen
Ausgestaltung 3	0.346	Nicht gebrochen
Vergleichsbeispiel 1	0.66	Gebrochen
Vergleichsbeispiel 2	0.92	Gebrochen
Vergleichsbeispiel 3	0.528	Gebrochen
Vergleichsbeispiel 4	0.79	Gebrochen
Vergleichsbeispiel 5	0.61	Gebrochen

7A bis 7C sind Graphen, die jeweils die Ergebnisse der Erwärmungs-Entgasungsanalyse von Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1, Ausgestaltung 2 und Vergleichsbeispiel 2 sowie Ausgestaltung 3 und Vergleichsbeispiel 3 zeigen, und Tabelle 4 ist eine Tabelle, die ein Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff emittiert aus den Ausgestaltungen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 5, und ein Evaluationsergebnis des Wasserstoff-verzögerter-Bruchs zeigt.
Unter Bezugnahme auf 7A und Tabelle 4 ist zu erkennen, dass bei einer Temperatur von 300°C oder weniger ein Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff, das von Ausgestaltung 1 emittiert wurde, geringer war als ein Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff, das von Vergleichsbeispiel 1 emittiert wurde. Auch gemäß einem Evaluationsergebnis des Wasserstoff-verzögerter-Bruchs ist kein Bruch in Ausgestaltung 1 entstanden, wohingegen in Vergleichsbeispiel 1 ein Bruch entstanden ist.
Unter Bezugnahme auf 7B und Tabelle 4 ist zu erkennen, dass bei einer Temperatur von 300°C oder weniger ein Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff, das von Ausgestaltung 2 emittiert wurde, kleiner war als ein Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff, das von Vergleichsbeispiel 2 emittiert wurde. Auch gemäß einem Evaluationsergebnis des Wasserstoff-verzögerter-Bruchs ist kein Bruch in Ausgestaltung 2 entstanden, wohingegen in Vergleichsbeispiel 2 ein Bruch entstanden ist.
Unter Bezugnahme auf 7C und Tabelle 4 ist zu erkennen, dass bei einer Temperatur von 300°C oder weniger ein Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff, das von Ausgestaltung 3 emittiert wurde, kleiner war als ein Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff, das von Vergleichsbeispiel 3 emittiert wurde. Auch ist gemäß einem Evaluationsergebnis des Wasserstoff-verzögerter-Bruchs kein Bruch in Ausgestaltung 3 entstanden, wohingegen in Vergleichsbeispiel 3 ein Bruch entstanden ist.
Demzufolge, wenn eine Fläche einer plattierten Schicht mit einem Öl (Öl 1) beschichtet ist, das eine Ester-basierte Verbindung aufweist, kann ein Quantum an Wasserstoffzufluss von außen verringert werden, und daher war die Beständigkeit gegen verzögerten Wasserstoffbruch ausgezeichnet.
Zusätzlich war ein Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff, das von jeder der Ausgestaltungen 1 und 3 abgegeben wurde, bei denen ein stufenweises Erwärmen durchgeführt wurde, kleiner als ein Quantum an diffusionsfähigem Wasserstoff, das von jedem der Vergleichsbeispiele 4 und 5 abgegeben wurde, an denen ein Einfach-Erwärmen durchgeführt wurde, und gemäß dem Evaluationsergebnis des Wasserstoff-verzögerter-Bruchs ist kein Bruch in den Ausführungsbeispielen 1 und 3 entstanden, wohingegen in den Vergleichsbeispielen 4 und 5 Brüche entstanden sind.
Demzufolge wurde, verglichen mit einem Fall eines Durchführens eines Einfach-Erwärmens, in dem Fall des Durchführens eines stufenweisen Erwärmens das Quantum an Wasserstoffzufluss reduziert, und somit war die Beständigkeit gegen Wasserstoff-verzögerter-Bruch ausgezeichnet.
Beobachtung der Dicke der Schicht auf der Flächenschicht
8A und 8B sind Fotografien, die jeweils eine Flächenschicht von Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1 zeigen. 8A und 8B sind Diagramme, die die Ergebnisse der Messung von Querschnitten von Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1 mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) zeigen.
Bezugnehmend auf 8A und 8B war eine Dicke der Flächenschicht 240 der Ausgestaltung 1 etwa 165 nm und eine Dicke eines ersten Flächenabschnitts 450 von Vergleichsbeispiel 1 war etwa 92 nm. Demzufolge hatte Ausgestaltung 1 eine Flächenschicht, die eine größere Dicke als das Vergleichsbeispiel 1 hat, und es wird ermittelt, dass der Unterschied in der Dicke durch einen Unterschied in den Erwärmungsraten des Rohlings in Ausgestaltung 1 und des Rohlings von Vergleichsbeispiel 1 herbeigeführt wurde, wie in 6 gezeigt. Da die Flächenschicht 240 der Ausgestaltung dicker gebildet wurde als die Flächenschicht 450 des Vergleichsbeispiels 1, kann die Stahlgrundplatte 100 wirksamer davon abgehalten werden, oxidiert zu werden, wenn eine plattierte Schicht mit einem Öl (Öl 1) beschichtet wird, das eine Ester-basierte Verbindung aufweist.
Schweißbarkeitsevaluation
Eine Schweißbarkeitsevaluation wurde an Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt. Bei der Schweißbarkeitsevaluation wurde eine 6-mm-Schweißspitze mit einer Druckkraft von 350 kgf 4 Minuten lang bei 930°C an einen Schweißabschnitt angelegt und der Kontaktwiderstand im Zustand des Anlegens eines Stroms gemessen.
9 ist ein Graph, der die Ergebnisse der Widerstandsmessung während des Punktschweißens von Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
Unter Bezugnahme auf 9 ist zu erkennen, dass ein Kontaktwiderstand von Ausgestaltung 1 geringer war als ein Kontaktwiderstand von Vergleichsbeispiel 1. Insbesondere ist zu erkennen, dass der Kontaktwiderstand von Ausgestaltung 1 in etwa 5 ms während einer anfänglichen Schweißperiode kleiner als der Kontaktwiderstand von Vergleichsbeispiel 1 war. Demzufolge, weil der Kontaktwiderstand von Ausgestaltung 1 kleiner als der Kontaktwiderstand von Vergleichsbeispiel 1 war, kann bestätigt werden, dass eine Heißprägekomponente gemäß Ausgestaltung 1 eine ausgezeichnete Schweißbarkeit verglichen zu einer Heißprägekomponente gemäß Vergleichsbeispiel 1 hat.
Korrosionsbeständigkeits-Evaluation
Eine Korrosions-Evaluation wurde an den Heißprägekomponenten gemäß Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt. Bei der Korrosions-Evaluation wurde eine Drei-Elektroden elektrochemische Zelle konstruiert, indem eine Arbeitselektrode als Probe, ein hochreiner Kohlenstoffstab als Gegenelektrode und eine gesättigte Kalomel-Elektrode als Referenzelektrode verwendet wurden, um einen Kupferpotential-Polarisationstest auszuführen. Der Kupferpotential-Polarisationstest wurde ausgeführt, nachdem die elektrochemische Stabilisierung durch Messung eines Leerlaufpotentials (OCP) in einer 3,5%-igen Natriumchlorid (NaCl)-Lösung über 10 Stunden verifiziert wurde, und ein Potential von etwa -250 mVSCE bis etwa 0 mVSCE basierend auf einem Korrosionspotential (Ecorr) wurde mit einer Abtastrate von 0,166 mV/s angelegt.
10 ist ein Graph, der die Korrosions-Evaluations-Experimentergebnisse von Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1 zeigt. Der Graph in 10 zeigt die Ergebnisse der Korrosionsstrommessung von Ausgestaltung 1 und Vergleichsbeispiel 1, und ein Korrosionsstrom ist ein Wert, der zu einer Stromdichte zu einem Zeitpunkt korrespondiert, an dem eine Verzweigung eines stabil gehaltenen Potentials entsteht.
Bezugnehmend auf 10 wurde ein Korrosionsstrom von Ausgestaltung 1 als 5×10^-4A gemessen, und ein Korrosionsstrom von Vergleichsbeispiel 1 wurde als 5×10^-4A gemessen. Demzufolge ist zu erkennen, dass eine Stromdichte, die sich auf Korrosion von Ausgestaltung 1 bezieht, kleiner ist als eine Stromdichte, die sich auf Korrosion von Vergleichsbeispiel 1 bezieht. Daher kann bestätigt werden, dass die Korrosionsbeständigkeit von Beispiel 1 besser war als die von Vergleichsbeispiel 1.
Es sollte verstanden werden, dass die hierin beschriebenen Ausgestaltungen nur in einem beschreibenden Sinne und nicht zum Zwecke der Einschränkung betrachtet werden sollen. Beschreibungen von Merkmalen oder Aspekten innerhalb jeder Ausgestaltung sollten typischerweise als verfügbar für andere ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Ausgestaltungen angesehen werden. Während eine oder mehrere Ausgestaltungen mit Bezug auf die Figuren beschrieben wurden, wird es für den Fachmann verständlich sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden können, ohne von der Idee und dem Umfang der Offenbarung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

Heißprägekomponente (10), aufweisend: eine Stahlgrundplatte (100), und eine plattierte Schicht (200) auf der Stahlgrundplatte (100), wobei die plattierte Schicht (200) aufweist eine erste Schicht (210), eine zweite Schicht (220) und einen intermetallischen Verbundabschnitt (230), der eine Inselform hat, innerhalb der zweiten Schicht (220), wobei die erste Schicht (210) und die zweite Schicht (220) übereinander geschichtet sind, und wobei ein Flächenanteil des intermetallischen Verbundabschnitts (230) bezogen auf die zweite Schicht (220) 20% bis 60% ist.
Heißprägekomponente (10) gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Schicht (220) aufweist wenigstens eines von einer FeAl3-Phase und einer Fe2Al5-Phase, und wobei eine mittlere Korngröße der FeAl3-Phase und der Fe2Al5-Phase 3 µm bis 15 µm ist.
Heißprägekomponente (10) gemäß Anspruch 1, wobei der intermetallische Verbundabschnitt (230) diskontinuierlich in der zweiten Schicht (220) angeordnet ist.
Heißprägekomponente (10) gemäß Anspruch 1, wobei der intermetallische Verbundabschnitt (230) aufweist: ein Quantum von 62 Gew.-% bis 67 Gew.-% von Eisen (Fe), ein Quantum von 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% von Silizium (Si), und ein Quantum von 30 Gew.-% bis 34 Gew.-% von Aluminium (AI) .
Heißprägekomponente (10) gemäß Anspruch 1, wobei ein Gehalt von Aluminium in dem intermetallischen Verbundabschnitt (230) größer ist als ein Gehalt von Aluminium in der zweiten Schicht (220).
Heißprägekomponente (10) gemäß Anspruch 1, wobei die plattierte Schicht (200) ferner aufweist: eine Flächenschicht (240), die auf die zweite Schicht (220) geschichtet ist, und wobei eine mittlere Dicke der Flächenschicht (240) 100 nm bis 200 nm ist.
Heißprägekomponente (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Stahlgrundplatte (100) aufweist: ein Quantum von 0,19 Gew.-% bis 0,38 Gew.-% von Kohlenstoff (C), ein Quantum von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% von Silizium (Si), ein Quantum von 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% von Mangan (Mn), ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich zu 0,03 Gew.-% von Phosphor (P), ein Quantum von mehr als 0 Gew.-% und weniger als oder gleich zu 0,01 Gew.-% von Schwefel (S), ein Quantum von 0,1 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% von Chrom (Cr), ein Quantum von 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% von Titan (Ti), ein Quantum von 0,001 Gew.-% bis 0,005 Gew.-% von Bor (B), und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen.
Verfahren zum Herstellen der Heißprägekomponente (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren aufweist: Herstellen einer plattierten Stahlplatte durch Eintauchen einer Stahlgrundplatte (100) in ein Plattierungsbad, das Aluminium und Silizium aufweist, Beschichten der plattierten Stahlplatte mit einem Öl, das eine Ester-basierte Verbindung aufweist, Bilden eines Rohlings durch Schneiden der plattierten Stahlplatte, die mit dem Öl beschichtet ist, und Erwärmen des Rohlings in einem Erwärmungsofen.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Öl mit 0,1 g/m² bis 10 g/m² auf die plattierte Stahlplatte aufgeschichtet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Öl aufweist: ein Quantum von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% von hydriertem, hochraffiniertem Paraffinöl, ein Quantum von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% von lösungsmittelentwachstem, hochraffiniertem Paraffinöl, ein Quantum von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% von lösungsmittelraffiniertem, hochraffiniertem Paraffinöl, und ein Quantum von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% von einer Ester-basierten Verbindung.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei beim Erwärmen des Rohlings in dem Erwärmungsofen, der Erwärmungsofen eine Mehrzahl von Abschnitten aufweist, die voneinander verschiedene Temperaturbereiche haben, und wobei der Rohling in Etappen in dem Erwärmungsofen erwärmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei beim Erwärmen des Rohlings in dem Erwärmungsofen, mindestens zwei Rohlinge, die voneinander verschiedene Dicken haben, zugleich in den Erwärmungsofen transferiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner aufweisend, nach dem Erwärmen des Rohlings: Transferieren des erwärmten Rohlings von dem Erwärmungsofen zu einer Pressform, Formen eines Formkörpers durch Heißprägen des transferierten Rohlings, und Abkühlen des geformten Formkörpers.