DE69807165T2

DE69807165T2 - Verfahren zum Herstellen eines legierten verzinkten Bleches ohne dzeta phase auf der Oberfläche

Info

Publication number: DE69807165T2
Application number: DE69807165T
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Prat; Thierry Moreau; Therèse Six
Original assignee: Sollac SA
Current assignee: Sollac SA
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1998-09-02
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: EP0902098B1; ATE222300T1; EP0902098A1; ES2181142T3; FR2768157A1; FR2768157B1; CA2246858C; BR9803937A; CA2246858A1; DE69807165D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Stahlblech mit einer galvanisierten legierten Schicht, die einen hohen Widerstand gegen Abblättern und Abplatzen aufweist.
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung dieses Stahlblechs mit einer galvanisierten legierten Schicht, wobei nach dem Eintauchen eines Stahlbleches in ein Galvanisierbad eine thermische Behandlung des galvanisierten Stahlbleches durchgeführt wird zur Ausbildung einer Zink – Eisen -Legierung zwischen der Galvanisierschicht auf Zinkbasis und ihrem Substrat auf Eisenbasis.
Die Erfindung befasst sich insbesondere mit der thermischen Behandlung bei der Legierungsausbildung.
Um eine vollständige Legierungsausbildung des im Galvanisierbad enthaltenen Zinks mit dem Substrat zu erhalten, müssen bei der Legierungsausbildung zahlreiche Parameter berücksichtigt werden, darunter:

– die Zusammensetzung des das Substrat bildenden Stahles, insbesondere dessen Gehalte an P, Si, Ti oder Nb;
– die Temperatur und die Zusammensetzung des Galvanisierbades und insbesondere der Gehalt an Aluminium;
– die Temperatur des Stahlbleches zum Zeitpunkt seines Eintauchens in das Bad und die Dicke der Galvanisierschicht beim Verlassen des Bades und nach dem Trocknen.

Die Struktur der durch ein derartiges Verfahren erhaltenen galvanisierten legierten Beschichtung ist im allgemeinen schichtförmig und weist mehrere übereinander angeordnete Unterschichten auf mit verschiedenen Legierungsphasen Eisen – Zink, wobei in der Nähe der Oberfläche ein höherer Anteil an Zink und in der Nähe der Übergangsfläche Substrat-Beschichtung ein höherer Anteil an Eisen vorherrscht.
Die erhaltene galvanisierte legierte Beschichtung weist, über ihre gesamte Dicke gesehen, im allgemeinen einen mittleren Gehalt an Eisen zwischen 8 und 14% auf.
Ausgehend vom Substrat liegen in Richtung Oberfläche die folgenden Unterschichten vor: eine Phase Gamma (Γ), mehrere Phasen Delta (δ kompakt und δ) und eine Phase Dzeta (ζ).
Bei unvollständiger Legierungsausbildung liegt demzufolge an der Oberfläche der Schicht die Phase Eta (η) vor, entsprechend der nicht mit dem Eisen legierten Anfangsbeschichtung der Galvanisierung.
Die Mikrohärte „Vickers" der wesentlichen in Betracht gezogenen Phasen lautet wie folgt: Phase Γ: 505 – Phase δ: 353 – Phase ζ: 208.
Auf Anforderung hin der Industrie müssen Bleche mit einer galvanisierten legierten Schicht hergestellt werden, die einen sehr hohen Widerstand gegen Abblättern und Abplatzen aufweisen.
Abblättern und Abplatzen sind mechanische Beschädigungen der Beschichtung, die im allgemeinen bei mechanischen Belastungen des Bleches während des Tiefziehens auftreten.
Das Abblättern erfolgt durch Rissbildung in der Dicke selbst der Beschichtung, insbesondere unter dem Einfluss von Kompressionsbelastungen, denen das Blech im Bereich des Schlagstempels der Tiefziehmaschine ausgesetzt ist.
Das Abplatzen erfolgt hingegen durch Rissbildung an der Übergangsfläche Beschichtung -Substrat unter dem Einfluss von Scherbelastungen.
Die beiden Punkte, nämlich Widerstandsfestigkeit gegen Abblättern und Abplatzen bringen gegenteilige Anforderungen hinsichtlich der thermischen Behandlung bei der Legierungsausbildung mit sich.
Um nämlich das Abblättern zu vermeiden, ist es erforderlich, eine Bildung der Phasen Γ und δ kompakt zu begrenzen, da dies die härtesten und sprödesten Phasen der Beschichtung sind (wobei ausserdem die Phase δ kompakt eine mikrokristalline Struktur aufweist), wodurch allgemein gesehen die Temperatur und die Dauer der thermischen Behandlung bei der Legierungsausbildung auf entsprechend niedrige Werte einzustellen sind um dergestalt den mittleren Gehalt an Eisen in der Beschichtung zu begrenzen; jedoch besteht hierbei das Risiko, dass unter diesen Bedingungen bei der Legierungsausbildung ein Teil der Phase ζ an der Oberfläche der Beschichtung verbleibt.
Um ein Abplatzen hingegen zu vermeiden ist es erforderlich, die thermische Behandlung bei der Legierungsausbildung bei höheren Werten der Temperatur und der Dauer durchzuführen, um ein Weiterbestehen der Phase ζ an der Oberfläche zu vermeiden, die einen erhöhten Reibungsfaktor besitzt, der für das Risiko des Abplatzens ursächlich ist.
Unter diesen Bedingungen der Legierungsausbildung erhält man jedoch Beschichtungen mit einem hohen Anteil an Eisen und mit dicken Unterschichten der Pasen Γ und δ kompakt, wodurch das Risiko der Abblätterung hervorgerufen wird.
Die durch das Vorhandensein der Phase ζ bedingten Nachteile sind stärker ausgeprägt bei Stahlsorten mit einem geringen Gehalt an Kohlenstoff, auch ULC genannt (Ultra Low Carbon im Englischen); bei diesen Stahlsorten besitzen die Galvanisierschichten oder galvanisierten legierten Schichten ein geringere Haftung, sodass das Risiko von Abplatzungen an der Übergangsschicht erhöht ist auf grund von auftretenden Scherbelastungen, die von der darüber liegenden Phase ζ übertragen werden.
Unter einer Stahlsorte mit niedrigem Gehalt an Kohlenstoff wird eine Stahlsorte verstanden, die entweder weniger als 5.10^–3 Gew% Kohlenstoff aufweist, oder die einen höheren Gehalt an Kohlenstoff aufweist, von dem jedoch ein erheblicher Anteil durch Zusatzelemente, wie Titan und/oder Niob gebunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stahlblech mit einer galvanisierten legierten Schicht zu schaffen, das sowohl einen hohen Widerstand gegen Abblättern als auch gegen Abplatzen aufweist und das insbesondere keine Oberflächenphase ζ aufweist und dessen harte und spröde Phasen, insbesondere die Phase Γ, eine minimale Dicke besitzen.
Die Veröffentlichungen JP 06 0881912 A und JP 04 013855 der Firma NISSHIN STEEL beschreiben ein Verfahren zur Herstellung eines Bleches mit einer galvanisierten legierten Schicht mit einem einzigen Schritt der thermischen Behandlung der Legierungsausbildung; die maximale Temperatur der thermischen Behandlung liegt zwischen 450°C und 500°C, während die Aufenthaltszeit bei dieser Temperatur geringer als 1 Minute ist.
Gemäss diesen Veröffentlichungen wird eine vollständig legierte galvanisierte Schicht erhalten, das heisst ohne Phase η, jedoch auch ohne Phase ζ, wobei sie eine Phase Γ minimaler Dicke aufweist (≤ 0,5 μm).
Gemäss diesen Veröffentlichungen enthält die Legierung aus Eisen und Zink, die im wesentlichen die galvanisierte legierte Schicht bildet, ausserdem:

– in herkömmlicher Weise weniger als 0,5 Gew% Aluminium;
– zwischen 0,1 und 5 Gew% Chrom gemäss der JP 06 0881912 A und 0,02 bis 1 Gew% Nickel gemäss der JP 04 013855 A .

Die Galvanisierbäder enthalten im allgemeinen Aluminium um die Legierungsausbildung der Schicht im Bad zu steuern. Es ist also in jedem Fall üblich, Aluminium (≤ 0,5%) in der galvanisierten Schicht vorzufinden; der Gehalt an Aluminium in der Schicht liegt üblicherweise in der Grössenordnung von 0,2%.
Im Gegensatz dazu ist das Vorhandensein von Chrom oder Nickel in der galvanisierten legierten Schicht mit den oben angegebenen Gehalten keineswegs üblich; die Anwesenheit dieser Elemente im Galvanisierbad bewirkt die Bildung von Bodenmatten, die bei der kontinuierlichen Weiterverarbeitung besonders störend sind.
Ziel der Erfindung ist es, ein Stahlblech mit galvanisierter legierter Schicht zu schaffen, das sowohl eine hohe Widerstandsfestigkeit gegen Abblättern als auch eine hohe Widerstandsfestigkeit gegen Abplatzen aufweist.
Weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Bildung von Bodenmatten während des Galvanisiervorgangs zu begrenzen.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines für das Tiefziehen geeigneten interstitiellfreien Stahlbleches, das mit einer galvanisierten legierten Schicht beschichtet ist, das den Schritt aufweist der Galvanisierung durch Eintauchen des Stahlbleches in ein Bad auf Zinkbasis sowie einen einzigen Schritt der thermischen Behandlung der Legierungsausbildung des galvanisierten Stahlbleches; es ist dadurch gekennzeichnet, dass:

– die maximale Temperatur, die das Band während der Behandlung erreicht, grösser oder gleich 490° C ist,
– diese maximale Temperatur und die Behandlungsdauer derart begrenzt werden, dass der mittlere Gehalt an Eisen in der erhaltenen legierten Schicht 6 g/m² nicht überschreitet.

Die Erfindung kann ausserdem eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen:

– das Bad besteht im wesentlichen aus Zink, Aluminium mit einem Gehalt von 0,10 bis 0,135 Gew%, Eisen, gegebenenfalls einem Blühmittel, sowie den unvermeidlichen, verbliebenen Verunreinigungen,
– nach der Galvanisierung und vor der thermischen Behandlung beträgt der Anteil an Chrom in der galvanisierten Schicht weniger als 0,1 Gew% und/oder der Anteil an Nickel weniger als 0,02 Gew%,
– die Einwirkungsdauer bei der maximalen Temperatur ist kleiner als eine Minute,
– die maximale Temperatur ist kleiner oder gleich 510°C
– die maximale Temperatur liegt zwischen 495°C und 505°C.

Die Erfindung wird besser verstanden durch die Lektüre der nachfolgenden Beschreibung von nicht begrenzenden Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung; darin zeigen:
1, auf die sich das Beispiel 1 bezieht, ein Diagramm der Behandlungsdauer (in Sekunden) und der maximalen Temperatur der Behandlung (in °C), den existierenden Bereich der Phase ζ (schraffierter Bereich, der durch die schwarzen Punkte • begrenzt ist), sowie die Grenzen der Bereiche, in denen die Phasen Γ durch + dargestellt) und δ (durch × dargestellt) auftreten,
2 und 3, auf die sich das Beispiel 2 bezieht, einerseits die Entwicklung des Gehaltes an Eisen (in g/m²) der galvanisierten legierten Schicht als Funktion der maximalen Temperatur der Behandlung während der Legierungsausbildung (2) und andererseits die Entwicklung der Abblätterung (in g/m² der galvanisierten legierten Schicht als Funktion des Gehaltes an Eisen (in g/m²) in dieser Schicht (3).
Die Anlage zur kontinuierlichen Herstellung eines Bleches mit einer galvanisierten legierten Schicht nach der Erfindung weist in herkömmlicher Weise ein Anordnung zur Galvanisierung auf durch Eintauchen in ein Bad aus geschmolzenem Metall und eine nachgeordnete Anordnung zur thermischen Behandlung der Legierungsausbildung.
In herkömmlicher Weise weist diese Anordnung zur Legierungsausbildung eine Anordnung auf zum Vorschub des Bandes mit, in Vorschubrichtung gesehen, einem aufsteigenden Trum, einer Trag- und Führungsrolle für das Band im Oberteil der Anlage (im Englischen „top roll„ genannt) und einem absteigenden Trum.
Das aufsteigende Trum wird senkrecht zum Galvanisierbad ausgerichtet sowie zur Trocknunsanordnung für das Band, die Teil der Anordnung zur Galvanisierung ist.
Gemäss einer wesentlichen Ausführungsform der Erfindung sind entlang des aufsteigenden Trums nacheinander die Anordnungen zur thermischen Behandlung der Legierungsausbildung sowie Anordnungen zur Abkühlung des Bandes vorgesehen.
Die Anordnungen zur thermischen Behandlung weisen zum Beispiel Anordnungen auf zur Erhöhung der Temperatur und einen Ofen zur Aufrechterhaltung derselben.
Die Anordnung zur thermischen Behandlung und die Anordnung zur Abkühlung sind an und für sich bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht im einzelnen erläutert.
Bei der gewählten Ausgestaltung der Anlage erfolgt also die Legierungsausbildung während eines einzigen Schrittes der thermischen Behandlung, im Gegensatz zu den Verfahren, die in den Veröffentlichungen JP 02 194157 A und JP 07 0342213 A der Firma SUMITOMO, JP 08 165550 , JP 05 320853 A und JP 61 223174 A der Firma NIPPON STEEL beschrieben sind.
Im folgenden wird eine wesentliche Ausführungsform der Herstellung eines erfindungsgemässen Bleches mit einer galvanisierten legierten Schicht beschrieben.
Das Verfahren nach der Erfindung ist insbesondere geeignet zum Aufbringen von galvanisierten legierten Schichten auf Stahlblechen vom Typ „interstitiell-frei" (im Englischen: Interstitial Free oder IF), die tiefziehbar sind; unter einem tiefziehbaren IF Stahl werden daher die Sorten IF oder IF(Ti, Nb), IF(Ti, B) oder IF(Ti) verstanden, d. h. IF Stähle ohne andere Zusatzelemente (wie Ti und/oder Nb,B) als diejenigen, die zum Binden von Kohlenstoff und/oder Stickstoff dienen.
Es wird kontinuierlich ein galvanisiertes Blech hergestellt indem ein Band aus tiefziehbarem IF Stahl eine Galvanisieranlage durchläuft und zwar mit Eintauchen in ein Galvanisierbad.
In herkömmlicher Weise enthält dieses Bad im wesentlichen Zink, Aluminium zur Steuerung der Legierungsbildung im Bad, Eisen, das durch Lösung des Bandes entsteht und unvermeidliche Verunreinigungen; das Bad kann ausserdem Blühmittel, wie zum Beispiel Blei, Antimon oder Wismuth enthalten; der Gewichtsanteil an Aluminium im Bad liegt zwischen 0,10 und 0,135; die Anteile an Nickel und Chrom, die unter den Verunreinigungen enthalten sind, sind erheblich geringer mit 0,02 Gew% bzw. 0,1 Gew%.
Am Ausgang der Galvanisieranlage und nach der Trocknung wird mittels einer Anordnung zur thermischen Behandlung der Legierungsausbildung anschliessend kontinuierlich das Band auf eine maximale Temperatur aufgeheizt, die grösser oder gleich 490° C ist, wobei die Bedingungen für die Temperatur und die Dauer der Einwirkung dergestalt gewählt werden, dass einerseits eine vollständige Legierungsausbildung (= ohne Phase η) der galvanischen Beschichtung auf dem Stahlband erhalten wird und dass andererseits der mittlere Gehalt an Eisen in der erhaltenen legierten Beschichtung 6 g/m² nicht überschreitet.
Die notwendigen Geräte (zur Steuerung der Anlagen) um diese Bedingungen einhalten zu können sind dem Fachmann geläufig; in der Praxis überschreitet die Dauer der Einwirkung bei der maximalen Temperatur nicht 1 Minute.
Vorzugsweise liegt, wenn die Dauer der Einwirkung kleiner als 1 Minute ist, die vom Band angenommene maximale Temperatur während dieser Behandlung zwischen 490°C und 510°C oder, wenn möglich, zwischen 495°C und 505°C.
Mittels der Kühlanordnung wird anschliessend das Blechband auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt, sodass die Beschichtung nicht während des Umlaufs über die obere Tragrolle für das Band beschädigt wird; diese Temperatur ist im allgemeinen kleiner oder gleich 300°C.
Dadurch wird also in einem einzigen Schritt der thermischen Behandlung ein mit einer galvanisierten legierten Schicht versehenes Stahlband mit sehr hoher Festigkeit sowohl gegen Abplatzen als auch gegen Abblättern erhalten.
Das Stahlband widersteht dem Abplatzen da der Anteil der Phase ζ an der Oberfläche unterhalb eines messbaren Schwellwertes liegt; das Ziel des geringen Anteils der Phase wird gemäss der Erfindung unabhängig von der Dauer der Behandlung dadurch erreicht, dass die maximale Temperatur der Behandlung grösser oder gleich 490° C ist, wie es im nachfolgenden Beispiel 1 beschrieben wird
Das Stahlband widersteht auch dem Abblättern da der Gehalt an Eisen in der Beschichtung kleiner oder gleich 6 g/mm² ist, wie es im nachfolgenden Beispiel 2 der Fall ist.
Ist die maximale Temperatur der thermischen Behandlung niedriger als 490°C, d. h. liegt sie zum Beispiel im Bereich von 450°C bis 490°C, wie es gemäss dem Stand der Technik der Fall ist, so besteht das Risiko, dass, je nach der Dauer der Behandlung, ein zu grosser Anteil der Phase ζ an der Oberfläche der Beschichtung entsteht, was sich nachteilig auswirkt auf die Widerstandsfestigkeit gegen Abplatzen, insbesondere im Fall von tiefziehbaren IF Stählen.
Ist die maximale Temperatur der thermischen Behandlung grösser als 510°C und/oder ist die Dauer der Behandlung zu lang, d. h. ist die Dauer der Einwirkung bei dieser maximalen Temperatur länger als 1 Minute, so besteht das Risiko, dass der Anteil an Eisen in der Beschichtung grösser wird als 6 g/m², was sich nachteilig auswirkt auf die Widerstandsfestigkeit gegen Abblättern, wie es im Beispiel 2 dargestellt ist.
Da die Empfindlichkeiten der Stahlsorten hinsichtlich der Fähigkeiten der Legierungsausbildung und der Zunahme der Phasen mit Eisenanreicherung unterschiedlich sind, ist es erforderlich, dass die Sorten mit der grössten Empfindlichkeit der erfindungsgemäss vorgegebenen unteren Grenze der maximalen Temperatur am nächsten liegen (d. h. 490°C und vorzugsweise 495°C).
Das Verfahren zur Schaffung einer galvanisierten legierten Schicht fast ohne Phase ζ und mit einer minimalen Schichtdicke von harten und spröden Phasen, insbesondere der Phase Γ, ist vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich der bereits erwähnten Verfahren, die in den Veröffentlichungen JP 02 194157 A und JP 08 165550 A beschrieben sind, da nach der Erfindung nur ein einziger thermischer Behandlungsschritt durchgeführt wird, was erheblich wirtschaftlicher und produktiver ist.
Das Verfahren nach der Erfindung sieht keine zwischenzeitliche Abkühlung vor, schon gar nicht auf einen Wert von unterhalb 400°C, während des Schrittes der thermischen Behandlung; eine Abkühlung wird erst nach dem Ende der thermischen Behandlung vorgenommen.
Schliesslich geht das erfindungsgemässe Verfahren aus von einem galvanisierten Blech, d. h. einem Blech, das mit einer nicht legierten Schicht auf der Basis von Zink beschichtet ist, und nicht von einem Blech, das bereits mit einer vorab ausgebildeten Zink-Eisen-Legierung beschichtet worden ist, wie es in der Veröffentlichung WO 90 02043 A beschrieben ist ausserdem ist die Dauer der thermischen Behandlung nach der Erfindung erheblich kürzer als diejenigen, die in dieser Veröffentlichung angegeben sind, was, wie es ohne weiteres erkennbar ist, vorteilhaft auf die Produktivität auswirkt.
Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung.
Beispiel 1:
Dieses Beispiel dient dazu, die Wichtigkeit zu verdeutlichen der thermischen Behandlung zur Legierungsausbildung bei einer maximalen Temperatur gemäss der Erfindung von grösser oder gleich 490° C.
Die thermischen Behandlungen während der Legierungsausbildung wurden an galvanisierten Stahlblechproben der Sorte ULC durchgeführt.
Die verwendete Stahlsorte wies in der Analyse die folgende Zusammensetzung auf (mit Gehalten ausgedrückt in Tausendstel Gewichtsprozent: 10^–3%): C = 2 – Mn = 150 – P < 15 – S < 10 - Al = 35 – Nb = 15 – Ti = 15.
Die Proben wurden vorab bei den gleichen Bedingungen galvanisiert in einem Zinkbad bei 470°C, das 0,135% Aluminium enthielt; das Galvanisierbad enthielt weder Nickel noch Chrom, ausser als unvermeidbare Verunreinigungen, sodass in den Beschichtungen der Proben der Gehalt an Chrom unterhalb 0,1 Gew% und der Gehalt an Nickel unterhalb 0,02 Gew% lag; die Bedeingungen der Galvanisierung wurden derart gewählt, dass eine Beschichtung von 60 g/m² erhalten wurde, entsprechend einer Dicke von etwa 8 μm.
Es wurden verschiedene thermische Behandlungen zur Legierungsausbildung der Proben durchgeführt; jede Probe wurde auf eine maximale Temperatur der Behandlung aufgeheizt und anschliessend auf dieser Temperatur während einer Dauer gehalten, die 70 Sekunden erreichen konnte.
Während der Einwirkungszeit bei dieser Temperatur wurden mittels eines Röntgenstrahldiffraktometers das Vorhandensein und die Identifizierung der Phasen ζ, δ und Γ durchgeführt unter Aufzeichnung der Zeitdauern der Einwirkung, an denen die Phasen ζ, δ und Γ auftraten, sowie die Dauer der Einwirkung, an deren Ende die Phase ζ verschwand; die untere Grenze dieser Feststellung liegt in der Grössenordnung von 5% für die Phase ζ und in der Grössenordnung von 7 bis 8% für die Phase Γ und die Phase δ.
Es wurden thermische Behandlungen der Legierungsausbildung bei 440°C, 450°C, 460°C, 470°C, 480°C, 490°C, 500°C, 510° C, 520°C, 530°C, 540°C, 550°C und 560°C durchgeführt .
In 1 ist ein Diagramm dargestellt, bei dem auf der Ordinate die Temperatur der Behandlung und auf der Abszisse für jede Temperatur die Einwirkungsdauer abgetragen ist, an deren Ende die Phasen ζ, δ und Γ auftraten und die Einwirkungsdauer, an deren Ende die Phase ζ verschwand.
In 1 entspricht die durch die schwarzen Punkte begrenzte, schraffierte Fläche dem Bereich, in dem die Phase ζ existiert; wie man sieht tritt, wenn die Temperatur der Behandlung zur Legierungsausbildung gemäss der Erfindung grösser oder gleich 490°C ist, die Phase ζ nicht in messbarer Weise während der Behandlung auf, unabhängig von der Dauer der Einwirkung der maximalen Temperatur, mit der Grenze von ungefähr 1 Minute.
Die Grenzen des Bereichs, in dem die Phase ζ existiert, hängt selbstverständlich von der verwendeten Stahlsorte ab, sodass für andere Stahlsorten als tiefziehbare IF Stähle die untere Grenze der Temperatur zur Legierungsausbildung sich von der Temperatur von ungefähr 490° C unterscheiden kann.
Erfindungsgemäss kann für die tiefziehbaren IF Stähle unabhängig von der Dauer der thermischen Behandlung die Anwesenheit der Phase ζ an der Oberfläche der galvanisierten legierten Schicht ab dem Zeitpunkt verhindert werden, zu dem die Behandlung bei einer Temperatur von grösser oder gleich 490° C beginnt; unter diesen Bedingungen kann die Dauer der Behandlung unabhängig von der Temperatur der Behandlung festgelegt werden, wodurch die Steuerung des Schrittes der Legierungsausbildung erleichtert wird; die Dauer der Einwirkung der maximalen Temperatur der Behandlung beträgt vorzugsweise weniger als eine Minute.
Ausserdem kann, wie es aus den Grenzen der Bereiche des Auftretens der Phasen Γ (durch + dargestellt) und δ (durch × dargestellt) in 1 im Temperaturbereich von 480° C bis 510° C ersichtlich ist, eine Verzögerung des Auftretens dieser Phasen δ und Γ festgestellt werden (Winkelpunkt bei ungefähr 490° C in den Kurven, die diesen Phasen entsprechen ); diese Tatsache wird im Zusammenhang mit Beispiel 2 berücksichtigt.
Beispiel 2:
Dieses Beispiel dient dazu, die Wichtigkeit des Einstellens der Temperatur und der Dauer der thermischen Behandlung für die Legierungsausbildung auf ausreichend geringe Werte zu verdeutlichen um den mittleren Gehalt an Eisen in der Beschichtung auf einen Wert kleiner oder gleich 6 g/m² zu begrenzen.
Ausgehend von denselben galvanisierten Proben wie im Beispiel 1 erfolgen die Behandlungen zur Legierungsausbildung dadurch, dass die Proben auf eine vorgegebene maximale Temperatur der Behandlung aufgeheizt werden, dass sie während 15 Sekunden dieser Temperatur ausgesetzt werden und dass sie anschliessend abgekühlt werden.
Die dabei verwendeten maximalen Temperaturen der Behandlung liegen zwischen 460 und 530°C.
Für jede mit einer galvanisierten legierten Schicht versehene Probe wird der Gehalt an Eisen in der galvanisierten legierten Schicht gemessen; diese Messung erfolgt in an und für sich bekannter Weise dadurch, dass das Eisen durch Hydrochloreinwirkung herausgelöst wird und dass die Menge an gelöstem Eisen durch Flamm-Atomabsorptionsspektrometrie bestimmt wird; 2 zeigt die erhaltenen Resultate, wobei die Temperatur (°C) auf der Abszisse und der Gehalt an Eisen(g/m²) auf der Ordinate abgetragen ist; wie ersichtlich, besitzt die erhaltene Kurve bei ungefähr 500°C einen Winkelpunkt.
Jede hergestellte mit einer galvanisierten legierten Schicht versehene Probe wird ausserdem einem Abblätterungstest unterzogen, wobei der für die Abblätterung charakteristische Gewichtsverlust (g/m²) gemessen wird; um diese Messung durchzuführen wird in an und für sich bekannter Weise ein Napf durch Tiefziehen der Probe hergestellt und danach der Gewichtsverlust der Probe durch das Tiefziehen bestimmt.
Vor dem Tiefziehen wird die Oberfläche entfettet und die Probe gewogen; anschliessend wird die Probe mit einer Schicht aus Teflon^® auf beiden Seiten abgedeckt und dann vollständig gezogen durch Eindrücken eines Stempels in eine Matritze, die derart ausgestaltet ist, dass ein Napf geformt wird; der derart erhaltene Napf wird mittels Ultraschall gereinigt und dann gewogen; anschliessend wird die Differenz der Gewichte berechnet und durch die ursprüngliche Oberfläche der Probe dividiert; das erhaltene Resultat in g/m² stellt die Abblätterung der Beschichtung dar.
In 3 sind die erhaltenen Resultate dargestellt, wobei der Gehalt an Eisen (g/m²) auf der Abszisse und die Abblätterung der Beschichtung (g/m²) auf der Ordinate abgetragen ist; daraus geht hervor, dass für Beschichtungen mit einem Gehalt an Eisen von mehr als 6 g/m² die Widerstandsfestigkeit hinsichtlich des Abblätterns erheblich abnimmt, wobei diese bis zu einem Drittel der Oberflächendichte der Beschichtung erreichen kann.
Aus 3 kann ferner entnommen werden, dass zur Begrenzung des Auftretens des Abblätterns auf tiefziehbaren IF Stählen es vorteilhaft ist, den mittleren Gehalt an Eisen in der Beschichtung auf einen Wert kleiner oder gleich 6 g/m² zu begrenzen; aus 2 kann entnommen werden, dass im Fall einer Einwirkungszeit von 15 Sekunden dieses Ziel erreicht wird, wenn die maximal eingestellte Temperatur (T_max) während der Behandlung kleiner oder gleich 510°C ist.
Durch Kombination mit der Lehre gemäss Beispiel 1, aus dem hervorgeht, dass die Phase ζ nicht auftritt, wenn T_max ≥ 490°C ist, dass das Auftreten der Phasen δ und Γ verzögert wird, wenn ausserdem T_max ≤ 510° C ist, lässt sich der Schluss ziehen, dass der Bereich zwischen 490°C und 510°C die bestmöglichen Bedingungen bietet zur Erreichung der erfindungsgemässen Ziele.
Für Einwirkungszeiten, die sich von den 15 Sekunden unterscheiden und für unterschiedliche Zeitdauern der thermischen Behandlung sind natürlich in an und für sich bekannter Weise die Bedingungen der Behandlung derart anzupassen, dass der mittlere Gehalt an Eisen in der Legierungsschicht den Wert 6 g/m² nicht überschreitet und dass die maximale Temperatur der Behandlung auf einem Wert grösser oder gleich 490° C verbleibt, sodass das Auftreten der Phase ζ verhindert wird, unabhängig von der Dauer der Behandlung (siehe 1).

Claims

– Verfahren zur Herstellung eines tiefziehbaren interstitiell-freien IF Stahlbleches, das mit einer galvanisierten legierten Schicht beschichtet ist, wobei das Stahlblech in ein Galvanisierbad auf Zinkbasis eingetaucht wird, dessen Gehalte an Nickel und Chrom geringer sind als 0,02 Gew% bzw. 0,1 Gew%, wonach das Band am Ausgang der Galvanisieranordnung kontinuierlich aufgeheizt wird bis zu einer maximalen Temperatur, die grösser oder gleich 490°C ist und wobei die maximale Temperatur und die Dauer der Behandlung derart begrenzt werden, dass der mittlere Gehalt an Eisen in der erhaltenen Legierungsschicht 6 g/m² nicht überschreitet.
– Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bad im wesentlichen besteht aus Zink, Aluminium mit einem Gehalt zwischen 0,10 und 0,135 Gew%, Eisen und gegebenenfalls einem Blühmittel, sowie den unvermeidbaren verbliebenen Verunreinigungen.
– Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Einwirkung der maximalen Temperatur kleiner als eine Minute ist.
– Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Temperatur kleiner oder gleich 510°C ist .
– Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Temperatur zwischen 495°C und 505°C liegt.