DE69919660T2

DE69919660T2 - Geglühtes Stahlblech und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69919660T2
Application number: DE69919660T
Authority: DE
Inventors: Yoichi Kurashiki-shi Tobiyama; Chiaki Kurashiki-shi KATO
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2019-11-18
Also published as: CA2290073A1; DE69919660D1; EP1002886B1; AU5946499A; KR100432552B1; CA2290073C; US6368728B1; AU758929B2; EP1002886A1; KR20000035534A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, das als Kraftfahrzeugrostschutzstahlblech verwendet wird, und ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Feuerplattierung auf Zinkbasis und Elektroplattierung wurden entwickelt und großtechnisch verwendet, um Kraftfahrzeugrostschutzstahlbleche mit hervorragender Opfer-Korrosionsschutzeigenschaft herzustellen. Insbesondere werden galvanisierungsgeglühte Stahlbleche wegen niedriger Herstellungskosten und hoher Korrosionsbeständigkeit gerne als Kraftfahrzeugstahlbleche verwendet.
Das galvanisierungsgeglühte Stahlblech ist ein oberflächenbehandeltes Stahlblech von geringen Kosten und hoher Korrosionsbeständigkeit. Wenn es als Kraftfahrzeugrostschutzstahlblech verwendet wird, zeigte sich jedoch im Vergleich zu elektrogalvanisierten Stahlblechen ein Problem hinsichtlich der Bearbeitbarkeit bzw. Umformbarkeit beim Pressformen aufgrund der Tatsache, dass die Plattierungsschicht selbst aus einer intermetallischen Verbindung auf Zn-Fe-Basis, die durch wechselseitige Diffusion des Substratmetalls und des reinen Zink gebildet wurde, besteht, und es wurden viele Untersuchungen zur Verbesserung der Pressumformbarkeit des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs unternommen.
Probleme treten bei der Durchführung des Pressformens des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs auf.
Eines ist ein als Pulverbildung bekanntes Phänomen, wobei sich die Galvanisierungsglühschicht während des Umformens als Pulver ablöst. Eine Γ-Phase verursacht, wenn sie in einer großen Menge an der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche gebildet wird, eine Verschlechterung der Pulverbildungsbeständigkeit und Pressumformbarkeit. Ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pulverbildungsbeständigkeit ist daher gefragt.
Eine weitere Eigenschaft, die während des Pressumformens zu erfüllen ist, steht in Verbindung mit dem Zustand der Oberflächengalvanisierungsschicht, beispielsweise die Reibung mit einem Formwerkzeug.
Diese Eigenschaften hängen stark von der Phasenstruktur der Oberfläche der Galvanisierungsglühschicht ab, und das Vorhandensein einer weichen und einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden ζ-Phase im Vergleich zu einer δ1-Phase verursacht eine ernste Verschlechterung von Eigenschaften.
Ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit guter Pressumformbarkeit ist ein Stahlblech, das sowohl die Pulverbildungsbeständigkeit als auch einen niedrigen Reibungskoeffizienten erfüllt. Für diesen Zweck wäre eine hauptsächlich eine δ1-Phase umfassende Galvanisierungsglühphase, die durch Hemmen der Γ-Phase und der ζ-Phase erreichbar ist, eine ideale Galvanisierungsglühphase.
Üblicherweise verfügbare Verfahren zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit zufriedenstellender Pulverbildungsbeständigkeit und einem niedrigen Rei bungskoeffizienten, wobei die Phasenstruktur passend gesteuert ist, umfassen das Steuern der Al-Konzentration in dem Galvanisierungsbad und ein Verfahren der Steuerung der Erzeugung von übermäßiger Γ-Phase und ζ-Phase durch Festlegen des Grades der Legierungsbildung der Galvanisierungsschicht.
Im Hinblick auf die Legierungsbedingungen, die bei der Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs verwendet werden, wurde andererseits eine wirksame Regelung der Legierungsbildungstemperatur berichtet.
Wenn versucht wird, ein hauptsächlich eine δ1-Phase umfassendes galvanisierungsgeglühtes Stahlblech durch das übliche Verfahren zu erhalten, ist es schwierig, eine gezielte Galvanisierungsglühphasenstruktur durch lediglich Regeln von einfach der Legierungsbildungstemperatur zu erhalten. Für eine strenge Kontrolle der Galvanisierungsglühphasenstruktur müssen weitere Anforderungen erfüllt werden.
Einige Techniken wurden bisher im Hinblick auf die Heizrate bei der Legierungsbildung als Faktor eingeführt.
Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 4-48061 ein Verfahren, das die Stufen des Durchführens einer Legierungsbildung mit einer Heizrate von mindestens 30 °C/Sekunde auf eine Temperatur in einem Bereich von 470 bis 530 °C und der Regelung der Beziehung zwischen dem Beschichtungsgewicht und dem Eisengehalt in der Plattierungsschicht umfasst, wodurch die Pressumformbarkeit verbessert wird.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 1-279738 offenbart das Gewinnen einer Plattierung mit hervorragender Pulverbildungsbeständigkeit und Schuppenbildungs beständigkeit durch Beschränken der Al-Konzentration in dem Plattierungsbad auf einen Bereich von 0,04 bis 0,12 Gew.-%, Erreichen einer Legierungsbildungstemperatur von mindestens 470 °C in 2 Sekunden nach der Durchführung der Beschichtungsgewichtskontrolle und rasches Kühlen des plattierten Blechs auf eine Temperatur von 420 °C oder geringer in 2 Sekunden nach der Durchführung der Legierungsbildung.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 7-34213 offenbart eine Technik zur Verbesserung der Grenzflächenadhäsion durch die Verwendung einer Al-Konzentration in dem Bad in einem Bereich von 0,105 bis 0,3 Gew.-%, Durchführen einer Feuerverzinkung des Blechs, anschließendes Erhitzen desselben mit einer Rate von mindestens 20 °C/Sekunde, Durchführen einer Legierungsbildung bei einer Temperatur in einem Bereich von 420 bis 650 °C und Erhitzen des Blechs auf eine Temperatur von 450 bis 550 °C über eine Zeitspanne von mindestens 3 Sekunden.
Zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit hervorragender Pressumformbarkeit, wie oben beschrieben, muss die Phasenstruktur der Galvanisierungsglühschicht hauptsächlich die δ1-Phase umfassen. Eine Aufgabe der Erfindung ist, wie später beschrieben, das Hemmen der Erzeugung der ζ-Phase und der Γ-Phase.
Im Hinblick darauf hemmt die in der im vorhergehenden genannten ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-48061 offenbarte herkömmliche Technik der Verbesserung der Pressumformbarkeit durch Erhitzen des Blechs mit einer Heizrate von mindestens 30 °C/Sekunde und Regelung der Beziehung zwischen dem Beschichtungsgewicht und dem Eisengehalt in der Plattierungsschicht die Erzeugung der ζ-Phase und der Γ-Phase in einem gewissen Ausmaß, doch kann die Pressumformbarkeit durch dieses Mittel allein nicht auf ein ausreichendes Niveau verbessert werden. Ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech, das verringerte ζ- und Γ-Phasen enthält, kann nicht hergestellt werden, wenn nicht eine ausreichende Menge Al in der Galvanisierungsschicht gehalten wird.
Zwar legt die ungeprüfte japanische Anmeldung 4-48061 die Beziehung zwischen dem Beschichtungsgewicht (W g/m²) und dem Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht (C_Fe Gew.-%) durch 18 – (W/10) ≥ C_Fe ≥ 9 fest, doch führt eine Zunahme des Beschichtungsgewichts in diesem Falle zu einem engen Bereich des Eisengehalts in der Galvanisierungsglühschicht, der zu steuern ist, was zum Problem einer schwierigen Durchführung führt.
Die im vorhergehenden genannten ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 1-279738 und 7-34213 legen die Al-Konzentration in dem Galvanisierungsbad zusätzlich zu den Legierungsbildungsbedingungen fest.
Jedoch ist, wenn wie später beschrieben versucht wird, die Phasenstruktur der Plattierung ideal zu steuern, eine einfache Regelung der Bestandteilkonzentrationen in dem Plattierungsbad nicht ausreichend. Die beschriebenen herkömmlichen Techniken erreichen das Ziel einer signifikanten Hemmung der Erzeugung der Γ-Phase und der ζ-Phase nicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die vorliegende Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, das die folgenden Stufen umfasst: Applizieren einer Feuerverzinkung auf ein Stahlblech; Durchführen eines Gasabstreifens an dem Stahlblech zur Steuerung des Beschichtungsgewichts;
Erhitzen des Stahlblechs mit einer Heizrate von mindestens 10 °C/Sekunde auf eine maximale Blechtemperatur im Bereich von 470 bis 550 °C; Führen des Stahlblechs durch einen Durchgangsabschnitt, der sich von einem Glühofen zu einem Galvanisierungsbad erstreckt, wobei die Gasatmosphäre in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt eine Sauerstoffkonzentration von 50 Vol.-ppm oder weniger und einen Taupunkt von –20 °C oder weniger aufweist; Galvanisierungsglühen des Blechs bei einer Temperatur von der maximalen Blechtemperatur oder weniger, wodurch eine Zn-Fe-Galvanisierungsglühschicht erhalten wird, wobei der Al-Gehalt X_Al (%) der Galvanisierungsglühschicht und das Beschichtungsgewicht des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs W (g/m²) die folgende Gleichung (1) erfüllen, 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1)und der Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht im Bereich von 7 bis 12 % gehalten wird, wobei die Gesamt-Al-Konzentration N_Al (Gew.-%) und die Gesamteisenkonzentration N_Fe (Gew.-%) in dem Galvanisierungsbad beim Feuerverzinken die folgende Gleichung (2) erfüllen, und die Temperatur des in das Galvanisierungsbad eintretenden Blechs t °C und die Temperatur des Galvanisierungsbads T °C die folgende Gleichung (3) erfüllen 0,08 ≤ NAl – NFe ≤ 0,12 (2) 0 ≤ t – T ≤ 50 (3);eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, erhältlich nach dem Verfahren von einem der Ansprüche 1 oder 2, das an der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche eine ablösbare Galvanisierungsglühschicht umfasst, wobei die galvanisierungsgeglühte Schicht durch Röntgenbeugung an der Grenzfläche beobachtete Intensitäten der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase der abgelösten Galvanisierungsglühschicht aufweist, die die folgenden Gleichungen (4) und (5) erfüllen: I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität der ζ-Phase, Netzebenenabstand d = 1,26 Å, ist; I(δ1:2,13) die Intensität der δ1-Phase, Netzebenenabstand d = 2,13 Å, ist; und I(Γ:2;59) die Intensität der Γ-Phase, Netzebenenabstand d = 2,59 Å, ist; und
eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, erhältlich nach einem Verfahren von Anspruch 3, wobei das galvanisierungsgeglühte Stahlblech einen L-Wert des Weißegrades, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z8722 Bedingung d spezifizierte Verfahren mit einer Lichtfalle ermittelt wurde, von 70 oder weniger aufweist und einen Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z8741 spezifizierte Verfahren, das 60°-Spiegelglanzverfahren, ermittelt wurde, von 30 oder weniger aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das ein ternäres Zn-Fe-Al-Gleichgewichtsphasendiagramm darstellt; und
2 ist eine Beschreibungsdarstellung (Längsschnittdarstellung), die ein Reibungstestverfahren erläutert.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit hervorragender Pressumformbarkeit und die Bereitstellung eines hochwertigen galvanisierungsgeglühten Stahlblechs.
Wir ermittelten, dass es zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit hervorragender Pressumform barkeit wichtig ist, nicht nur eine gesteuerte Legierungsbildungstemperatur sondern auch eine gesteuerte Heizrate in der Legierungsbildungsstufe zu verwenden und ferner die Legierungsbildung durchzuführen, während Al in einer ausreichenden Menge in der Galvanisierungsglühschicht vorhanden gehalten wird. Dies ermöglicht die Erzeugung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, das hervorragende Pressumformbarkeit aufweist.
Um eine ausreichende Menge Al in der Galvanisierungsschicht sicherzustellen, ist es notwendig, die Komponentenkonzentrationen des Galvanisierungsbads sowie die Sauerstoffkonzentration und den Taupunkt der Atmosphäre in dem Glühofen, die Konzentration und den Taupunkt der Atmosphäre, die sich von dem Glühofen zu dem Galvanisierungsbad erstreckt, und die Beziehung zwischen der Temperatur des in das Galvanisierungsbad gelangenden Blechs und der Badtemperatur zu steuern. Nach dem Festlegen dieser Faktoren und der Sicherstellung eines gesteuerten Al-Gehalts in der Galvanisierungsschicht ist die Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit hervorragender Pulverbildungsbeständigkeit und einem niedrigen Reibungskoeffizienten durch die Verwendung einer stark gesteuerten Heizrate, die Verwendung der maximalen Blechtemperatur oder einer geringeren Temperatur zur Legierungsbildung und einer optimalen maximalen Blechtemperatur möglich.
Wir ermittelten, dass es möglich ist, ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit noch stärker hervorragenderer Pressumformbarkeit durch Unterwerfen des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, das unter den im vorhergehenden genannten Gasatmosphärenbedingungen für den Teil des Verfahrens, der sich von dem Glühofen zu dem Feuerverzinkungsbad erstreckt, hergestellt wurde, den Feuerverzinkungsbedingungen und Heiz/Legierungsbildungsbedingungen herzustellen und durch Durchführen eines Dressierwalzens durch mit einer gesteuerten Oberflächenrauheit ausgestatteten Walzwerkwalzen einen gesteuerten Glanz und einen gesteuerten Weißegrad des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs in gesteuerten Bereichen zu erhalten.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit hervorragender Pressumformbarkeit, das die Stufen des Applizierens einer Feuerverzinkung auf ein Stahlblech; des anschließenden Durchführens eines Gasabstreifens an dem Stahlblech zur Steuerung des Beschichtungsgewichts; des Erhitzens des Stahlblechs nach der Durchführung des Gasabstreifens mit einer Heizrate von mindestens 10 °C/Sekunde auf eine maximale Blechtemperatur im Bereich von 470 bis 550 °C; des Führens des Stahlblechs durch einen Durchgangsabschnitt, der sich von einem Glühofen zu einem Galvanisierungsbad erstreckt; und des anschließenden Durchführens einer Galvanisierungsglühbehandlung bei der maximalen Blechtemperatur oder einer niedrigeren Temperatur umfasst; wodurch eine Zn-Fe-Galvanisierungsglühschicht erhalten wird, wobei der Al-Gehalt X_Al (%: Gewichtsprozent) der Galvanisierungsglühschicht und das Beschichtungsgewicht des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs W (g/m²) die im folgenden angegebene Gleichung (1) erfüllen und der Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht im Bereich von 7 bis 12 (%: Gewichtsprozent) liegt: 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1)
Bei dem im vorhergehenden genannten Verfahren sollten die Gesamt-Al-Konzentration N_Al (%: Gewichtsprozent) und die Gesamteisenkonzentration N_Fe (%: Gewichtsprozent) in dem Galvanisierungsbad beim Feuerverzinken die im folgenden angegebene Gleichung (2) erfüllen, und die Temperatur des in das Galvanisierungsbad eintretenden Blechs t (°C) und die Temperatur des Galvanisierungsbads T (°C) die im folgenden angegebene Gleichung (3) erfüllen (erster Aspekt der Erfindung) 0,08 ≤ NAl – NFe ≤ 0,12 (2) 0 ≤ t – T ≤ 50 (3)
Bei dem im vorhergehenden genannten Verfahren weist die Gasatmosphäre in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt von dem Glühofen zu dem Galvanisierungsbad während der Stufe vor dem Feuerverzinken in dem Glühofen eine Sauerstoffkonzentration von bis zu 50 Vol.-ppm (Volumenprozentanteil) und einen Taupunkt von –20 °C oder weniger auf.
Bei dem im vorhergehenden genannten Verfahren sollte ein Dressierwalzen vorzugsweise nach der Galvanisierungsglühbehandlung mit Walzen (Umformwalzen) mit einer Oberflächenrauheit Ra von mindestens 0,5 μm durchgeführt werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pressumformbarkeit, das nach dem oben genannten Verfahren erhältlich ist, wobei nach dem Ablösen einer Galvanisierungsglühschicht eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs an der Galvanisierungsglühschicht/Stahlblech-Grenzfläche und dem Betrachten der Intensität der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase der abgelösten Galvanisierungsglühschicht durch Röntgenbeugung ausgehend von der Grenzfläche die folgenden Gleichungen (4) und (5) erfüllt werden: I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität der ζ-Phase, Netzebenenabstand d = 1,26 Å, ist; I(δ1:2,13) die Intensität der δ1-Phase, Netzebenenabstand d = 2,13 Å, ist; und I(Γ:2,59) die Intensität der -Phase, Netzebenenabstand d = 2,59 Å, ist.
Bei diesem weiteren Merkmal der Erfindung sollten das galvanisierungsgeglühte Stahlblech vorzugsweise ein Beschichtungsgewicht W im Bereich von 10 bis 100 g/m², einen Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht im Bereich von 7 bis 12 % (Gewichtsprozent) aufweisen, und der Al-Gehalt in der Galvanisierungsglühschicht X_Al (%: Gewichtsprozent) und das Beschichtungsgewicht W (g/m²) die folgende Gleichung (1) erfüllen: 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1)(bevorzugte Ausführungsform).
Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pressumformbarkeit, das nach dem im vorhergehenden genannten Verfahren erhältlich ist, wobei das galvanisierungsgeglühte Stahlblech einen L-Wert des Weißegrades, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z8722 (Bedingung d, mit Lichtfalle) angegebene Verfahren ermittelt wurde, von 70 oder weniger aufweist und einen Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z8741 (60°-Spiegelglanzverfahren) angegebene Verfahren ermittelt wurde, von 30 oder weniger aufweist.
Eine stärker bevorzugte Ausführungsform betrifft ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit einem L-Wert des Weißegrades, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z8722 (Bedingung d, mit Lichtfalle) angegebene Verfahren ermittelt wurde, von 70 oder weniger und einem Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z8741 (60°-Spiegelglanzverfahren) angegebene Verfahren ermittelt wurde, von 30 oder weniger, wobei eine Galvanisierungsglühschicht eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs an der Galvanisierungsglühschicht/Stahlblech-Grenzfläche abgelöst wird und die durch Röntgenbeugung ausgehend von der Grenzfläche beobachteten Intensitäten der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase der abgelösten Galvanisierungsglühschicht die folgenden Gleichungen (4) und (5) erfüllen: I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität der ζ-Phase, Netzebenenabstand d = 1,26 Å, ist; I(δ1:2,13) die Intensität der δ1-Phase, Netzebenenabstand d = 2,13 Å, ist; und I(Γ:2,59) die Intensität der -Phase, Netzebenenabstand d = 2,59 Å, ist.
Eine stärker bevorzugte Ausführungsform betrifft ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pressumformbarkeit mit einem L-Wert des Weißegrades, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z8722 (Bedingung d, mit Lichtfalle) angegebene Verfahren ermittelt wurde, von 70 oder weniger und einem Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z8741 (60°-Spiegelglanzverfahren) angegebene Verfahren ermittelt wurde, von 30 oder weniger; wobei das galvanisierungsgeglühte Stahlblech ein Beschichtungsgewicht W in einem Bereich von 10 bis 100 g/m² und einen Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht im Bereich von 7 bis 12 % (Gewichtsprozent) aufweist und der Al-Gehalt in der Galvanisierungsglühschicht X_Al (%: Gewichtsprozent) und das Beschichtungsgewicht W (g/m²) die im folgenden angegebene Gleichung (1) erfüllen; und wobei eine Galvanisierungsglühschicht eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs an der Galvanisierungsglühschicht/Stahlblech-Grenzfläche abgelöst wird und die durch Röntgenbeugung ausgehend von der Grenzfläche beobachteten Intensitäten der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase der abgelösten Galvanisierungsglühschicht die folgenden Gleichungen (1), (4) und (5) erfüllen: 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1) I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität der ζ-Phase, Netzebenenab stand d = 1,26 Å, ist; I(δ1:2,13) die Intensität der δ1-Phase, Netzebenenabstand d = 2,13 Å, ist; und I(Γ:2,59) die Intensität der -Phase, Netzebenenabstand d = 2,59 Å, ist.
Der Al-Gehalt X_Al und der Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht in der Erfindung stehen für den durchschnittlichen Al-Gehalt und den durchschnittlichen Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht.
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter beschrieben.
Das erste genannte Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit hervorragender Pressumformbarkeit, das die Stufe des Applizierens einer Feuerverzinkung auf ein Stahlblech; des anschließenden Durchführens eines Gasabstreifens an dem Stahlblech; des Erhitzens des Stahlblechs nach der Durchführung des Gasabstreifens mit einer Heizrate von mindestens 10 °C/Sekunde auf eine maximale Blechtemperatur im Bereich von 470 bis 550 °C; des Führens des Stahlblechs durch einen Durchgangsabschnitt, der sich von einem Glühofen zu einem Galvanisierungsbad erstreckt; und des anschließenden Durchführens einer Galvanisierungsglühbehandlung bei der maximalen Blechtemperatur oder einer geringeren Temperatur umfasst;
wodurch eine Zn-Fe-Galvanisierungsglühschicht erhalten wird, wobei der Al-Gehalt X_Al (%: Gewichtsprozent) der Galvanisierungsglühschicht und das Beschichtungsgewicht des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs W (g/m²) die im folgenden angegebene Gleichung (1) erfüllen und der Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht im wesentlichen im Bereich von 7 bis 12 (%: Gewichtsprozent) liegt: 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1) wobei die Gesamt-Al-Konzentration N_Al (%: Gewichtsprozent) und die Gesamteisenkonzentration N_Fe (%: Gewichtsprozent) in dem Galvanisierungsglühbad beim Feuerverzinken die folgende Gleichung (2) erfüllen und die Temperatur des in das Galvanisierungsbad eintretenden Blechs t (°C) und die Temperatur des Galvanisierungsglühbads T (°C) die folgende Gleichung (3) erfüllen: 0,08 ≤ NAl – NFe ≤ 0,12 (2) 0 ≤ t – T ≤ 50 (3)
Bei dem im vorhergehenden genannten Verfahren weist die Gasatmosphäre in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt von dem Glühofen zu dem Galvanisierungsbad während der Stufe vor dem Feuerverzinkungsglühen in dem Glühofen eine Sauerstoffkonzentration von 50 Vol.-ppm oder weniger (Volumenprozentanteil) und einen Taupunkt von –20 °C oder weniger auf.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pressumformbarkeit, das nach einem im vorhergehenden genannten Verfahren erhältlich ist, wobei die Galvanisierungsglühschicht eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs an einer Galvanisierungsglühschicht/Stahlblech-Grenzfläche abgelöst wird und die durch Röntgenbeugung ausgehend von der Grenzfläche beobachteten Intensitäten der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase der abgelösten Galvanisierungsglühschicht die folgenden Gleichungen (4) und (5) erfüllen: I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität der ζ-Phase, Netzebenenabstand d = 1,26 Å, bedeutet; I(δ1:2,13) die Intensität der δ1-Phase, Netzebenenabstand d = 2,13 Å, bedeutet; und I(Γ:2,59) die Intensität der -Phase, Netzebenenabstand d = 2,59 Å, bedeutet.
Die bevorzugte Ausführungsform des im vorhergehenden genannten zweiten Aspekts der Erfindung betrifft ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech hervorragender Pressumformbarkeit, wobei das galvanisierungsgeglühte Stahlblech ein Beschichtungsgewicht W im Bereich von 10 bis 100 g/m², einen Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht im Bereich von 7 bis 12 % (Gewichtsprozent) aufweist und der Al-Gehalt in der Galvanisierungsglühschicht X_Al (%: Gewichtsprozent) und das Beschichtungsgewicht W (g/m²) die folgende Gleichung (1) erfüllen 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1)
Der Al-Gehalt X_Al und der Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht in den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung bedeuten den durchschnittlichen Al-Gehalt bzw. den durchschnittlichen Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht.
Wie im vorhergehenden beschrieben stellt die vorliegende Erfindung ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech und ein Verfahren bereit, die hauptsächlich die δ1-Phase umfassen, wobei die Erzeugung der Γ-Phase und der ζ-Phase möglichst gehemmt ist. Eine Übersicht umfasst die folgenden Punkte (1) bis (3).

(1) Halten von Al in einer vorgeschriebenen Menge in der Galvanisierungsschicht bei Erhitzen/Legierungsbildung eines feuerverzinkten Stahlblechs;
(2) Um Al in einer ausreichenden Menge in der Galvanisierungsglühschicht zu halten, Festlegen von nicht nur den Bestandteilkonzentrationen des Galvanisierungsbads, sondern auch der Atmosphäre in dem Glühofen, der Atmosphäre in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt von dem Glühofen zu dem Gal vanisierungsbad während des Verfahrens und der Beziehung zwischen der Temperatur des in das Galvanisierungsbad eintretenden Stahlblechs und der Badtemperatur; und
(3) Bei Erhitzen/Legierungsbildung des feuerverzinkten Stahlblechs Erhitzen des Stahlblechs mit einer hohen Heizrate auf eine maximale Blechtemperatur in einem gesteuerten Bereich und Legierungsbildung des Blechs derart, dass die Galvanisierungsglühschicht einen Eisengehalt im Bereich von 7 bis 12 % durch Steuern der Legierungsbildungszeitdauer aufweist.

Das heißt, es ist wichtig, die Legierungsbildung des Blechs durch rasches Erhitzen desselben auf die maximale Blechtemperatur nach dem Einarbeiten von Al in einer gesteuerten Menge in die Galvanisierungsschicht unter den im vorhergehenden genannten vorgeschriebenen Bedingungen durchzuführen. Nur auf diese Weist ist es möglich, eine Galvanisierungsglühschicht zu erhalten, in der die Erzeugung des Produkts mit Γ-Phase und ζ-Phase erfolgreich gehemmt wurde.
Notwendige Anforderungen werden nun detailliert beschrieben.
Zunächst ist es zur Hemmung der Erzeugung der ζ-Phase notwendig, Al in einer ausreichenden Menge in der Galvanisierungsschicht vorhanden zu halten, wie aus dem ternären Zn-Fe-Al-Gleichgewichtsphasendiagramm, das in 1 gezeigt ist, (Urednicek, Kirkaldy) klar ist.
Genauer gesagt, kann die ζ-Phase thermodynamisch nicht existieren, wenn nicht die Al-Konzentration in dem geschmolzenen Zink in Kontakt mit der Galvanisierungsschicht während der Legierungsbildung verringert ist. Mit anderen Worten kann die Erzeugung der ζ-Phase gehemmt werden, wenn die Al-Konzentration in dem geschmolzenen Zink über einer bestimmten Höhe, die hier angegeben ist, gehalten wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten verschiedene Forschungsarbeiten im Hinblick auf den Al-Gehalt in der Galvanisierungsschicht, der zur Hemmung der Erzeugung der ζ-Phase notwendig ist, durch, und sie entdeckten, wie die Erzeugung der ζ-Phase stark gehemmt werden kann, indem bewirkt wird, dass der Al-Gehalt (durchschnittliche Al-Gehalt) in der Galvanisierungsglühschicht X_Al (%) und das Beschichtungsgewicht W (g/m²) die im folgenden angegebene Gleichung (6) erfüllt, und die anschließenden Legierungsbedingungen passend gewählt werden: 5 ≤ W × (XAl – 0,12) (6)
Im Hinblick auf die Hemmung der Γ-Phase kann nach der Beurteilung aufgrund des in 1 angegebenen Phasendiagramms die Γ-Phase nicht existieren, wenn auf der Grenzfläche zwischen dem Substratstahlblech und der Galvanisierungsschicht gebildete intermetallische Verbindungen von Eisen und Aluminium während des Feuerverzinkens vorhanden sind, während die Γ-Phase in einer Stufe, in der intermetallische Verbindungen von Eisen und Aluminium in dem Legierungsverfahren verschwinden, erzeugt wird.
Zum Zweck der Hemmung der Erzeugung der Γ-Phase ist es daher notwendig, wie in dem im vorhergehenden genannten Fall, Al in einer ausreichenden Menge in der Galvanisierungsschicht vorhanden zu halten, um die im vorhergehenden genannten intermetallischen Verbindungen von Eisen und Aluminium in einer ausreichenden Menge beizubehalten.
Als Ergebnis einer Untersuchung der hierfür notwendigen Menge ermittelten wir einen Weg zur ausreichenden Hemmung der Erzeugung der Γ-Phase in einem gesteuerten Bereich des Al-Gehalts, der die Hemmung der Erzeugung der ζ-Phase, wie im vorhergehenden beschrieben, ermöglicht.
Insbesondere ist es möglich, die Erzeugung der Γ-Phase und der ζ-Phase zu hemmen, indem bewirkt wird, dass die in die Galvanisierungsglühschicht eingearbeitete Al-Menge die obige Gleichung (6) in Bezug auf das Beschichtungsgewicht W und den Al-Gehalt X_Al erfüllt, und dann passende Bedingungen für die anschließende Legierungsbildung verwendet werden.
Eine große Al-Menge in der Galvanisierungsschicht führt andererseits zu einer niedrigeren Legierungsrate; Al in einer die Grenze übersteigenden Menge verursacht eine Verzögerung der Legierungsbildung und führt zu einer Verringerung der Produktivität.
Eine niedrige Legierungsrate macht es ziemlich schwierig, dass die im folgenden beschriebene Wirkung eines Erhitzens mit hoher Rate zum Tragen kommt, und dies ist auch in Bezug auf die Steuerung der Phasenstruktur nachteilig.
Wir führten viele Untersuchungen zur Bestimmung der Obergrenze des Al-Gehalts in der Galvanisierungsglühschicht durch. Wir ermittelten einen Weg zur Lösung der obigen Probleme durch Bewirken, dass der Al-Gehalt (durchschnittliche Al-Gehalt) in der Galvanisierungsglühschicht X_Al (%) und das Beschichtungsgewicht W (g/m²) die folgende Gleichung (7) erfüllen W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (7)
Zum Erreichen einer strengen Kontrolle der Phasenstruktur der Galvanisierungsglühschicht, die oben beschrieben ist, besteht eine wichtige Anforderung darin, dass ein bestimmter Al-Gehalt in der Galvanisierungsglühschicht beibehalten wird und der Al-Gehalt (durchschnittliche Al-Gehalt) in der Galvanisierungsglühschicht X_Al (%) und das Beschichtungsgewicht W (g/m²) des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs die folgende Gleichung (1) erfüllen müssen: 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1)
Die zum Erfüllen der obigen Gleichung (1) notwendigen Bedingungen sind in den folgenden Absätzen [1] bis [3] beschrieben:
[1] Konzentrationen der Bestandteile des Galvanisierungsbads
Um das Vorhandensein von Al in einer bestimmten Menge in der Galvanisierungsglühschicht sicherzustellen, muss der Vorgang in einem Bereich von Konzentrationen der Bestandteile des Galvanisierungsbads durchgeführt werden, in dem die Gesamt-Al-Konzentration N_Al (%) und die Gesamteisenkonzentration N_Fe (%) in dem Galvanisierungsbad während des Feuerverzinkens die folgende Gleichung (2) erfüllen: 0,08 ≤ NAl – NFe ≤ 0,12 (2)
Die Badkonzentrationen sind durch die Differenz zwischen der Gesamt-Al-Konzentration N_Al und der Gesamteisenkonzentration N_Fe aus dem folgenden Grund definiert.
Intermetallische Eisen-Aluminium-Verbindungen sind in einem Mischkristallzustand in dem Galvanisierungsbad unter der Wirkung von aus dem Stahlblech unvermeidlich gelöstem Eisen vorhanden, und die in geschmolzenem Zink gelöste Al-Menge ist kleiner als der Gesamt-Al-Gehalt. Die tatsächliche Menge von gelöstem Al kann daher näherungsweise mittels des Werts (N_Al – N_Fe) bestimmt werden.
Bei einem Wert von (N_Al – N_Fe) von unter 0,08 % ist die Menge von in der Galvanisierungsschicht eingearbeitetem Al unzureichend. Wenn der Wert von (N_Al – N_Fe) über 0,12 % beträgt, wird andererseits die Legierungsrate wie oben beschrieben niedriger, wodurch es schwierig wird, dass die Wirkung eines Erhitzens mit hoher Rate in der Erfindung zum Tragen kommt.
Eine unnötige Zunahme des Al-Gehalts in dem Bad verursacht die Erzeugung einer Schlacke aus intermetallischen Verbindungen von Eisen und Aluminium in großer Menge, was zu einem Oberflächenqualitätsproblem der Haftung von Schlacke an dem Stahlblech führt.
Andererseits untersuchten wir das Beibehalten von Al in der Galvanisierungsschicht, und wir ermittelten, dass eine gesteuerte Al-Konzentration in dem Bad nicht den Einbau von Al in einer Menge, die eine Steuerung bzw. Kontrolle der Phasenstruktur während der Legierungsbildung in der Galvanisierungsglühschicht ermöglichte, gestattete.
[2] Badtemperatur während des Galvanisierens und Temperatur des eintretenden Blechs:
Um den Al-Gehalt in der Galvanisierungsglühschicht zumindest auf einer bestimmten Höhe zu halten, ist es notwendig, dass zusätzlich zur chemischen Zusammensetzung des Bads die folgenden Bedingungen erfüllt werden.
Zunächst muss die Beziehung der folgenden Gleichung (3) zwischen der Badtemperatur T (°C) während des Galvanisierens und der Temperatur des in das Galvanisierungsbad eintretenden Stahlblechs t (°C) anwendbar sein. 0 ≤ t – T ≤ 50 (3)
Der Grund ist der folgende.
Zum Zweck des Einbaus von Al in einer ausreichenden Menge in die Galvanisierungsschicht muss die Konzentration von gelöstem Al in geschmolzenem Zink in der Nähe des Stahlblechs während des Galvanisierens ausreichend hoch sein.
Wenn jedoch die Temperatur des eintretenden Stahlblechs niedriger als die Galvanisierungsbadtemperatur ist, verursacht eine Verringerung der Badtemperatur in der Nähe des Stahlblechs die weitere Kristallisation von intermetallischen Verbindungen von Eisen und Aluminium, da das Galvanisierungsbad an intermetallischen Verbindungen von Eisen und Aluminium übersättigt ist, und eine Verringerung der Konzentration von gelöstem Al in der Nähe des Stahlblechs.
Infolgedessen nimmt die effektiv in die Feuerverzinkungsschicht eingebaute Al-Menge ab, wodurch es unmöglich wird, Al in der angesteuerten Menge in der Galvanisierungsschicht zu halten. Um dies zu bewerkstelligen, muss – als wesentliche Anforderung in der Erfindung – die Temperatur des eintretenden Blechs mindestens gleich der Badtemperatur sein.
Ein Wert für t-T von 50 °C oder weniger ist wichtig, da, wenn die Temperatur des eintretenden Blechs t (°C) um mehr als 50 °C höher als die Badtemperatur T (°C) wird, die Badtemperatur während des kontinuierlichen Galvanisierungsvorgangs zunimmt, wodurch das Halten einer konstanten Badtemperatur schwierig wird, und es notwendig wird, das Bad zum Beibehalten einer konstanten Badtemperatur zu kühlen, was Betriebsprobleme verursacht.
[3] Der Zustand des in das Galvanisierungsbad eintretenden Stahlblechs ist wichtig.
Wenn das Stahlblech in das Galvanisierungsbad mit einer oxidierten Oberflächenschicht eintritt, wird in dem Bad gelöstes Al durch Reduktion von Oxiden auf der Stahlblechoberfläche verbraucht. Eine Verringerung der effektiven Konzentration von gelöstem Al in dem Bad in der Nähe des Stahlblechs erfolgt, und es wird schwierig, Al in der Galvanisierungsschicht in der angesteuerten Menge zu halten.
Es ist daher notwendig, eine Oxidation des Stahlblechs in der Glühstufe, die vor dem Galvanisieren und den folgenden Stufen angewandt wird, möglichst zu vermeiden.
In der vorliegenden Erfindung wird daher eine Oxidation des Stahlblechs möglichst weitgehend vermieden, indem eine Sauerstoffkonzentration von 50 Vol.-ppm oder weniger und ein Taupunkt von –20 °C oder weniger nicht nur für die Gasatmosphäre in dem Glühofen, sondern auch für die Gasatmosphäre in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt in dem Verfahren von dem Glühofen zum Galvanisierungsbad aufrechterhalten wird; wobei Al in einer gesteuerten Menge in das Galvanisierungsbad eingearbeitet ist.
In der Erfindung besteht keine spezielle Beschränkung für die Untergrenzen der Sauerstoffkonzentration und des Taupunkts der Atmosphäre in dem Glühofen und der Atmosphäre in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt in dem Verfahren von dem Glühofen zu dem Galvanisierungsbad. Im Hinblick auf die großtechnische Anwendung und die Wirtschaftlichkeit sollte jedoch die Sauerstoffkonzentration in der Gasatmosphäre vorzugsweise mindestens 1 Vol.-ppm und der Taupunkt mindestens –60 °C betragen.
Der im vorhergehenden genannte Ausdruck "in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt in dem Verfahren von dem Glühofen zu dem Galvanisierungsbad" bedeutet "in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt und dem Öffnungsstück in dem Verfahren von dem Glühofen zu dem Öffnungsstück", d.h. in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt in dem Verfahren von dem Glühofen zu dem Galvanisierungsbad.
Um Al in einer ausreichenden Menge in der Galvanisierungsglühschicht während der Legierungsbildung zu halten, was eine wichtige Anforderung zur strengen Kontrolle der Phasenstruktur der Galvanisierungsglühschicht des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs ist, ist das Festlegen einer Untergrenze für den Al-Gehalt in dem in [1] oben beschriebenen Bad nicht ausreichend, und es ist wesentlich, dass die oben in [2] und [3] genannten Anforderungen, die in der Erfindung offenbart sind, erfüllt werden.
Im folgenden werden die Legierungsbedingungen für Erhitzen-Legierungsbildung in der Erfindung beschrieben.
In der vorliegenden Erfindung besteht die Vorbedingung, dass die maximal erreichbare Blechtemperatur im Bereich von 470 bis 550 °C liegt. Die maximale Blechtemperatur sollte zweckmäßigerweise im Bereich von 470 bis 520 °C oder vorzugsweise 480 bis 520 °C liegen.
Wenn die maximale Blechtemperatur nicht innerhalb des im vorhergehenden genannten Temperaturbereichs liegt, ist es schwierig, ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit einer Zielphasenstruktur herzustellen, auch wenn die später beschriebene Heizrate und andere Legierungsbedingungen geändert werden.
Genauer gesagt, führt eine maximale Blechtemperatur von unter 470 °C zu einer Verschiebung in Richtung auf die Bildung der ζ-Phase in der Galvanisierungsglühoberflächenschicht.
Ferner führt eine leichtere Erzeugung der ζ-Phase zu einer leichteren Erzeugung der Γ-Phase an der Grenzfläche zwischen der Galvanisierungsglühschicht und dem Substrat.
Wenn die ζ-Phase auf der Zn-Fe-Legierungsschichtoberfläche vorhanden ist, hemmt die untere Mischkristallgrenze von Eisen eine Diffusion von Eisen aus dem Substrat im Vergleich zum Vorhandensein der einzigen δ1-Phase. Dies führt zu einer Zunahme des Eisengehalts an der Grenzfläche, wodurch die Erzeugung der Γ-Phase erleichtert wird.
Um die Erzeugung von sowohl der Γ-Phase als auch der ζ-Phase zu hemmen, ist es daher notwendig, die Untergrenze der maximalen Blechtemperatur auf 470 °C zu beschränken.
Wenn die maximale Blechtemperatur über 550 °C beträgt, wird die Γ-Phase mit größerer Wahrscheinlichkeit hergestellt. Die maximale Blechtemperatur sollte daher 550 °C nicht übersteigen.
Wie oben beschrieben, muss eine Legierungsbildung bei einer maximalen Blechtemperatur in einem Bereich von 470 bis 550 °C oder zweckmäßigerweise 470 bis 520 °C oder vorzugsweise 480 bis 520 °C durchgeführt werden.
Nach dem Erreichen der maximalen Blechtemperatur während der Legierungsbildung sollte die Legierungsbildung bei der maximalen Blechtemperatur oder einer niedrigeren Temperatur fortgesetzt werden.
Die maximale Blechtemperatur wird im Hinblick auf eine möglichst starke Hemmung der Erzeugung der Γ-Phase und der ζ-Phase bestimmt. Wenn die Legierungsbildung bei einer höheren Temperatur als der am Anfang erreichten Blechtemperatur fortgesetzt wird, wäre dies eine Legierungsbildung auf der Seite der höheren Temperatur, bei der die Γ-Phase leicht erzeugt wird, wodurch die Tendenz zur Erzeugung der Γ-Phase besteht.
Eine Steuerung des Eisengehalts in der Galvanisierungsglühschicht ist zur Hemmung der Erzeugung der Γ-Phase sehr wichtig, und es ist notwendig, den Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht nach der Herstellung des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs in einem Bereich von 7 bis 12 zu steuern.
Ein Eisengehalt von unter 7 % in der Galvanisierungsglühschicht nach Erhitzen-Legierungsbildung bewirkt, dass unlegierte η-Phase in der Galvanisierungsoberflächenschicht vorhanden ist, und übt eine nachteilige Wirkung auf die Korrosionsbeständigkeit, Beschichtungsfilmhaftung und andere Eigenschaften aus.
Wenn der Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht nach Erhitzen-Legierungsbildung über 12 % beträgt, wird im Gegensatz dazu die Γ-Phase auf der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche in großer Menge produziert, wodurch es schwierig wird, eine zufriedenstellende Pulverbildungsbeständigkeit zu erreichen.
Um ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pulverbildungsbeständigkeit herzustellen, ist es daher notwendig, den Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht nach Erhitzen-Legierungsbildung durch sorgfältige Kontrolle des Legierungsbildungszeitraums in den im vorhergehenden genannten Bereich zu bringen.
Ferner wird in der Erfindung zur Kontrolle der Phasenstruktur der Galvanisierungsglühschicht die Heizrate während der Legierungsbildung bei mindestens einem bestimmten Wert gehalten und ein Erhitzen mit hoher Rate durchgeführt.
Mit anderen Worten wird nach der Durchführung des Gasabstreifens, das zur Steuerung des Beschichtungsgewichts nach dem Feuerverzinken durchgeführt wurde, eine Heizrate von mindestens 10 °C/Sekunde bis zur maximalen Blechtemperatur oder vorzugsweise mindestens 20 °C/Sekunde während der Legierungsbildung zur Legierungsbildung verwendet.
Der Grund ist der folgende.
Wenn die Heizrate bei der Legierungsbildung niedrig ist, verursacht die im Bereich niedriger Temperatur von unter 470 °C bereitgestellte Zeitspanne die Erzeugung der ζ-Phase. Wenn die Zeitspanne länger wird, ergibt dies eine leichtere Erzeugung der ζ-Phase.
Wenn die Legierungsbildung mit einer niedrigen Heizrate erfolgt und die ζ-Phase vorhanden ist, hemmt das Vorhandensein der ζ-Phase auf der Zn-Fe-Legierungsschichtoberfläche im Vergleich zu dem Fall der einzigen δ1-Phase die Diffusion von Eisen aus dem Substrat. Wegen der niedrigen Mischkristallmenge der ζ-Phase führt dies zu einer Zunahme des Eisengehalts an der Grenzfläche zwischen der Galvanisierungsglühschicht und dem Substrat. Dies führt zur leichteren Produktion der Γ-Phase an der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche.
Zum Zweck der Hemmung der Erzeugung der Γ-Phase und der ζ-Phase ist daher abgesehen vom Aufrechterhalten des Al-Gehalts in der Galvanisierungsglühschicht und dem Aufrechterhalten einer passenden maximalen Blechtemperatur, die oben beschrieben wurde, die Steuerung der Heizrate ebenfalls eine wichtige Anforderung.
Zum Erreichen einer Heizrate von mindestens 10 °C/Sekunde verwendbare Mittel umfassen ein Erhitzen mit Gas und Induktionsheizen.
In der Erfindung besteht keine Beschränkung hinsichtlich des Mittels, sofern eine Heizrate von mindestens 10 °C/Sekunde oder vorzugsweise mindestens 20 °C/Sekunde sichergestellt ist.
In der Erfindung sollte die im vorhergehenden genannte Heizrate zur maximalen Blechtemperatur während der Legierungsbildung vorzugsweise 100 °C/Sekunde oder weniger betragen.
Wenn die Heizrate zur maximalen Blechtemperatur während der Legierungsbildung über 100 °C/Sekunde beträgt, ist die Wirkung einer Erhöhung der Heizrate praktisch gesättigt, und dies ist wirtschaftlich nachteilig.
Zwar legt die Erfindung die maximale Blechtemperatur und die Heizrate des Stahlblechs nach dem Aufrechterhalten von Al in einer ausreichenden Menge in der Galvanisierungsglühschicht fest, doch legt die Erfindung für diese Faktoren keine spezielle Vorbedingung fest, sofern eine niedrigere Legierungsbildungstemperatur als die maximale Blechtemperatur bis zur Beendigung der Legierungsbildung gehalten wird, falls der Zeitpunkt des Verschwindens der η-Phase des Galvanisierens als die Beendigung der Legierungsbildung definiert wird.
Dies gilt auch für den Zeitraum bis zur Beendigung der Legierungsbildung, d.h. den Legierungsbildungszeitraum.
Ein beliebiges Heizmuster kann daher verwendet werden, sofern die im vorhergehenden genannten Anforderungen erfüllt werden.
Die Phasenstruktur der Galvanisierungsglühschicht des gemäß der vorliegenden Erfindung erhältlichen galvanisierungsgeglühten Stahlblechs ist derart, dass die im folgenden angegebenen Gleichungen (4) und (5) durch die Intensität der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase, die durch Röntgenbeugung ausgehend von der Grenzflächenseite für die Galvanisierungsglühschicht, die von der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche vorzugsweise durch ein später in den Beispielen beschriebenes Verfahren abgelöst wurde, beobachtet wurde, erfüllt werden: I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität des Netzebenenabstands d = 1,26 Å der ζ-Phase ist; I(δ1:2,13) die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,13 Å der δ1-Phase ist; und I(Γ:2,59) die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,59 Å der Γ-Phase ist.
Ferner sollte die Galvanisierungsglühschicht des gemäß der Erfindung erhältlichen galvanisierungsgeglühten Stahlblechs vorzugsweise eine Phasenstruktur aufweisen, in der die Intensität der ζ-Phase, δ1-Phase und δ-Phase die im folgenden angegebenen Gleichungen (8) und (9) bei einer Röntgenbeugung, die ausgehend von der Grenzflächenseite für die Galvanisierungsglühschicht, die von dem galvanisierungsgeglühten Stahlblech an der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche vorzugsweise durch ein später in den Beispielen beschriebenes Verfahren abgelöst wurde, durchgeführt wurde, erfüllen: I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,01 (8) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,05 (9)
Das heißt, das galvanisierungsgeglühte Stahlblech mit sehr hervorragender Pulverbildungsbeständigkeit und niedrigem Reibungskoeffizienten kann durch Hemmen der Mengen von erzeugter ζ-Phase und Γ-Phase auf die im vorhergehenden genannten Bereiche erhalten werden.
Keine spezielle Beschränkung besteht für die Untergrenzen von I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) und I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) in den im vorhergehenden genannten Gleichungen (4) und (5) oder (8) und (9) in der Erfindung.
In dem galvanisierungsgeglühten Stahlblech, das oben beschrieben ist, muss Al in einer notwendigen und ausreichenden Menge in der Galvanisierungsglühschicht derart enthalten sein, dass der Al-Gehalt X_Al (%) in der Galvanisierungsglühschicht und das Beschichtungsgewicht W (g/m²) des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs die folgende Gleichung (1) erfüllen: 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1)
In dem im vorhergehenden genannten galvanisierungsgeglühten Stahlblech der Erfindung sollte der Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht vorzugsweise auf den Bereich von 7 bis 12 % gesteuert sein.
Das Beschichtungsgewicht der Galvanisierungsglühschicht sollte vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100 g/m² liegen.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit hervorragender Pressumformbarkeit umfasst die Stufe des Durchführens eines Dressierwalzens mit Walzen mit einem Oberflächenrauheitswert Ra von mindestens 0,5 μm an dem Stahlblech nach der Legierungsbehandlung.
Die vorliegende Erfindung erzeugt ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pressumformbarkeit, einem L-Wert des Weißegrades, der nach dem in der japanischen Industrienorm JIS Z 8722 (Bedingung d, mit Lichtfalle) spezifizierten Verfahren ermittelt wurde, von 70 oder weniger und einem Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z 8741 (60°-Spiegelglanzverfahren) spezifizierten Verfahren ermittelt wurde, von 30 oder weniger.
Eine stärker bevorzugte Ausführungsform betrifft ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pressumformbarkeit, einem L-Wert des Weißegrades, der nach dem in der japanischen Industrienorm JIS Z 8722 (Bedingung d, mit Lichtfalle) spezifizierten Verfahren ermittelt wurde, von 70 oder weniger und einem Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z 8741 (60°-Spiegelglanzverfahren) spezifizierte Verfahren ermittelt wurde, von 30 oder weniger, wobei die Intensitäten der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase, die durch von der Grenzflächenseite angewandte Röntgenbeugung für die von dem galvanisierungsgeglühten Stahlblech an der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche abgelöste Galvanisierungsglühschicht beobachtet wurden, die folgenden Gleichungen (4) und (5) erfüllen: I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität des Netzebenenabstands d = 1,26 Å der ζ-Phase ist; I(δ1:2,13) die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,13 Å der δ1-Phase ist; und I(Γ:2,59) die Intensität des Netzebenenabstands = 2,59 Å der Γ-Phase ist.
Eine noch weiter bevorzugte Ausführungsform betrifft ein feuerverzinktes galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pressumformbarkeit, einem L-Wert des Weißegrades, der nach dem in der japanischen Industrienorm JIS Z 8722 (Bedingung d, mit Lichtfalle) spezifizierten Verfahren ermittelt wurde, von 70 oder weniger und einem Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z 8741 (60°-Spiegelglanzverfahren) spezifizierte Verfahren ermittelt wurde, von 30 oder weniger, wobei das galvanisierungsgeglühte Stahlblech ein Beschichtungsgewicht W in einem Bereich von 10 bis 100 g/m² und einen Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht im Bereich von 7 bis 12 % (Gewichtsprozent) aufweist, und der Al-Gehalt X_Al (%: Gewichtsprozent) und das Beschichtungsgewicht W (g/m²) die im folgenden angegebene Gleichung (1) erfüllen und wobei die Intensitäten der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase, die durch von der Grenzflächenseite angewandte Röntgenbeugung für die von dem galvanisierungsgeglühten Stahlblech an der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche abgelöste Galvanisierungsglühschicht beobachtet wurden, die folgenden Gleichungen (4) und (5) erfüllen: 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1) I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität des Netzebenenabstands d = 1,26 Å der ζ-Phase ist; I(δ1:2,13) die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,13 Å der δ1-Phase ist; und I(Γ:2,59) die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,59 Å der Γ-Phase ist.
Der Al-Gehalt X_Al und der Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht in den im vorhergehenden genannten bevorzugten Ausführungsformen bedeuten den durchschnittlichen Al-Gehalt und den durchschnittlichen Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht.
Als Ergebnis intensiver Untersuchungen des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit hervorragender Pressumformbarkeit erhielten wir die folgenden Erkenntnisse. Die Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit hervorragen der Pressumformbarkeit ist durch Dressierwalzen des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, in dem die Erzeugung von ζ-Phasen- und Γ-Phasenmaterial möglichst stark gehemmt ist, das durch das Verfahren zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs gemäß der Erfindung erhalten wurde, oder vorzugsweise durch die Verwendung von Walzen mit einer Oberflächenrauheit Ra von mindestens 0,5 μm möglich.
Ferner wurde ermittelt, dass das durch das im vorhergehenden genannte Herstellungsverfahren erhaltene galvanisierungsgeglühte Stahlblech mit einem L-Wert des Weißegrades, der nach dem in der japanischen Industrienorm JIS Z 8722 (Bedingung d, mit Lichtfalle) spezifizierten Verfahren ermittelt wurde, von 70 oder weniger und einem Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z 8741 spezifizierte Verfahren ermittelt wurde, von 30 oder weniger einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten zeigt.
Als Grund für den sehr niedrigen Reibungskoeffizienten des im vorhergehenden genannten galvanisierungsgeglühten Stahlblechs wird der folgende angesehen.
Ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech wird üblicherweise im Hinblick auf das Erreichen gewünschter mechanischer Eigenschaften nach dem Feuerverzinken und Erhitzen-Legierungsbildung einem Dressierwalzen unterzogen. An diesem Punkt werden konvexe Bereiche der Oberfläche der galvanisierungsgeglühten Schicht glatt zerdrückt, wodurch der Glanz verbessert wird.
In diesem Fall weisen die vollständig flachgedrückten Bereiche, die mit der Zunahme des Glanzes in Verbindung stehen, eine sehr niedrige Oberflächenrauheit auf. Infolgedessen kann ein Gleitmittel während des Pressformens nicht die gesamte Reibungsoberfläche erreichen, wodurch die Neigung besteht, dass ein als Festfressen bekannter Defekt verursacht wird.
Für durch Dressierwalzen, jedoch mit einem Winkel in Bezug auf das Formwerkzeug zerkleinerte Bereiche wird andererseits das Gleitmittelöl nie knapp, wodurch kaum ein Festfressen verursacht wird.
Als Ergebnis verschiedenster Untersuchungen an der Beziehung zwischen dem durch das wie oben beschriebene Formwerkzeugfestfressen verursachten fehlererzeugenden Reibungskoeffizienten und Eigenschaften der Galvanisierungsglühschicht ermittelten wir eine starke Korrelation zwischen den durch Dressierwalzen flachgedrückten Flächenbereichen und dem Glanz.
Genauer gesagt, wird das Aufrechterhalten eines ausreichend niedrigen Reibungskoeffizienten des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs durch Einstellen eines Glanzes nach dem Dressierwalzen von 30 oder weniger möglich.
Das im vorhergehenden genannte galvanisierungsgeglühte Stahlblech mit einem Glanz von 30 oder weniger kann durch Erfüllen der Feuerverzinkungsbedingungen, Erhitzen-Legierungsbildungsbedingungen und Bedingungen für die Gasatmosphäre in dem Verfahren von dem Glühofen zum Feuervererzinkungsbad und Dressierwalzen des Stahlblechs nach der Legierungsbildung durch die Verwendung von Walzen mit einer Oberflächenrauheit Ra von mindestens 0,5 μm hergestellt werden.
Der Grund hierfür besteht darin, dass bei einem Dressierwalzen des Blechs mit Walzen mit einer geringen Oberflächenrauheit Ra von unter 0,5 μm die zerdrückten Bereiche der Galvanisierungsglühschicht übermäßig flach bzw. eben werden, so dass der Glanz den in der vorliegenden Erfindung spezifizierten Bereich übersteigt und die gebildete ebene Oberfläche für eine Beständigkeit gegenüber Festfressen nicht wirksam ist.
Die bei dem nach der Legierungsbildung durchgeführten Dressierwalzen verwendeten Walzen sollten vorzugsweise eine Oberflächenrauheit Ra von 2,0 μm oder weniger aufweisen.
Wenn die Walzen eine Oberflächenrauheit Ra von über 2,0 μm aufweisen, erfolgt eine Zunahme der Oberflächenrauheit der Galvanisierungsglühschicht und die Oberflächenunregelmäßigkeiten der Galvanisierungsglühschicht verursachen eine Verschlechterung der Reibungseigenschaft beim Pressformen.
Ferner ermittelten wir, dass selbst bei gleichem Glanz ein Unterschied hinsichtlich des Weißegrades der Oberfläche der Galvanisierungsglühschicht einen Unterschied des Reibungskoeffizienten verursacht: ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit einem niedrigeren Weißegrad weist einen niedrigeren Reibungskoeffizienten auf.
Das galvanisierungsgeglühte Stahlblech mit einem niedrigeren Weißegrad weist aus dem folgenden Grund einen niedrigeren Reibungskoeffizienten auf.
Genauer gesagt, wird der L-Wert des Weißegrades durch die Intensität des auf der Materialoberfläche diffus verteilten reflektierten Lichts repräsentiert, und dieser ist als der Wert definiert, der durch Subtraktion des positiv reflektierten Lichts (Glanz) und des durch die Oberfläche absorbierten Lichts von dem reflektierten Licht erhalten wird.
Unregelmäßigkeiten, die Gruppen von Kristallkörnern aus intermetallischen Verbindungen, die die Galvanisierungsglühoberflächenschicht bilden, umfassen, werden durch Legierungsbildung der Galvanisierungsschicht auf der galvanisierungsgeglühten Oberfläche des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs gebildet.
Es wird angenommen, dass diese feinen Unregelmäßigkeiten gleichzeitig eine hohe Lichtabsorptionswirkung durch Ausbilden dieser feinen Unregelmäßigkeiten mit der Wirkung des effektiven Zurückhaltens von Öl beim Gleiten während des Pressens durch Optimierung der Feuerverzinkungsbedingungen und der Erhitzen-Legierungsbildung-Bedingungen aufweisen.
Daher wird angenommen, dass bei gleichem Glanz eine galvanisierungsgeglühte Schicht mit einer höheren Lichtabsorptionswirkung, d.h. mit einem niedrigeren Weißegrad, unter der Wirkung feiner Unregelmäßigkeiten, die ein Gleitmittelöl beim Gleiten während des Pressumformens zurückhalten, einen ausreichenden niedrigen Reibungskoeffizienten zeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein ausreichender niedriger Reibungskoeffizient durch Verwenden eines L-Werts des Weißegrades von 70 oder weniger des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs verfügbar.
Das im vorhergehenden genannte galvanisierungsgeglühte Stahlblech mit einem L-Wert des Weißegrades von 70 oder weniger, d.h. mit feinen Unregelmäßigkeiten, die für einen niedrigeren Reibungskoeffizienten günstig sind, ist nur durch das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung verfügbar.
Die im vorhergehenden genannte noch stärker bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pressumformbarkeit, worin der L-Wert des Weißegrades, der nach dem in der japanischen Industrienorm JIS Z 8722 (Bedingung d, mit Lichtfalle) spezifizierten Verfahren ermittelt wurde, 70 oder weniger und ein Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z 8741 (60°-Spiegelglanzverfahren) spezifizierte Verfahren ermittelt wurde, 30 oder weniger betragen und worin die Intensitäten der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase, die durch von der Grenzflächenseite angewandte Röntgenbeugung für die von dem galvanisierungsgeglühten Stahlblech an der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche abgelöste Galvanisierungsglühschicht beobachtet wurden, die folgenden Gleichungen (4) und (5) erfüllen: I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität des Netzebenenabstands d = 1,26 Å der ζ-Phase ist; I(δ1:2,13) die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,13 Å der δ1-Phase ist; und I(Γ:2,59) die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,59 Å der Γ-Phase ist.
Eine noch weiter bevorzugte Ausführungsform betrifft ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit hervorragender Pressumformbarkeit, einem L-Wert des Weißegrades, der nach dem in der japanischen Industrienorm JIS Z 8722 (Bedingung d, mit Lichtfalle) spezifizierten Verfahren ermittelt wurde, von 70 oder weniger und einem Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z 8741 (60°-Spiegelglanzverfahren) spezifizierte Verfahren ermittelt wurde, von 30 oder weniger, wobei das galvanisierungsgeglühte Stahlblech ein Beschichtungsgewicht W in einem Bereich von 10 bis 100 g/m² und einen Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht im Bereich von 7 bis 12 % (Gewichtsprozent) aufweist, und der Al-Gehalt X_Al (%: Gewichtsprozent) und das Beschichtungsgewicht W (g/m²) die im folgenden angegebene Gleichung (1) erfüllen und wobei die Intensitäten der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase, die durch von der Grenzflächenseite angewandte Röntgenbeugung für die von dem galvanisierungsgeglühten Stahlblech an der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche abgelöste Galvanisierungsglühschicht beobachtet wurden, die folgenden Gleichungen (4) und (5) erfüllen: 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1) I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität des Netzebenenabstands d = 1,26 Å der ζ-Phase ist; I(δ1:2,13) die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,13 Å der δ1-Phase ist; und I(Γ:2,59) die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,59 Å der Γ-Phase ist.
Gemäß der Erfindung ist wie oben beschrieben ein sehr niedriger Reibungskoeffizient durch Dressierwalzen des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, in dem die Erzeugung der ζ-Phase und der Γ-Phase möglichst stark gehemmt ist, das durch das Herstellungsverfahren der Erfindung hergestellt wurde, durch die Verwendung von Walzen mit einer Oberflächenrauheit Ra von mindestens 0,5 μm und unter Verwendung eines L-Werts des Weißegrades von 70 oder weniger und eines Glanzes von 30 oder weniger des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs verfügbar.
Zwar besteht keine spezielle Beschränkung für den unteren Grenzwert des L-Werts des Weißegrades und den Glanz des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, doch sollte der Weißegrad vorzugsweise mindestens 30 und der Glanz mindestens 1 betragen.
Sowohl im Falle eines L-Werts des Weißegrades von unter 30 als auch im Falle eines Glanzes von unter 1 können übermäßige Oberflächenunregelmäßigkeiten eine Verschlechterung der Reibungseigenschaft während des Pressformens verursachen.
Die vorliegende Erfindung wurde im vorhergehenden beschrieben. Ungeachtet des obigen besteht keine spezielle Beschränkung hinsichtlich der Art des Stahlblechs, das als Material zum Galvanisieren dient.
In der Praxis umfassen verwendbare Stahlbleche, die als Materialien für das galvanisierungsgeglühte Stahlblech dienen, ein Ti-, Nb- und Ti-Nb-IF-Stahlblech mit extra niedrigem Kohlenstoffgehalt, ein Stahlblech mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und ein hochfestes Stahlblech, das Verstärkungselemente, wie P, Mn oder Si, enthält, die üblicherweise als Kraftfahrzeugrostschutzstahlbleche verwendet werden.
Die Galvanisierungsglühschicht des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs der Erfindung kann nicht nur eine einzige Schicht einer Zn-Fe-Legierung, sondern auch eine zweilagige Beschichtung, die durch Applikation einer Elektrogalvanisierung auf Eisenbasis auf der Galvanisierungsglühschicht von geschmolzenem Zink gebildet wurde, oder eine mehrlagige Beschichtung mit einer Oberflächenschicht eines anderen Materials als auf Eisenbasis umfassen. Die galvanisierungsgeglühten Stahlbleche der Erfindung umfassen ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech und ein Stahlblech, das durch Durchführen einer chemischen Behandlung, wie Chromatieren oder Phosphatieren, an einem einlagigen galvanisierungsgeglühten Stahlblech und/oder einem mehrlagigen galvanisierungsgeglühten Stahlblech gebildet wurde.
Die Galvanisierungsglühschicht des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs gemäß der Erfindung kann außer Fe und Al Bestandteile des als Material dienenden Stahls, wie Mn, P, Si, Ti, Nb, C, S und B, enthalten.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nun mittels Beispielen detailliert beschrieben.
[Beispiel 1] (Erfindungsbeispiele 1-12 und Vergleichsbeispiele 1-10)
Ein kaltgewalztes Blech aus weichem Stahl mit Ti-Nb und extra niedrigem Kohlenstoffgehalt, das nicht geglüht war, mit der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung wurde als Material verwendet. Ein Feuerverzinken, eine Erhitzen-Legierungsbildung-Behandlung und ein Dressierwalzen wurden unter den im folgenden angegebenen Bedingungen in einer kontinuierlichen Feuerverzinkungsanlage einer kommerziellen Produktionsanlage (All-Radiant Tube-Typ-CGL) angewendet:
[Anlagengeschwindigkeit]

120 mpm

[Glühbedingungen]

Gasatmosphärenzusammensetzung im Glühofen: 5 Vol.-% H₂-N₂
Taupunkt der Gasatmosphäre im Glühofen: in Tabelle 2 angegeben
Glühtemperatur: 800 °C
Glühdauer: 20 Sekunden

[Gasatmosphäre im Stahlblechdurchgangsabschnitt in dem Verfahren vom Glühofen zum Galvanisierungsbad]

Zusammensetzung der Gasatmosphäre: 5 Vol.-% H₂-N₂
Taupunkt der Gasatmosphäre, Sauerstoffkonzentration in der Gasatmosphäre: in Tabelle 2 angegeben

Die im vorhergehenden angegebene Gasatmosphärenzusammensetzung und der Taupunkt der Gasatmosphäre stehen für Durchschnittswerte der Gasatmosphäre in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt in dem Verfahren vom Ausgang des Glühofens zum Eingang des Öffnungsstücks und der Gasatmosphäre in dem Öffnungsstück.
[Feuerverzinkungsbedingungen]
Die Gesamt-Al-Konzentration des Galvanisierungsbads, Gesamt-Fe-Konzentration des Galvanisierungsbads, Badtemperatur und Temperatur des in das Galvanisierungsbad eintretenden Blechs sind in Tabelle 2 angegeben.
Die Gesamt-Al-Konzentration des Galvanisierungsbads und die Gesamt-Fe-Konzentration des Galvanisierungsbads wurden durch Entnahme von Proben des geschmolzenen Zinks aus einer Tiefe von mindestens 500 mm ausgehend von der Badoberfläche als Badproben, Bewirken einer Verfestigung von Proben durch das Schnellkühlverfahren mit Wasser, Erhitzen und Schmelzen der gebildeten Proben mit 35 Vol.-% Salpetersäure und Analysieren der Al-Konzentration und der Fe-Konzentration durch atomabsorptionsspektrochemische Analyse bestimmt.
[Legierungsbedingungen]
Die Heizrate vom Ende des Gasabstreifens bis zur maximalen Blechtemperatur und die maximale Blechtemperatur sind in Tabelle 2 angegeben.
[Dressierwalzbedingungen]

Oberflächenrauheit der Arbeitswalzen des Dressierwalzenwalzwerks: Ra = 0,8 μm (JIS B 0601-1994, arithmetischer Mittelwert der Rauheit)

Danach wurden verschiedene Eigenschaften der Galvanisie rungsglühschicht des auf diese Weise erhaltenen galvanisierungsgeglühten Stahlblechs und die Eigenschaften des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs durch das folgende Testverfahren und Bewertungsverfahren getestet und bewertet:
[Beschichtungsgewicht W des feuerverzinkten geglühten Stahlblechs und Eisengehalt, Al-Gehalt X_Al und W × (X_Al – 0,12) der Galvanisierungsglühschicht]
Die Galvanisierungsglühschicht des unter den im vorhergehenden genannten Bedingungen erhaltenen galvanisierungsgeglühten Stahlblechs wurde in einen Inhibitor enthaltender Salzsäure gelöst und mittels eines ICP (induktionsgekoppelter Plasmaemissionsspektroanalysator) analysiert.
Das Beschichtungsgewicht W des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs und der durchschnittliche Eisengehalt, der durchschnittliche Al-Gehalt X_Al und W × (X_Al – 0,12) in der Galvanisierungsglühschicht sind in Tabelle 3 angegeben.
Die Phasenstruktur der gebildeten Galvanisierungsglühschicht wurde durch das folgende Verfahren untersucht:
Zunächst wurde ein Prüfling eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs nach dem Entfetten zu einer Breite von 25 mm und einer Länge von 100 mm geschnitten, an ein kaltgewalztes Stahlblech mit der gleichen Größe mit einer Bindungsfläche von 25 mm × 13 mm und einer Klebstoffdicke von 1,5 mm gebunden und unter den Bedingungen 170 °C × 30 min gebrannt.
Danach wurde das erhaltene Testteil mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/min unter Verwendung einer Zugtestvorrichtung des Instron-Typs gezogen, um die Galvanisierungsglühschicht von der Grenzfläche des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs abzulösen.
Der Prüfling des kaltgewalzten Blechs mit der daran haftenden abgelösten Galvanisierungsglühschicht wurde zu einer Größe mit einem Durchmesser von 15 mm gestanzt, und das gebildete Teil wurde als Prüfling zur Röntgenbeugung verwendet.
Danach wurde Röntgenbeugung für die abgelöste Galvanisierungsglühschicht von der Grenzfläche des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
(Röntgenbeugungsbedingungen)

θ-2θ-Verfahren
Röntgenröhrekolben: Cu
Röhrenspannung: 50 kV
Röhrenstrom: 250 mA

Auf der Basis des Ergebnisses der Röntgenbeugung wurde das Verhältnis {I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13)} bestimmt.
I(ζ:1,26) bedeutet die Intensität des Netzebenenabstands d = 1,26 Å der ζ-Phase; und
I(δ1:2,13) bedeutet die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,13 Å der δ1-Phase.
Das erhaltene Ergebnis ist in Tabelle 3 angegeben.
In ähnlicher Weise wurde das Verhältnis
{I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13)} aus dem Wert von (Γ:2,59) und dem Wert von I(δ1:2,13) bestimmt.
I(Γ:2,59) bedeutet die Intensität des Netzebenenabstands d = 2,59 Å der Γ-Phase.
Das erhaltene Ergebnis ist in Tabelle 3 angegeben.
Als Leistungstests der Galvanisierungsglühschicht des erhaltenen galvanisierungsgeglühten Stahlblechs wurden der folgende Pulverbildungsbeständigkeitstest und Reibungstest durchgeführt.
Testteile eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit einer Breite von 40 mm und einer Länge von 100 mm wurden verwendet.
90°-Biegen/Geradebiegen (unter Verwendung eines Montagegestells von 1R) → Ablösen mittels eines Klebebands → Röntgenfluoreszenzanalyse der Klebebandoberfläche; die Zahl der durch Röntgenfluoreszenzanalyse ermittelten Zählimpulse wurde als Anzeige der Ablösemenge verwendet.
Die als Pulverbildungsindex angegebene erhaltene Zahl der Zählimpulse (CPS) ist in Tabelle 3 angegeben.
Zur Durchführung des Reibungstests wurde ein Testteil eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit einer Breite von 20 mm und einer Länge von 200 mm verwendet.
Das Werkzeug war ein ebenes Werkzeug (in 2 angegeben; in 2 steht die Ziffer 1 für das Testteil eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, die Ziffer 2 für das Werkzeug, F für die Zugkraft, P für den Pressdruck und r für den Krümmungsradius).
Kontaktfläche zwischen Testteil und Werkzeug: 10 mm × 20 mm
Pressdruck (P): 1962 N
Gleitgeschwindigkeit: 20 mm/Sekunde
Schmierbedingung: appliziertes Waschöl R303P
Die Zugkraft (F) (in Einheiten von N) in dem unter diesen Bedingungen durchgeführten Test wurde ermittelt, und die Gleitfähigkeit wurde mittels des aus der folgenden Gleichung (10) abgeleiteten Reibungskoeffizienten bewertet. V = F/2P (10)
Die Werte des Reibungskoeffizienten μ sind in Tabelle 3 angegeben.
Wie in den Tabellen 2 und 3 angegeben ist, ist bekannt, dass das erhaltene galvanisierungsgeglühte Stahlblech hervorragende Pressumformbarkeit aufwies. Es wurde unter den Bedingungen (1), dass die Beziehung zwischen der Gesamt-Al-Konzentration und der Gesamt-Fe-Konzentration des Galvanisierungsbads N_Al – N_Fe betrug, (2), dass die Beziehung zwischen der Temperatur des in das Galvanisierungsbad eintretenden Blechs und der Badtemperatur t – T betrug, (3), dass Al in einer vorgeschriebenen Menge in dem Galvanisierungsbad für das galvanisierungsgeglühte Stahlblech durch Festlegen der Sauerstoffkonzentration und des Taupunkts für die Gasatmosphäre in dem Glühofen und in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt in dem Verfahren von dem Glühofen zum Galvanisierungsbad beibehalten wurde, und unter Legieren des Blechs durch Durchführen einer Legierungsbildung mit einer vorgeschriebenen (4) Heizrate zur maximalen Blechtemperatur und (5) bei der maximalen Blechtemperatur hergestellt. Die Erzeugung der ζ-Phase und der Γ-Phase war stark gehemmt. Tabelle 1
[Einheit der Zahlen in der Tabelle: % (Masseprozent)]
Tabelle 3
[Beispiel 2] (Erfindungsbeispiele 13-21 und Vergleichsbeispiele 11-17)
Ein nicht geglühtes kaltgewalztes Material eines Blechs aus weichem Stahl mit Ti-Nb und extra niedrigem Kohlenstoffgehalt mit der in Tabelle 1 angegeben Zusammensetzung wurde als Material verwendet. Ein Feuerverzinken, eine Erhitzen-Legierungsbildung-Behandlung und ein Dressierwalzen wurden unter den im folgenden angegebenen Bedingungen in einer kontinuierlichen Galvanisieranlage mit geschmolzenem Zink einer kommerziellen Produktionsanlage (All-Radiant Tube-Typ-CGL) angewendet:
[Anlagengeschwindigkeit]

120 mpm

[Glühbedingungen]

Gasatmosphärenzusammensetzung im Glühofen: 5 Vol.-% H₂-N₂
Taupunkt der Gasatmosphäre im Glühofen und Sauerstoffkonzentration in der Gasatmosphäre: in Tabelle 4 angegeben
Glühtemperatur: 800 °C
Glühdauer: 20 Sekunden

Zusammensetzung der Gasatmosphäre: 5 Vol.-% H₂-N₂
Taupunkt der Gasatmosphäre, Sauerstoffkonzentration in der Gasatmosphäre: in Tabelle 4 angegeben

Die im vorhergehenden angegebene Gasatmosphärenzusammensetzung und der Taupunkt der Gasatmosphäre stehen für Durchschnittswerte der Gasatmosphäre in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt in dem Verfahren vom Ausgang des Glühofens zum Eingang des Öffnungsstücks und der Gasatmosphäre in dem Öffnungsstück.
[Feuerverzinkungsbedingungen]
Die Gesamt-Al-Konzentration des Galvanisierungsbads, Gesamt-Fe-Konzentration des Galvanisierungsbads, Badtemperatur und Temperatur des in das Galvanisierungsbad eintretenden Blechs sind in Tabelle 4 angegeben.
Die Gesamt-Al-Konzentration in dem Galvanisierungsbad und die Gesamt-Fe-Konzentration in dem Galvanisierungsbad wurden wie im obigen Beispiel 1 durch Entnahme von Proben des geschmolzenen Zinks aus einer Tiefe von mindestens 500 mm ausgehend von der Badoberfläche als Badproben, Bewirken einer Verfestigung durch das Schnellkühlverfahren mit Wasser, Erhitzen und Schmelzen der gebildeten Probe mit 35 Vol.-% Salpetersäure und Analysieren der Al-Konzentration und der Fe-Konzentration durch atomabsorptionsspektrochemische Analyse bestimmt.
[Legierungsbedingungen]
Die Heizrate nach der Durchführung des Gasabstreifens bis zur maximalen Blechtemperatur und die maximale Blechtemperatur sind in Tabelle 4 angegeben.
[Dressierwalzbedingungen]
Die Rauheit der Oberfläche der Arbeitswalzen des Dressierwalzenwalzwerks Ra (JIS B 0601-1994, arithmetischer Mittelwert der Rauheit) ist in Tabelle 4 angegeben.
Verschiedene Eigenschaften der Galvanisierungsglühschicht des unter diesen Bedingungen erhaltenen galvanisierungsgeglühten Stahlblechs und die Eigenschaften des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs wurden nach dem gleichen Testverfahren und Bewertungsverfahren wie in Beispiel 1 getestet und bewertet.
Der L-Wert des Weißegrades und der Glanz der galvanisierten Oberfläche des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs wurden durch das folgende Testverfahren ermittelt:
[L-Wert des Weißegrades]

JIS Z 8722-1994 (Bedingung d, mit Lichtfalle)

[Glanz]

JIS Z 8741-1983 (60°-Spiegelglanzverfahren)

Verschiedene Eigenschaften der Galvanisierungsglühschicht des erhaltenen galvanisierungsgeglühten Stahlblechs und die Eigenschaften des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs sind in Tabelle 5 angegeben.
Wie in Tabelle 5 angegeben ist, weist das galvanisierungsgeglühte Stahlblech mit einem L-Wert des Weißegrades von 70 oder weniger und einem Glanz von 30 oder weniger, das durch das Verfahren gemäß der Erfindung erhalten wurde, einen verringerten Reibungskoeffizienten und eine hervorragende Pressumformbarkeit auf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Erzeugung der ζ-Phase und der Γ-Phase nur dann gut gehemmt und die Bereitstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs mit sehr hervorragender Pressumformbarkeit nur möglich, wenn Al in einer gesteuerten Menge in der Galvanisierungsglühschicht gehalten und rasch auf eine vorgeschriebene maximale Blechtemperatur erhitzt wird. Ferner kann gemäß der Erfindung ein galvanisierungsgeglühtes Stahlblech mit sehr hervorragender Pressumformbarkeit durch Beschränken des L-Werts des Weißegrades und des Glanzes der Galvanisierungsglühoberfläche des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs auf spezielle Bereiche bereitgestellt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs, das die folgenden Stufen umfasst: Applizieren einer Feuerverzinkung auf ein Stahlblech; Durchführen eines Gasabstreifens an dem Stahlblech zur Steuerung des Beschichtungsgewichts; Erhitzen des Stahlblechs mit einer Heizrate von mindestens 10 °C/Sekunde auf eine maximale Blechtemperatur im Bereich von 470 bis 550 °C; Führen des Stahlblechs durch einen Durchgangsabschnitt, der sich von einem Glühofen zu einem Galvanisierungsbad erstreckt, wobei die Gasatmosphäre in dem Stahlblechdurchgangsabschnitt eine Sauerstoffkonzentration von 50 Vol.-ppm oder weniger und einen Taupunkt von –20 °C oder weniger aufweist; Galvanisierungsglühen des Blechs bei einer Temperatur von der maximalen Blechtemperatur oder weniger, wodurch eine Zn-Fe-Galvanisierungsglühschicht erhalten wird, wobei der Al-Gehalt X_Al (%) der Galvanisierungsglühschicht und das Beschichtungsgewicht des galvanisierungsgeglühten Stahlblechs W (g/m²) die folgende Gleichung (1) erfüllen, 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1)und der Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht im Bereich von 7 bis 12 % gehalten wird, wobei die Gesamt-Al-Konzentration N_Al (Gew.-%) und die Gesamteisenkonzentration N_Fe (Gew.-%) in dem Galvanisierungsbad beim Feuerverzinken die folgende Gleichung (2) erfüllen, und die Temperatur des in das Galvanisierungsbad eintretenden Blechs t °C und die Temperatur des Galvanisierungsbads T °C die folgende Gleichung (3) erfül len: 0,08 ≤ NAl – NFe ≤ 0,12 (2) 0 ≤ t – T ≤ 50 (3).
Verfahren zur Herstellung eines galvanisierungsgeglühten Stahlblechs nach Anspruch 1, wobei nach der Galvanisierungsglühbehandlung ein Dressierwalzen mit Walzen mit einer Oberflächenrauheit Ra von mindestens 0,5 μm durchgeführt wird.
Galvanisierungsgeglühtes Stahlblech, erhältlich nach dem Verfahren von einem der Ansprüche 1 oder 2, das an der Galvanisierungsglüh/Stahlblech-Grenzfläche eine ablösbare Galvanisierungsglühschicht umfasst, wobei die galvanisierungsgeglühte Schicht durch Röntgenbeugung an der Grenzfläche beobachtete Intensitäten der ζ-Phase, δ1-Phase und Γ-Phase der abgelösten Galvanisierungsglühschicht aufweist, die die folgenden Gleichungen (4) und (5) erfüllen: I(ζ:1,26)/I(δ1:2,13) ≤ 0,02 (4) I(Γ:2,59)/I(δ1:2,13) ≤ 0,1 (5)worin I(ζ:1,26) die Intensität der ζ-Phase, Netzebenenabstand d = 1,26 Å, ist; I(δ1:2,13) die Intensität der δ1-Phase, Netzebenenabstand d = 2,13 Å, ist; und I(Γ:2,59) die Intensität der Γ-Phase, Netzebenenabstand = 2,59 Å, ist.
Galvanisierungsgeglühtes Stahlblech nach Anspruch 3, wobei das galvanisierungsgeglühte Stahlblech ein Beschichtungsgewicht W im Bereich von 10 bis 100 g/m² aufweist, einen Eisengehalt in der Galvanisierungsglühschicht im Bereich von 7 bis 12 % aufweist, und der Al-Gehalt in der Galvanisierungsglühschicht X_Al (%) und das Beschichtungsgewicht W (g/m²) die folgende Gleichung (1) erfüllen: 5 ≤ W × (XAl – 0,12) ≤ 15 (1)
Galvanisierungsgeglühtes Stahlblech nach Anspruch 3, wobei das galvanisierungsgeglühte Stahlblech einen L-Wert des Weißegrades, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z8722 Bedingung d mit einer Lichtfalle ermittelt wurde, von 70 oder weniger aufweist und einen Glanz, der durch das in der japanischen Industrienorm JIS Z8741 spezifizierte Verfahren, das 60°-Spiegelglanzverfahren, ermittelt wurde, von 30 oder weniger aufweist.