JP2012516939A - コーティングされたスタンピング部品の製造方法、及び同方法から作製される部品 - Google Patents
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Abstract
Description
−鋼基板及びアルミニウム−ケイ素合金プレコーティングを含む熱間圧延又は冷間圧延鋼板を提供するステップであって、プレコーティングが、50%を超える遊離アルミニウムを含み、15から50マイクロメーターの間にある厚さを有するステップと、次に、
−鋼板を切断して、プレコーティングされた鋼ブランクを得るステップと、次に、
−ブランクを、Te−10℃からTeの間にある温度Tiまで、非保護雰囲気下で加熱するステップであって、Teがプレコーティングの共融温度(eutectic temperature)又は固相線温度(solidus temperature)であるステップ、次に、
−ブランクを、非保護雰囲気下で、温度Tiから、840から950℃の間にある温度Tmまで、30℃/秒から90℃/秒の間にある加熱速度Vで加熱して、コーティングされ、加熱されたブランクを得るステップであって、Vが温度Tiから温度Tmの間における加熱速度であるステップ、次に、
−前記温度Tmでコーティングされ、加熱されたブランクを、20秒から90秒の間にある時間tmの間浸漬するステップと、次に、
−ブランクをホットスタンピングして、ホットスタンピングされたコーティング部品を得るステップと、次に、
−前記のスタンピングされた部品をある冷却速度で冷却して、マルテンサイト又はベイナイトから選択される少なくとも1つの成分を含む鋼基板中に微細構造を形成するステップ。
−鋼基板及びアルミニウム−ケイ素合金プレコーティングを含む熱間圧延又は冷間圧延鋼板を提供するステップであって、前記プレコーティングが、50%を超える遊離アルミニウムを含み、15から50マイクロメーターの間にある厚さを有するステップと、次に、
−プレコーティングされた鋼ブランクを得るために鋼板を切断するステップと、次に、
−鋼ブランクを加熱速度Vで温度Tmまで非保護雰囲気下で加熱して、鋼基板の微細構造をオーステナイトに完全に変換させ、加熱直後及び隠れた部分を浸漬する前に、プレコーティングの表面上に10から60%の間の液相を得るステップと、次に、
−浸漬期間tmにおいて、温度Tmでプレコーティングの液相を変換して、前記浸漬期間の終了時点において、0から30%の間の液相を有するコーティングを表面上に有し、20から50重量%の間のFeを表面上に含むコーティングされ、加熱されたブランクを得るステップと、次に、
−ブランクをホットスタンピングして、ホットスタンピング部品を得るステップと、次に、
−スタンピング部品を冷却して、マルテンサイト又はベイナイトから選択される少なくとも1つの成分を含む前記鋼基板中に微細構造を形成するステップ。
−Fe3Al層
−Fe3Al層の上に位置する、FeAl層又はT1若しくはT2層
−70%を超えるFeAl3又はFe2Al5から構成される外層であり、前記FeAl3又はFe2Al5層は、前記FeAl層又はT1若しくはT2層の上に位置する、FeAl又はT1若しくはT2の不連続なマイナー相(minor phase:より小さい相)を含み、前記外層は70%を超える結晶をその表面上に有する。
−第1のステップとして、ブランクをTe−10℃からTeの間にある中間的な温度のTiまで、非保護雰囲気下で加熱しなければならない。Teは、プレコーティングの固相線温度を表し、又はかかるプレコーティングが共晶様式(eutectic mode)で凝固する場合には、共融温度である。温度Teは、V.G.Rivlin、G.V.Raynor:「鉄三元合金における相平衡(Phase equilibria in iron ternary alloys)」、Institute of Metals of Metals、1988年版により公表されているFe−Al−Si図から取得可能である。
−Fe3Alの薄い層
−かかるFe3Al層の上に位置する、FeAl又はT1(Al3Fe3Si2型)若しくはT2(Al2FeSi型)の各相からなる極めて薄い層であり、かかる相はこの層内で共存可能である。かかる相は固溶体中にSiを含み、Siは固溶体中で13重量%未満である。
−70%を超えるFeAl3又はFe2Al5から構成される外層であり、かかる相は共存可能である。かかる金属間相は固溶体中にSiを含み、Siは6重量%未満である。かかるFeAl3又はFe2Al5層は、コーティングの大半を占めるが、FeAl又はT1若しくはT2の不連続なアイランドの形態でマイナー相(minor phase)を含む。かかるマイナー相は、固溶体中で13%未満のSiを含む。
−鋼基板と直に接触するFeAl3及びFe2Al5からなる薄い層(1マイクロメーター未満)。
−上記層の上に位置する、5マイクロメーターの厚さを有する六方晶構造の金属間層T5
−上記層の上に位置する、上記組成を有するAl−Siのマトリックスを含む、21マイクロメーターの厚さの非合金化層。その構造は、固溶体中にSi及びFeを含むAl樹枝状結晶、並びにAl−Si共晶のアイランドから構成される。上記非合金化層は、プレコーティングの厚さの約80%を占める。
−抵抗炉中での輻射加熱
−ガスバーナーを用いた炉内での加熱
−赤外炉内での加熱
−誘導加熱
−抵抗加熱、この場合、板材は導電性のジョー(jaws)内に維持され、ジュール効果により加熱された。
Claims (14)
- ホットスタンピングされたコーティング部品の製造方法であって、以下の一連のステップ:
鋼基板及びアルミニウム−ケイ素合金プレコーティングを含む熱間圧延又は冷間圧延鋼板を提供するステップであって、前記プレコーティングが、50%を超える遊離アルミニウムを含み、前記鋼基板との合金化を可能にするように選択された厚さを有し、前記厚さが好ましくは15から50マイクロメーターの間にあるステップと、次に、
前記鋼板を切断して、プレコーティングされた鋼ブランクを得るステップと、次に、
前記ブランクを前記プレコーティングの溶融温度に近い温度Tiまで非保護雰囲気下で加熱するステップであって、前記温度Tiが好ましくはTe−10℃からTeの間にあり、Teが前記プレコーティングの共融温度又は固相線温度であるステップと、次に、
前記ブランクを前記温度Tiから前記鋼基板のオーステナイト化温度Tmまで、30℃/秒から90℃/秒の間にある加熱速度Vで、非保護雰囲気下で加熱して、コーティングされ、加熱されたブランクを得るステップであって、前記温度Tmは好ましくは840から950℃の間であり、Vは前記温度Tiから前記温度Tmの間における加熱速度であるステップと、次に、
前記コーティングされ、加熱されたブランクを、前記温度Tmで、20秒から90秒の間にある時間tmの間浸漬するステップと、次に、
前記ブランクをホットスタンピングして、ホットスタンピングされたコーティング部品を得るステップと、次に、
前記のスタンピングされた部品をある冷却速度で冷却して、マルテンサイト又はベイナイトから選択される少なくとも1つの成分を含む前記鋼基板中に微細構造を形成するステップと
をかかる順番で含む、上記製造方法。 - 前記温度TiからTmの間における前記加熱速度Vが、50から80℃/秒の間にある、請求項1に記載の製造方法。
- 前記プレコーティングが、重量で5〜11%のSi、2〜4%のFe、任意選択により15から30ppmの間のCa、50から700ppmの間のSrを含み、残りはアルミニウム及び処理に固有の不純物であり、前記温度Tiは567から577℃の間にあり、前記温度Tmは855から950℃の間にある、請求項1又は2のいずれかに記載の製造方法。
- ホットスタンピングされたコーティング部品の製造方法であって、以下の一連のステップ:
鋼基板及びアルミニウム−ケイ素合金プレコーティングを含む熱間圧延又は冷間圧延鋼板を提供するステップであって、前記プレコーティングが、50%を超える遊離アルミニウムを含み、前記鋼基板との合金化を可能にするように選択された厚さを有し、前記厚さが好ましくは15から50マイクロメーターの間にあるステップと、次に、
前記鋼板を切断して、プレコーティングされた鋼ブランクを得るステップと、次に、
前記鋼ブランクを加熱速度Vで温度Tmまで非保護雰囲気下で加熱して、鋼基板の微細構造をオーステナイトに変換させ、好ましくは完全に変換させ、加熱直後及び隠れた部分を浸漬する前に、プレコーティングの表面上に限定された割合の液相を得るステップであって、前記割合が好ましくは10から60%の間にあるステップと、次に、
浸漬期間tmにおいて、温度Tmでプレコーティングの前記液相を変換して、前記浸漬期間の終了時点において、0から30%の間の液相を有するコーティングを表面上に有し、20から50重量%の間のFeを前記表面上に含むコーティングされ、加熱されたブランクを得るステップと、次に、
前記ブランクをホットスタンピングして、ホットスタンピング部品を得るステップと、次に、
前記スタンピング部品を冷却して、マルテンサイト又はベイナイトから選択される少なくとも1つの成分を含む前記鋼基板中に微細構造を形成するステップと
をかかる順番で含む、上記製造方法。 - 前記加熱が、少なくとも部分的に誘導加熱により実施される、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記加熱が、少なくとも部分的に抵抗加熱により実施される、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記加熱が、少なくとも部分的に赤外線加熱により実施される、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記加熱が、少なくとも部分的にガスバーナーにより実施される、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記加熱が、請求項5から8までに記載の加熱プロセスを任意に組み合わせたものにより実施される、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記コーティングの全厚さが20から60マイクロメーターの間にある、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
- ベイナイト又はマルテンサイトから選択される少なくとも1つの成分を含む微細構造を有する鋼基板、及び前記基板の両面の各一方の上のコーティングを有する、ホットスタンピングされたコーティング部品であって、
前記コーティングが、前記鋼基板に隣接する層から始まる、固溶体中にSiを含む以下の層:
Fe3Al層
前記Fe3Al層の上に位置するFeAl層又はT1若しくはT2層
70%を超えるFeAl3又はFe2Al5から構成される外層であって、前記FeAl3又はFe2Al5層が、FeAl又はT1若しくはT2の不連続なマイナー相を含み、この外層が、70%を超える結晶をその表面上に有する外層
から構成される上記部品。 - 前記Fe3Al層の上に位置する前記FeAl又はT1若しくはT2の層が、固溶体中に13%未満のSiを有し、前記外層中の前記FeAl3又はFe2Al5は、固溶体中に6%未満のSiを有し、FeAl又はT1若しくはT2の前記不連続なマイナー相は、固溶体中に13%未満のSiを有する、請求項11に記載のホットスタンピング部品。
- 前記Fe3Al層及び前記FeAl又はT1若しくはT2の層の厚さの合計が、前記コーティングの全厚さの1/3未満である、請求項11及び12のいずれかに記載のホットスタンピングされたコーティング部品。
- 前記両面の各一方の上の前記コーティングの厚さが、20から60マイクロメーターの間にある、請求項11から13までのいずれか1項に記載のホットスタンピングされたコーティング部品。
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