RU2371519C2 - Способ изготовления детали из стали с покрытием, обладающей сверхвысокой прочностью после термической обработки - Google Patents
Способ изготовления детали из стали с покрытием, обладающей сверхвысокой прочностью после термической обработки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2371519C2 RU2371519C2 RU2007137663/02A RU2007137663A RU2371519C2 RU 2371519 C2 RU2371519 C2 RU 2371519C2 RU 2007137663/02 A RU2007137663/02 A RU 2007137663/02A RU 2007137663 A RU2007137663 A RU 2007137663A RU 2371519 C2 RU2371519 C2 RU 2371519C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- strip
- aluminum
- stage
- coating
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 title 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 abstract 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 abstract 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015372 FeAl Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/62—Quenching devices
- C21D1/673—Quenching devices for die quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
- C21D9/48—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals deep-drawing sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F17/00—Multi-step processes for surface treatment of metallic material involving at least one process provided for in class C23 and at least one process covered by subclass C21D or C22F or class C25
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/002—Bainite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к изготовлению детали из стальной полосы. Способ включает нанесение на полосу предварительного покрытия из алюминия или алюминиевого сплава, холодную деформацию полосы с нанесенным покрытием, при необходимости удаление излишков полосы для получения конечной геометрической формы детали, нагрев детали для получения интерметаллического соединения на поверхности детали на основе поверхности раздела сталь/покрытие и для аустенизации стали, перемещение детали в установку, охлаждение детали внутри установки с такой скоростью, чтобы структура стали после охлаждения была мартенситной, или бейнитной, или мартенситно-бейнитной. Нанесение предварительного покрытия осуществляют с получением поверхности раздела между стальной полосой и предварительным покрытием без интерметаллической фазы при помощи, по меньшей мере, одной стадии электроосаждения алюминия или алюминиевого сплава, или, по меньшей мере, одной стадии химического осаждения в паровой фазе алюминия или алюминиевого сплава, или, по меньшей мере, одной стадии физического осаждения в паровой фазе алюминия или алюминиевого сплава, или осуществлением, по меньшей мере, одной стадии совместной прокатки стальной полосы и ленты из алюминия или алюминиевого сплава, при этом, по меньшей мере, одну стадию нанесения предварительного покрытия можно осуществлять отдельно или в комбинации с другими стадиями. Изобретение позволяет снизить износ инструментов во время промежуточных операций резания и обеспечивает более высокую эффективность конечной обработки сплавлением. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Настоящее изобретение касается изготовления деталей из горячекатаной или холоднокатаной стали с покрытием, обладающих высокой механической прочностью, а также хорошей коррозионной стойкостью.
Для некоторых случаев применения стремятся получить детали из стали, сочетающей в себе высокую механическую прочность, высокую ударную прочность и хорошую коррозионную стойкость. Сочетание этих свойств особенно желательно в автомобильной промышленности, где постоянно ведутся поиски путей значительного снижения веса автомобилей. Этой цели можно достичь, в частности, за счет использования сталей со сверхвысокими механическими характеристиками: эти качества оказываются особенно востребованными при изготовлении устройств, препятствующих вскрытию, конструктивных или опорных деталей (буферные рамы, ребра жесткости дверей или порожков, колесные спицы).
В патенте FR 2807447 раскрывается способ изготовления, в котором используют исходный стальной лист с предварительно нанесенным металлическим покрытием, при этом сталь обладает прочностью на разрыв порядка 500 МПа, осуществляют операцию холодной деформации, например холодной штамповки или холодного профилирования, затем производят термическую обработку с целью дальнейшей закалки внутри установки, имеющей форму, соответствующую геометрии детали. Во время фазы нагрева при этой термической обработке на поверхности детали выполняют интерметаллическое покрытие путем оставления первоначально нанесенного предварительного покрытия и исходной стали. Таким образом, получают, например, детали с механической прочностью, превышающей 1500 МПа, и обладающие коррозионной стойкостью.
Лист из исходной стали предварительно покрывают способом горячего погружения алюминием или алюминиевым сплавом. Однако в некоторых случаях применение этого способа встречает определенные ограничения. Во время операций холодной деформации детали перед термической обработкой некоторые зоны могут подвергаться более сильной деформации, и между подложкой и предварительным покрытием может произойти повреждение границы раздела в виде локального нарушения сцепления. В этом случае дальнейшая термическая обработка может привести к образованию окалины вблизи межповерхностного слоя сплава. Присутствие этой окалины мешает удовлетворительному сплавлению между исходной сталью и предварительным алюминиевым покрытием.
Кроме того, после холодной деформации алюминированных деталей можно осуществлять разрезание, вырубку штампом, обработку по заданному профилю с целью удаления лишнего материала перед последующей термической обработкой для сплавления. Присутствие нанесенного погружением предварительного алюминиевого покрытия может способствовать износу режущего инструмента.
С другой стороны, нанесение погружением предварительного алюминиевого покрытия на листовой прокат может привести к колебаниям толщины по отношению к номинальной толщине. Нагрев при термической обработке для сплавления осуществляют достаточно быстро, как правило, в течение нескольких минут. В случае чрезмерного превышения толщины сплавление покрытия происходит не полностью. Поскольку температура плавления обычных предварительных покрытий, нанесенных погружением, составляет 660°С для алюминия или 580°С для сплава алюминий-10% кремния, то может произойти преждевременное плавление с наиболее толстой стороны покрытия, прежде чем будет достигнута температура аустенизации детали. Как правило, термическую обработку производят в печах, где детали перемещаются на валках, поэтому поверхность этих валков загрязняется слоем, возникающим при частичном плавлении предварительного покрытия, что мешает нормальной работе печей. Кроме того, неполное сплавление предварительного покрытия отрицательно сказывается на дальнейших операциях катафореза.
Задачей настоящего изобретения является решение вышеупомянутых проблем. В частности, оно призвано предложить способ изготовления деталей из горячекатаной или холоднокатаной стали с предварительным покрытием из алюминия или алюминиевого сплава, позволяющий осуществлять значительную предварительную холодную деформацию перед сплавлением и не приводящий к отрицательным последствиям для обработки сплавлением. Изобретение призвано снизить износ инструмента во время механической обработки перед термической обработкой для сплавления. Оно должно позволить достичь после термической обработки полного сплавления предварительного покрытия из алюминия или алюминиевого сплава.
В связи с этим объектом настоящего изобретения является способ изготовления детали с очень высокими механическими характеристиками из горячекатаной или холоднокатаной стальной полосы, содержащий следующие последовательные стадии:
- на полосу наносят предварительное покрытие из алюминия или алюминиевого сплава. Это предварительное покрытие можно осуществлять в одну или несколько стадий в зависимости от указанных ниже вариантов, взятых отдельно или в комбинации:
- нанесение предварительного покрытия при помощи одного или нескольких этапов электроосаждения алюминия или алюминиевого сплава,
- нанесение предварительного покрытия при помощи одного или нескольких этапов химического осаждения в паровой фазе алюминия или алюминиевого сплава,
- нанесение предварительного покрытия при помощи одного или нескольких этапов физического осаждения в паровой фазе алюминия или алюминиевого сплава,
- нанесение предварительного покрытия при помощи одного или нескольких этапов совместной прокатки стальной полосы и ленты из алюминия или алюминиевого сплава;
- благодаря применению этих вариантов нанесения предварительного покрытия поверхность раздела между стальной полосой и предварительным покрытием не содержит интерметаллической фазы;
- полосу с нанесенным покрытием подвергают холодной деформации;
- в случае необходимости, удаляют излишки листа для получения конечной геометрической формы указанной детали;
- деталь нагревают, например, в печи для получения на поверхности детали интерметаллического соединения на основе поверхности раздела сталь/покрытие и для аустенизации стали. Во время фазы нагрева при этой термической обработке путем сплавления слоя исходного предварительного покрытия и исходной стали формируют интерметаллическое покрытие на поверхности детали, причем это сплавление происходит по всей толщине слоя покрытия;
- после нагрева деталь перемещают в установку. Промежуток времени между фазой нагрева и контактом с установкой является достаточно коротким, чтобы в течение этого промежутка времени не произошла трансформация аустенита. Геометрия и конструкция установки соответствуют обрабатываемой детали и интенсивности закалки. Эти установки могут охлаждаться, в частности, за счет циркуляции жидкости для повышения производительности операций и/или повышения интенсивности закалки. Усилие сжатия может обеспечить тесный контакт между деталями и установкой, что способствует эффективному охлаждению за счет теплопроводности при минимальной деформации. Деталь внутри установки охлаждают с такой скоростью, чтобы структура стали после охлаждения была мартенситной, или бейнитной, или мартенситно-бейнитной.
Согласно частному варианту коэффициент холодной деформации превышает 20%, по меньшей мере, в одной точке детали.
Объектом настоящего изобретения является также применение детали с очень высокими механическими характеристиками из стальной полосы, изготовленной в соответствии с одним из вышеуказанных вариантов, для изготовления конструктивных или защитных деталей для наземных транспортных средств.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, приведенного в качестве примера.
Фиг.1 - пример поверхности раздела сталь/алюминиевый сплав, нанесенный погружением, перед холодной деформацией.
Фиг.2 - изменение этой поверхности раздела после холодной деформации, превышающей 20%.
Фиг.3 - пример поверхности раздела сталь/алюминиевый сплав, нанесенный погружением, без холодной деформации, перед обработкой сплавлением.
Фиг.4 - поверхностный слой после холодной деформации, превышающей 20%, и последующей обработки сплавлением.
Было рассмотрено изменение поверхности раздела сталь/покрытие во время известного способа изготовления: для этого исследовали стальные детали толщиной 1,2 или 2 мм со следующим составом, по массе:
Углерод: 0,15-0,25%
Марганец: 0,8-1,5%
Кремний: 0,1-0,35%
Хром: 0,01-0,2%
Титан: <0,1%
Фосфор: <0,05%
Сера: <0,03%
В: 0,0005-0,01%.
На эти детали нанесли предварительное покрытие при помощи известного способа с погружением в ванну на основе алюминия, содержащую:
Кремний: 9-10%
Железо: 2-3,5%.
Остальное составляют алюминий и неизбежные примеси.
Известно, что контакт стали с ванной чистого алюминия при температуре более 660°С приводит к очень быстрому образованию толстого интерметаллического слоя сплава, содержащего, в частности, FeAl3-Fe2Al5. Поскольку этот слой характеризуется низкой способностью к деформации, добавление 10% кремния в ванну позволяет уменьшить толщину этого промежуточного слоя. На фиг.1 показано, что интерметаллический слой твердостью от 600 до 800 по Виккерсу имеет толщину примерно 7 микрометров и на него можно нанести металлический слой на основе алюминия толщиной примерно 15 микрометров.
Детали с предварительным покрытием подвергли холодной деформации на образцах типа Накадзима в различных режимах: одноосное растяжение, равномерное двухосное растяжение. При помощи предварительно нанесенных фотоосаждением решеток с узлами в виде кружков в разных точках измерили главные деформации ε1, ε2, то есть деформации по главным направлениям. Исходя из этого вывели формулу, описывающую деформацию: 
, соответствующую этим разным точкам.
Одновременно в этих разных местах наблюдали поведение предварительного покрытия: эти наблюдения показали, что до степени деформации порядка 10% промежуточный слой растрескивается равномерно и с образованием тонких трещин без каких-либо последствий для находящегося над ним верхнего металлического алюминиевого слоя. Дальнейшая термическая обработка в печи при 900°С в течение 5 или 7 минут с последующей закалкой внутри установки, охлаждаемой водой, приводит к полному сплавлению исходного покрытия и к исчезновению этой ограниченной сетки трещин (фиг.3). При деформации более 20% происходит фрагментация интерметаллического слоя (фиг.2) и, местами, разрушение металлического покрытия на основе алюминия. Дальнейшая термическая обработка сплавлением может в этом случае привести к увеличению слоя окалины или к поверхностному обезуглероживанию стали (фиг.4), что отрицательно сказывается на дальнейшем применении детали, например, при покраске.
Таким образом, осуществление способа холодной деформации с интенсивным деформированием может привести к проблемам для обычного предварительного покрытия на основе алюминия. В рамках изобретения было выявлено, что эта проблема решается, если поверхность раздела между сталью и алюминием не содержит интерметаллической фазы. Действительно, учитывая пластичность, присущую алюминию или алюминиевому сплаву и связанную с его гранецентрированной кубической структурой, сильная холодная деформация стали с предварительным покрытием не приводит к деградации предварительного покрытия, поэтому дальнейшая обработка сплавлением протекает в оптимальных условиях.
Предварительное покрытие из алюминия или алюминиевого сплава наносят путем электроосаждения, физического или химического осаждения в паровой фазе или путем совместной прокатки стальной полосы и ленты алюминия или алюминиевого сплава.
Электроосаждение алюминия осуществляют, например, из расплава солей следующего состава:
AlCl3 - 61%
NaCl - 26%
KCl - 13%.
Анодом служит алюминий или его сплав. Плотность тока поддерживают в интервале 10-100 А/дм2 и осуществляют в течение 55-870 сек.
Химическое осаждение в паровой фазе осуществляют, например, следующим образом.
Тигель с алюминием или сплавом алюминия и полосу, на которую следует нанести покрытие, помещают в камеру вакуумного осаждения.
В камере создают вакуум 10-5-10-6 мбар. Тигель нагревают до 1000-1500°С, например, электронным пучком, в результате чего алюминий или его сплав в виде паров удаляются из тигля и конденсируются на полосе. Время нанесения предварительного покрытия составляет 2-30 с.
В результате этих различных стадий получают деталь без интерметаллического слоя между исходной сталью и предварительным покрытием перед обработкой сплавлением. Способ в соответствии с настоящим изобретением можно осуществлять во время стадии нанесения предварительного покрытия в один заход или путем осуществления этой стадии в несколько заходов. Точно так же способ в соответствии с настоящим изобретением можно осуществлять, комбинируя различные стадии нанесения предварительных покрытий таким образом, чтобы использовать преимущества различных процессов и различных характеристик покрытий.
Применение способа в соответствии с настоящим изобретением облегчает процессы в случае резания, вырубки штампом или обработки деталей по заданному профилю после операции холодной деформации. Действительно, промежуточная механическая обработка может быть произведена с целью уменьшения объема металла, предназначенного для нагрева во время обработки сплавлением. Согласно изобретению эта промежуточная механическая обработка облегчается с учетом отсутствия твердого интерметаллического слоя (от 600 до 800 по Виккерсу), который присутствует в известном способе. Таким образом, снижается износ режущих инструментов.
Кроме того, этапы нанесения предварительного покрытия в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают высокую равномерность толщины: например, условия нанесения предварительного покрытия в паровой фазе могут обеспечивать толщину от 15 до 20 микрометров при колебании толщины около одного микрометра.
В зависимости от процессов алюминирования погружением колебание толщины предварительного покрытия, измеренной на микрографическом разрезе, может составлять порядка ±10 микрометров при средней толщине в 25 микрометров. Чтобы обеспечить максимальную производительность, необходимо как можно быстрее производить нагрев во время термической обработки для сплавления. Увеличение толщины вынуждает удлинить фазу нагрева, чтобы сплавление было полным. Для данной термической обработки чрезмерное увеличение толщины может привести к неполному сплавлению, которое выражается в частичном плавлении предварительного покрытия.
Этап нанесения предварительного покрытия в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает слабое колебание толщины, что снижает возможность плавления и повышает стабильность работы печей.
Кроме того, после аустенизации закалка путем охлаждения внутри установки придает стали мартенситную, или бейнитную, или мартенситно-бейнитную структуру. В зависимости от состава стали, в частности от содержания в ней углерода, а также марганца, хрома и бора, механическая прочность, получаемая на деталях в соответствии с настоящим изобретением, колеблется в пределах от 1200 до 1700 МПа. Согласно изобретению, поскольку за счет отсутствия интерметаллического слоя резание происходит более четко, после обработки закалкой снижается влияние надреза на прочность детали по краю разреза, поскольку, как известно, полностью или частично мартенситные структуры по своей сути являются более чувствительными к явлениям локальных концентраций напряжений.
Таким образом, изобретение позволяет осуществлять изготовление содержащих покрытие деталей с высокими характеристиками, имеющих более сложные формы, так как холодная деформация может достигать высоких степеней. Применение изобретения является особенно предпочтительным, когда коэффициент холодной деформации перед обработкой сплавлением превышает 20%. Оно позволяет снизить износ инструментов во время промежуточных операций резания и обеспечивает более высокую эффективность конечной обработки сплавлением.
Claims (3)
1. Способ получения детали, обладающей высокой прочностью, из горячекатаной или холоднокатаной стальной полосы с покрытием, включающий нанесение на полосу предварительного покрытия из алюминия или алюминиевого сплава, холодную деформацию полосы с нанесенным покрытием, при необходимости удаление излишков полосы для получения конечной геометрической формы детали, нагрев детали для получения интерметаллического соединения на поверхности детали на основе поверхности раздела сталь/покрытие и для аустенизации стали, перемещение указанной детали в установку, охлаждение указанной детали внутри установки с такой скоростью, чтобы структура стали после охлаждения была мартенситной, или бейнитной, или мартенситно-бейнитной, отличающийся тем, что нанесение предварительного покрытия осуществляют с получением поверхности раздела между упомянутой стальной полосой и предварительным покрытием без интерметаллической фазы при помощи, по меньшей мере, одной стадии электроосаждения алюминия или алюминиевого сплава, или, по меньшей мере, одной стадии химического осаждения в паровой фазе алюминия или алюминиевого сплава, или, по меньшей мере, одной стадии физического осаждения в паровой фазе алюминия или алюминиевого сплава, или осуществлением, по меньшей мере, одной стадии совместной прокатки стальной полосы и ленты из алюминия или алюминиевого сплава, при этом указанную, по меньшей мере, одну стадию нанесения предварительного покрытия можно осуществлять отдельно или в комбинации с другими стадиями.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что коэффициент деформации при указанной холодной деформации превышает 20%, по меньшей мере, в одной точке детали.
3. Применение детали, обладающей высокой прочностью, полученной способом по п.1 или 2 для изготовления конструктивных или защитных элементов для самоходных транспортных средств.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0502404 | 2005-03-11 | ||
| FR0502404A FR2883007B1 (fr) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | Procede de fabrication d'une piece d'acier revetu presentant une tres haute resistance apres traitement thermique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007137663A RU2007137663A (ru) | 2009-04-20 |
| RU2371519C2 true RU2371519C2 (ru) | 2009-10-27 |
Family
ID=34955478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007137663/02A RU2371519C2 (ru) | 2005-03-11 | 2006-03-02 | Способ изготовления детали из стали с покрытием, обладающей сверхвысокой прочностью после термической обработки |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7708843B2 (ru) |
| EP (1) | EP1861521B1 (ru) |
| JP (1) | JP5002579B2 (ru) |
| KR (1) | KR100947205B1 (ru) |
| CN (1) | CN101137769B (ru) |
| BR (1) | BRPI0607572B8 (ru) |
| CA (1) | CA2599187C (ru) |
| ES (1) | ES2748465T3 (ru) |
| FR (1) | FR2883007B1 (ru) |
| HU (1) | HUE045793T2 (ru) |
| MA (1) | MA29276B1 (ru) |
| MX (1) | MX2007010902A (ru) |
| PL (1) | PL1861521T3 (ru) |
| RU (1) | RU2371519C2 (ru) |
| UA (1) | UA88951C2 (ru) |
| WO (1) | WO2006097593A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA200707171B (ru) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8307680B2 (en) | 2006-10-30 | 2012-11-13 | Arcelormittal France | Coated steel strips, methods of making the same, methods of using the same, stamping blanks prepared from the same, stamped products prepared from the same, and articles of manufacture which contain such a stamped product |
| WO2008110670A1 (fr) | 2007-03-14 | 2008-09-18 | Arcelormittal France | Acier pour formage a chaud ou trempe sous outil a ductilite amelioree |
| WO2009090443A1 (en) * | 2008-01-15 | 2009-07-23 | Arcelormittal France | Process for manufacturing stamped products, and stamped products prepared from the same |
| BRPI0923188A2 (pt) * | 2008-12-19 | 2018-06-05 | Tata Steel Ijmuiden Bv | método para produção de uma peça revestida usando técnicas de conformação a quente |
| KR20130099042A (ko) * | 2010-08-31 | 2013-09-05 | 타타 스틸 이즈무이덴 베.뷔. | 코팅된 금속 부품과 성형된 부품의 열간 성형 방법 |
| CN103572160A (zh) * | 2013-11-04 | 2014-02-12 | 顾建 | 一种高机械强度零件的材料 |
| CN103572161A (zh) * | 2013-11-04 | 2014-02-12 | 顾建 | 一种高机械强度零件的材料及制造方法 |
| JP6201716B2 (ja) * | 2013-12-16 | 2017-09-27 | 日本軽金属株式会社 | 自動車用足回り部品及びその製造方法 |
| EP3088571B1 (en) * | 2015-04-28 | 2021-06-02 | The Boeing Company | Environmentally friendly aluminum coatings as sacrificial coatings for high strength steel alloys |
| WO2018115914A1 (en) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | Arcelormittal | A manufacturing process of hot press formed aluminized steel parts |
| KR20190036119A (ko) * | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 현대자동차주식회사 | 도금층 쏠림이 방지된 통전 가열 열간성형 방법 및 이에 의해 제조된 열간성형용 강판 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR857779A (fr) * | 1939-04-06 | 1940-09-28 | Coste & Cie | Procédé perfectionné permettant de recouvrir le fer, l'acier ou tous autres métaux ou alliages d'un placage en aluminium ou métal ou alliage analogue et produits enrésultant |
| DE1290024C2 (de) * | 1960-02-04 | 1973-02-08 | Interlicence S A | Verfahren zur Herstellung von korrosions- und biegefesten Aluminiumueberzuegen auf Eisengegenstaende durch Aufspritzen |
| US3214820A (en) * | 1963-02-08 | 1965-11-02 | Nat Steel Corp | Steel foil and manufacture |
| DE2461730A1 (de) * | 1973-12-28 | 1975-07-10 | Sumitomo Metal Ind | Verfahren zur herstellung von aluminiumbeschichtetem stahl |
| JPS63216957A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-09 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | 耐高温酸化性に優れるステンレス鋼 |
| JP2822141B2 (ja) * | 1993-12-28 | 1998-11-11 | 日本冶金工業株式会社 | 高Ａｌ含有フェライトステンレス鋼箔の製造方法 |
| JP3377332B2 (ja) * | 1995-05-19 | 2003-02-17 | 松下電工株式会社 | アルミナ皮膜を形成した高Ａｌ含有Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系合金板材の製造方法 |
| US6503347B1 (en) * | 1996-04-30 | 2003-01-07 | Surface Engineered Products Corporation | Surface alloyed high temperature alloys |
| SE508150C2 (sv) * | 1996-08-30 | 1998-09-07 | Sandvik Ab | Förfarande för att tillverka band av ferritiskt, rostfritt FeCrAl-stål |
| FR2760244B1 (fr) * | 1997-02-28 | 1999-04-09 | Usinor | Procede de fabrication d'un feuillard en acier inoxydable ferritique a haute teneur en aluminium utilisable notamment pour un support de catalyseur d'echappement de vehicule automobile |
| WO1999055469A1 (en) * | 1998-04-29 | 1999-11-04 | Weirton Steel Corporation | Metal spray-coated flat-rolled mild steel and its manufacture |
| FR2780984B1 (fr) * | 1998-07-09 | 2001-06-22 | Lorraine Laminage | Tole d'acier laminee a chaud et a froid revetue et comportant une tres haute resistance apres traitement thermique |
| FR2787735B1 (fr) * | 1998-12-24 | 2001-02-02 | Lorraine Laminage | Procede de realisation d'une piece a partir d'une bande de tole d'acier laminee et notamment laminee a chaud |
| FR2807447B1 (fr) * | 2000-04-07 | 2002-10-11 | Usinor | Procede de realisation d'une piece a tres hautes caracteristiques mecaniques, mise en forme par emboutissage, a partir d'une bande de tole d'acier laminee et notamment laminee a chaud et revetue |
| DE10224319B4 (de) * | 2002-05-31 | 2006-04-27 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Strukturbauteils für den Fahrzeugbau |
| EP1403388A1 (de) * | 2002-09-26 | 2004-03-31 | ThyssenKrupp Stahl AG | Verfahren zum Herstellen von Produkten durch Umformen bei erhöhten Temperaturen |
-
2005
- 2005-03-11 FR FR0502404A patent/FR2883007B1/fr active Active
-
2006
- 2006-03-02 CA CA2599187A patent/CA2599187C/fr active Active
- 2006-03-02 KR KR1020077020841A patent/KR100947205B1/ko active IP Right Grant
- 2006-03-02 CN CN2006800079568A patent/CN101137769B/zh active Active
- 2006-03-02 RU RU2007137663/02A patent/RU2371519C2/ru active
- 2006-03-02 ES ES06726006T patent/ES2748465T3/es active Active
- 2006-03-02 EP EP06726006.7A patent/EP1861521B1/fr active Active
- 2006-03-02 HU HUE06726006A patent/HUE045793T2/hu unknown
- 2006-03-02 PL PL06726006T patent/PL1861521T3/pl unknown
- 2006-03-02 UA UAA200711213A patent/UA88951C2/ru unknown
- 2006-03-02 MX MX2007010902A patent/MX2007010902A/es active IP Right Grant
- 2006-03-02 US US11/908,206 patent/US7708843B2/en active Active
- 2006-03-02 BR BRPI0607572A patent/BRPI0607572B8/pt active IP Right Grant
- 2006-03-02 JP JP2008500227A patent/JP5002579B2/ja active Active
- 2006-03-02 WO PCT/FR2006/000466 patent/WO2006097593A1/fr active Application Filing
-
2007
- 2007-08-22 ZA ZA200707171A patent/ZA200707171B/xx unknown
- 2007-08-30 MA MA30177A patent/MA29276B1/fr unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BRPI0607572B8 (pt) | 2017-05-30 |
| US7708843B2 (en) | 2010-05-04 |
| FR2883007B1 (fr) | 2007-04-20 |
| CA2599187C (fr) | 2011-04-26 |
| JP5002579B2 (ja) | 2012-08-15 |
| UA88951C2 (ru) | 2009-12-10 |
| KR20070111518A (ko) | 2007-11-21 |
| BRPI0607572B1 (pt) | 2016-12-20 |
| PL1861521T3 (pl) | 2020-02-28 |
| HUE045793T2 (hu) | 2020-01-28 |
| CN101137769A (zh) | 2008-03-05 |
| CN101137769B (zh) | 2011-07-06 |
| MA29276B1 (fr) | 2008-02-01 |
| RU2007137663A (ru) | 2009-04-20 |
| CA2599187A1 (fr) | 2006-09-21 |
| ZA200707171B (en) | 2008-08-27 |
| WO2006097593A8 (fr) | 2008-03-13 |
| ES2748465T3 (es) | 2020-03-16 |
| BRPI0607572A2 (pt) | 2009-09-15 |
| JP2008537977A (ja) | 2008-10-02 |
| US20080283156A1 (en) | 2008-11-20 |
| MX2007010902A (es) | 2007-12-06 |
| EP1861521A2 (fr) | 2007-12-05 |
| KR100947205B1 (ko) | 2010-03-11 |
| FR2883007A1 (fr) | 2006-09-15 |
| WO2006097593A1 (fr) | 2006-09-21 |
| EP1861521B1 (fr) | 2019-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2371519C2 (ru) | Способ изготовления детали из стали с покрытием, обладающей сверхвысокой прочностью после термической обработки | |
| US20210395855A1 (en) | Method for manufacture of a pre-coated steel sheet | |
| KR102178234B1 (ko) | 핫 스탬핑된 구성요소, 핫 스탬핑을 위해서 이용되는 예비코팅된 강 시트, 및 핫 스탬핑 방법 | |
| RU2667189C2 (ru) | Способ изготовления упрочняемых в штампе стальных листов и полученные этим способом детали | |
| RU2379373C1 (ru) | Способ изготовления детали с очень высокой механической прочностью из катаного листа с покрытием | |
| CA2742671C (en) | High-strength cold-rolled steel sheet having excellent formability, high-strength galvanized steel sheet, and methods for manufacturing the same | |
| WO2015098653A1 (ja) | 自動車部品及び自動車部品の製造方法 | |
| RU2732711C1 (ru) | Способ изготовления деталей из стали с высокой механической прочностью и повышенной вязкостью и полученные этим способом детали | |
| RU2659532C2 (ru) | Горячештампованная сталь | |
| CN1829816A (zh) | 由薄钢板制造硬化零件的方法 | |
| MX2015001772A (es) | Plancha de acero para uso en prensado en caliente, metodo para producirla, y miembro de plancha de acero de prensado en caliente. | |
| US11339479B2 (en) | Component made of press-form-hardened, aluminum-based coated steel sheet, and method for producing such a component | |
| JP6470266B2 (ja) | プレス焼入れ用亜鉛めっき鋼材およびその製造方法 | |
| RU2689824C1 (ru) | Листовая сталь с нанесенным металлическим покрытием, имеющим в своей основе алюминий и содержащим титан | |
| KR20200122377A (ko) | 강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101719446B1 (ko) | 프레스 성형품 및 그 제조 방법 | |
| JP2014240510A (ja) | 溶融亜鉛めっき鋼板および製造方法 | |
| WO2019142559A1 (ja) | 高強度合金化電気亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 | |
| EP4386093A1 (en) | Joined part and joined steel sheet | |
| JP5644059B2 (ja) | 合金化溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 | |
| JP2017066497A (ja) | 熱間プレス鋼部品およびその製造方法 | |
| WO2024023552A1 (en) | Method for manufacturing a coated press hardened steel part having an improved appearance and corresponding steel part | |
| Shukla et al. | Simulation studies in Hot Dip Process Simulator (HDPS) on Al-Si Coatings |