RU2792168C1 - Method for manufacturing parts from press-hardened sheet steel with aluminum-based coating, primary sheet blank and press-hardened sheet steel part - Google Patents

Method for manufacturing parts from press-hardened sheet steel with aluminum-based coating, primary sheet blank and press-hardened sheet steel part Download PDF

Info

Publication number
RU2792168C1
RU2792168C1 RU2022108957A RU2022108957A RU2792168C1 RU 2792168 C1 RU2792168 C1 RU 2792168C1 RU 2022108957 A RU2022108957 A RU 2022108957A RU 2022108957 A RU2022108957 A RU 2022108957A RU 2792168 C1 RU2792168 C1 RU 2792168C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
sheet
layer
thickness
iron
Prior art date
Application number
RU2022108957A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Фридрих ЛУТЕР
Марк ДЕБЕАУКС
Фрэнк Бейер
Керстин Корнер
Original Assignee
Зальцгиттер Флахшталь Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зальцгиттер Флахшталь Гмбх filed Critical Зальцгиттер Флахшталь Гмбх
Application granted granted Critical
Publication of RU2792168C1 publication Critical patent/RU2792168C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: sheet steel blanks and parts made from them.
SUBSTANCE: invention relates to a method for manufacturing a primary blank and to a part hardened under a press, formed from a primary blank. The method includes the following steps: obtaining at least two sections of a steel strip with an aluminum-based coating having different sheet thicknesses, welding sections of the steel strip to each other to obtain a primary blank, while the primary blank has a different sheet thickness, with the thinnest and thickest section sheet, before or after welding said sections of the steel strip to each other, applying an inorganic iron-containing conversion layer locally or on the entire surface of an aluminum-based coating with a layer weight ratio to iron of 3-30 mg/m2, at least in the region of the thickest section sheet. A press-hardened part made from an original workpiece, in which a diffusion zone is formed between the steel substrate and the main layer of the aluminum-based coating, consisting of the metals of the main coating layer and the steel substrate, while the diffusion zones in areas of different sheet thickness, with respect to the original workpiece, have a maximum thickness difference that corresponds to the following ratio: DImax ≤ 8*((D1-D2)/D1), where D1: the thickest section of the sheet of the primary blank; D2: the thinnest section of the sheet of the primary blank; DImax: maximum difference in the thickness of the diffusion layer on the hardened part.
EFFECT: ability to varnish and weldability in all areas of the part obtained from the original workpiece.
19 cl, 8 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способу изготовления закаленных под прессом деталей из листовой стали с очень хорошей способностью к лакированию и свариваемостью во всех областях этой детали, которая изготовлена из исходной заготовки с различной толщиной листа и при этом исходная заготовка имеет основной слой покрытия на основе алюминия, с нанесением методом горячего погружения. В дополнение, изобретение относится к исходной заготовке с различной толщиной листа и основным слоем покрытия на основе алюминия, а также к закаленной под прессом детали из такой исходной заготовки. Под различной толщиной листа исходной заготовки здесь и далее понимается разность толщин листа, при которой толщина листа тонкой части исходной заготовки составляет лишь 80% или менее толщины листа самой толстой части исходной заготовки.The invention relates to a method for the manufacture of press-hardened parts from sheet steel with very good lacquerability and weldability in all areas of this part, which is made from a starting workpiece with different sheet thicknesses and the starting workpiece has a main layer of an aluminum-based coating, with application hot dip method. In addition, the invention relates to a preform with different sheet thicknesses and a base layer of an aluminum-based coating, as well as to a press-hardened part from such a preform. Under the different sheet thickness of the original workpiece, hereinafter, we mean the difference in sheet thickness, in which the sheet thickness of the thin part of the original workpiece is only 80% or less than the sheet thickness of the thickest part of the original workpiece.

Под основными слоями покрытий на основе алюминия здесь и далее понимаются металлические основные слои покрытия, в которых алюминий является основным компонентом, в процентном содержании по весу. Примерами возможных основных слоев покрытий на основе алюминия являются алюминий, алюминий-кремний (AS), алюминий-цинк-кремний (AZ), а также те же покрытия с примесями дополнительных элементов, таких как, например, магний, марганец, титан и редкоземельные элементы. Типичные требования к слою для этого покрытия составляют примерно от 60 г/м² до 200 г/м² с обеих сторон.Under the base layers of coatings based on aluminum hereinafter refers to the metal base layers of the coating, in which aluminum is the main component, in percentage by weight. Examples of possible base coats based on aluminum are aluminium, aluminium-silicon (AS), aluminium-zinc-silicon (AZ), as well as the same coatings with additions of additional elements such as magnesium, manganese, titanium and rare earth elements. . Typical layer requirements for this coating are approximately 60 g/m² to 200 g/m² on both sides.

Известно, что стальные листы, прошедшие горячее формование, все чаще используются, в частности, в автомобилестроении. С помощью процесса, определенного как закалка под прессом, могут быть изготовлены высокопрочные детали, используемые преимущественно в области производства кузовов транспортных средств. Закалка под прессом может осуществляться принципиально с использованием двух различных вариантов способа, а именно прямым и непрямым способом. При непрямых способах, технологические этапы формования и упрочнения выполняются независимо друг от друга, в то время как при прямом способе они проходят в одной пресс-форме. Далее будет рассматриваться только прямой способ.It is known that hot-formed steel sheets are increasingly being used, in particular in the automotive industry. By means of a process referred to as hardening under pressure, high-strength parts can be produced, which are used primarily in the field of vehicle bodywork. The hardening under pressure can in principle be carried out using two different process variants, namely the direct and the indirect process. With indirect methods, the technological steps of forming and hardening are carried out independently of each other, while with the direct method they take place in one mold. In the following, only the direct method will be considered.

При прямом способе, заготовку из листовой стали нагревают выше так называемой температуры аустенитизации (Ac3), после чего таким образом нагретую заготовку помещают в пресс-форму и формуют на этапе одноступенчатой формовки с получением готовой детали, которая за счет того, что пресс-форма охлаждена, одновременно охлаждается со скоростью, превышающей критическую скорость охлаждения стали, в результате чего получают закаленную деталь.In the direct method, a sheet steel blank is heated above the so-called austenitization temperature (Ac3), after which the blank thus heated is placed in a mold and formed in a single-stage molding step to obtain a finished part, which, due to the fact that the mold is cooled , is simultaneously cooled at a rate exceeding the critical cooling rate of the steel, resulting in a hardened part.

Для данной области применения известными сталями, пригодными для горячей формовки, являются, например, марганцево-бористая сталь «22MnB5», а в последнее время также закаливаемые на воздухе стали в соответствии с европейским патентом ЕР 2 449 138 В1.For this application known steels suitable for hot forming are, for example, manganese-boron steel "22MnB5", and more recently also air-hardenable steels in accordance with European patent EP 2 449 138 B1.

В дополнение к стальным листам без покрытия, в автомобильной промышленности для закалки под прессом используются также стальные листы с защитой от образования окалины. Преимущества здесь заключаются в том, что помимо повышенной коррозионной стойкости готовой детали, заготовки или детали в печи не покрываются окалиной, благодаря чему уменьшается износ пресс-форм, связанный с отслаиванием окалины, и детали не требуется подвергать дорогостоящей струйной очистке перед дальнейшей обработкой. In addition to uncoated steel sheets, anti-scale steel sheets are also used in the automotive industry for pressure hardening. The advantages here are that, in addition to the increased corrosion resistance of the finished part, the blanks or parts in the furnace are free of dross, which reduces mold wear associated with flaking and does not require costly blast cleaning before further processing.

Об изготовлении деталей с помощью закалки начальных продуктов из сталей, поддающихся закалке под прессом и покрытых алюминиевым сплавом, посредством горячего формования в пресс-форме, известно из патента Германии DE 699 33 751 T2. Согласно этому патенту, лист, покрытый алюминиевым сплавом, перед формованием нагревают до температуры выше 700°С, при этом на поверхности возникает интерметаллическое сплавное соединение на основе железа, алюминия и кремния, после чего лист формуют и охлаждают со скоростью выше критической скорости охлаждения.The manufacture of parts by hardening initial products from steels that can be hardened under pressure and coated with an aluminum alloy by hot forming in a mold is known from German patent DE 699 33 751 T2. According to this patent, a sheet coated with an aluminum alloy is heated to a temperature above 700°C before forming, and an intermetallic alloy compound based on iron, aluminum and silicon is formed on the surface, after which the sheet is formed and cooled at a rate above the critical cooling rate.

Из опубликованного документа DE 10 2015 122 410 A1, например, известны способы изготовления деталей кузовов, важных при аварии, при которых используются исходные заготовки с покрытием на основе алюминия, индивидуально подогнанные под требования к деталям. Например, используются формовочные заготовки, имеющие различную толщину и/или качество материала. Так называемые гибко-катаные листы имеют различную толщину материала при одинаковом качестве материала в соответствии с требованиями. С помощью сварных заготовок (TWB = тонколистовые сварные составные заготовки), можно изменять не только толщину материала, но и его качество. Детали, для которых рассматриваются такие способы, встречаются, например, в автомобильной промышленности, во всех каркасах кузовов транспортных средств, например, в передних и средних стойках, лонжеронах, поперечинах, бамперах, усилителях боковой двери, колесных арках и т.п.From the published document DE 10 2015 122 410 A1, for example, methods are known for the manufacture of crash-relevant body parts that use aluminum-based preforms individually adapted to the requirements of the parts. For example, molding blanks having different thicknesses and/or material qualities are used. The so-called flexible-rolled sheets have different material thicknesses with the same material quality according to the requirements. With the help of welded blanks (TWB = thin sheet welded composite blanks), it is possible to change not only the thickness of the material, but also its quality. Parts for which such methods are considered are found, for example, in the automotive industry, in all vehicle body frames, for example in A- and B-pillars, side members, cross members, bumpers, side door reinforcements, wheel arches, and the like.

При использовании основных слоев покрытия на основе алюминия, например, состоящих из алюминия-кремния (AS), имеет место недостаток, заключающийся в недостаточной пригодности сформированной детали к лакированию, при нанесении катодного покрытия методом погружения (CDC), что характерно для автомобилей, когда слишком короткое время нагрева используется для закалки под прессом. При коротком времени нагрева, подложка с катодным покрытием, нанесенным методом погружения, обладает недостаточным сцеплением при лакировании.When using aluminum-based base coats, such as aluminum-silicon (AS), there is a disadvantage that the molded part is not suitable for painting when applying cathodic dip coating (CDC), which is typical for automobiles, when too short heating time is used for hardening under pressure. With a short heating time, the cathode dip coated substrate has insufficient adhesion when varnishing.

Следовательно, небходимо тщательное легирование основного слоя покрытия на основе алюминия железом из стальной подложки при нагреве перед закалкой под прессом, чтобы обеспечить эффективное сцепление при лакировании, например, в процессе нанесения катодного покрытия методом погружения. При нагреве, на стальной подложке образуется диффузионная зона Fe(Al,Si), за которой следует зона с различными интерметаллическими фазами. Кроме того, из-за окисления в печи, а также при помещении в пресс-форму, на поверхности образуется лишь очень тонкий слой оксида алюминия. Соответствующая структура слоя показана на фигуре 1.Therefore, it is necessary to carefully alloy the base layer of the aluminum-based coating with iron from the steel substrate during heating before press hardening in order to ensure effective bonding in varnishing, for example, in the cathodic dip coating process. When heated, a Fe(Al,Si) diffusion zone is formed on the steel substrate, followed by a zone with various intermetallic phases. In addition, due to oxidation in the oven, as well as when placed in a mold, only a very thin layer of alumina is formed on the surface. The corresponding layer structure is shown in Figure 1.

Однако, покрытие на основе алюминия также не должно быть подвергнуто тщательному легированию чрезмерно, поскольку в противном случае могут возникнуть проблемы при соединении, особенно при точечной сварке. Толщина так называемого диффузионного слоя между сталью и основным слоем покрытия часто используется в качестве предела пригодности для точечной сварки. В стандарте VW Group TL 4225, этот предел составляет, например, максимум 16 мкм.However, the aluminum-based coating should also not be carefully alloyed to an excessive extent, otherwise problems may arise in connection, especially with spot welding. The thickness of the so-called diffusion layer between the steel and the base layer of the coating is often used as the suitability limit for spot welding. In the VW Group TL 4225 standard, this limit is, for example, a maximum of 16 µm.

Поэтому, в случае исходных заготовок с различной толщиной листа необходимо, с одной стороны, обеспечить достаточно тщательное легирование покрытия на основе алюминия в области большей толщины листа, для достижения эффективного сцепления при лакировании, а с другой стороны, тщательное легирование также не должно быть чрезмерным в более тонкой области заготовки, чтобы не оказывать отрицательного влияния на свариваемость. Типичная толщина стальной полосы, используемой в качестве исходного материала, составляет от 0.50 до 3.00 мм, предпочтительно от 0.75 до 2.50 мм.Therefore, in the case of initial blanks with different sheet thicknesses, it is necessary, on the one hand, to ensure sufficiently thorough alloying of the aluminum-based coating in the region of greater sheet thickness in order to achieve effective adhesion during varnishing, and on the other hand, careful alloying should also not be excessive in thinner area of the workpiece so as not to adversely affect weldability. A typical thickness of the steel strip used as starting material is 0.50 to 3.00 mm, preferably 0.75 to 2.50 mm.

Однако, было доказано, что исходные заготовки с различной толщиной листа, нагреваются по-разному при нагреве перед закалкой под прессом. Область исходной заготовки, имеющая небольшую толщину листа, нагревается значительно быстрее, чем область, имеющая большую толщину листа. Поэтому, металлографический образец часто имеет лишь очень тонкий диффузионный слой в области детали с большей толщиной листа, а в области детали с меньшей толщиной листа указанный образец имеет толщину диффузионного слоя, близкую к допустимому верхнему пределу 16 мкм. Это может привести к получению закаленных под прессом деталей с неоднородными свойствами.However, it has been proven that blanks with different sheet thicknesses heat up differently when heated prior to press quenching. The region of the original blank having a small sheet thickness heats up much faster than the region having a large sheet thickness. Therefore, the metallographic sample often has only a very thin diffusion layer in the area of the part with a greater sheet thickness, and in the region of the part with a smaller sheet thickness, the specified sample has a diffusion layer thickness close to the allowable upper limit of 16 μm. This can result in press-hardened parts with inhomogeneous properties.

Следовательно, исходные заготовки с различной толщиной листа, имеющие основной слой покрытия на основе алюминия, имеют лишь ограниченное технологическое окно для нагрева, например, в печи с роликовым подом при закалке под прессом. Более толстая часть заготовки определяет минимальное время нагрева в печи для обеспечения достаточного сцепления при лакировании, а тонкая часть заготовки ограничивает максимальное время выдержки в печи для обеспечения хорошей свариваемости. В частности, в случае больших различий в толщине, например в заготовках с толщиной листа 2.0 мм в самой толстой области и 1.0 мм в самой тонкой области, полученное в результате технологическое окно может, таким образом, быть меньше.Therefore, the original workpieces with different sheet thicknesses, having the main layer of the coating based on aluminum, have only a limited technological window for heating, for example, in a roller hearth furnace during hardening under pressure. The thicker part of the workpiece determines the minimum heating time in the oven to ensure sufficient adhesion during varnishing, and the thinner part of the workpiece limits the maximum holding time in the oven to ensure good weldability. In particular, in case of large differences in thickness, for example in blanks with a sheet thickness of 2.0 mm in the thickest region and 1.0 mm in the thinnest region, the resulting processing window can thus be smaller.

Таким образом, целью изобретения является предоставление способа изготовления закаленных под прессом деталей из листовой стали из исходной заготовки, имеющей различную толщину листа и основной слой покрытия на основе алюминия, при котором во время нагрева достигается сравнительно большое технологическое окно по сравнению с исходными заготовками, имеющими постоянную толщину листа, и при котором закаленная под прессом деталь обладает однородными свойствами в отношении способности к лакированию и свариваемости. Также целью изобретения является предоставление исходной заготовки и изготовленной из неё закаленной под прессом детали.Thus, the aim of the invention is to provide a method for manufacturing press-hardened parts from sheet steel from an initial billet having a different sheet thickness and a main layer of an aluminum-based coating, in which a relatively large technological window is achieved during heating compared to initial billets having a constant thickness of the sheet and at which the press-hardened part has uniform properties in terms of lacquerability and weldability. Also, the purpose of the invention is to provide the original workpiece and made from it hardened under the press parts.

Идея изобретения включает в себя способ изготовления закаленной под прессом детали из исходной заготовки, имеющей различную толщину листа, при котором исходная заготовка имеет основной слой покрытия на основе алюминия, содержащий этапы:The idea of the invention includes a method for manufacturing a part hardened under a press from an initial workpiece having a different sheet thickness, in which the initial workpiece has a main coating layer based on aluminum, comprising the steps:

- получение стальной полосы с покрытием на основе алюминия,- obtaining a steel strip coated on the basis of aluminum,

- нанесение неорганического железосодержащего конверсионного слоя на покрытие на основе алюминия с массой слоя по отношению к железу 3-30 мг/м2,- application of an inorganic iron-containing conversion layer on an aluminum-based coating with a layer weight relative to iron of 3-30 mg/m2,

- холодная прокатка стальной полосы в гибко-катаную полосу, имеющую участки полосы с различной толщиной листа,- cold rolling of a steel strip into a flexible-rolled strip, having sections of the strip with different sheet thicknesses,

- вырезание исходной заготовки из гибко-катаной полосы, при этом исходная заготовка имеет различную толщину листа, с самым тонким и самым толстым участком листа,- cutting the initial workpiece from a flexible-rolled strip, while the initial workpiece has a different sheet thickness, with the thinnest and thickest section of the sheet,

- закалка исходной заготовки под прессом с получением детали.- hardening of the original workpiece under a press to obtain a part.

Идея изобретения также включает в себя способ изготовления закаленной под прессом детали из исходной заготовки, имеющей различную толщину листа, при котором исходная заготовка имеет основной слой покрытия на основе алюминия, содержащий этапы:The idea of the invention also includes a method for manufacturing a press-hardened part from an initial workpiece having a different sheet thickness, in which the initial workpiece has a main layer of an aluminum-based coating, comprising the steps:

- получение стальной полосы с покрытием на основе алюминия,- obtaining a steel strip coated on the basis of aluminum,

- холодная прокатка стальной полосы в гибко-катаную полосу, имеющую участки полосы с различной толщиной листа,- cold rolling of a steel strip into a flexible-rolled strip, having sections of the strip with different sheet thicknesses,

- вырезание исходной заготовки из гибко-катаной полосы, при этом исходная заготовка имеет различную толщину листа, с самым тонким и самым толстым участком листа,- cutting the initial workpiece from a flexible-rolled strip, while the initial workpiece has a different sheet thickness, with the thinnest and thickest section of the sheet,

- до или после вырезания исходной заготовки, нанесение неорганического железосодержащего конверсионного слоя локально или на всю поверхность покрытия на основе алюминия с массой слоя по отношению к железу 3-30 мг/м2, по меньшей мере в области самого толстого участка листа,- before or after cutting out the original blank, applying an inorganic iron-containing conversion layer locally or on the entire surface of an aluminum-based coating with a layer weight relative to iron of 3-30 mg/m2, at least in the region of the thickest section of the sheet,

- закалка исходной заготовки под прессом с получением детали.- hardening of the original workpiece under a press to obtain a part.

Еще одна альтернативная идея изобретения включает в себя способ изготовления закаленной под прессом детали из исходной заготовки, имеющей различную толщину листа, при котором исходная заготовка имеет основной слой покрытия на основе алюминия, содержащий этапы:Another alternative idea of the invention includes a method for manufacturing a press-hardened part from an initial workpiece having a different sheet thickness, in which the initial workpiece has a base layer of an aluminum-based coating, comprising the steps:

- получение по меньшей мере двух участков стальной полосы с покрытием на основе алюминия, имеющих различную толщину листа,- obtaining at least two sections of an aluminum-based coated steel strip having different sheet thicknesses,

- сварка участков стальной полосы между собой с получением исходной заготовки, при этом исходная заготовка имеет различную толщину листа, с самым тонким и самым толстым участком листа,- welding sections of the steel strip to each other to obtain the original billet, while the original billet has a different sheet thickness, with the thinnest and thickest section of the sheet,

- до или после сварки указанных участков стальной полосы между собой, нанесение неорганического железосодержащего конверсионного слоя локально или на всю поверхность покрытия на основе алюминия с массой слоя по отношению к железу 3-30 мг/м2, по меньшей мере в области самого толстого участка листа,- before or after welding of the indicated sections of the steel strip to each other, applying an inorganic iron-containing conversion layer locally or on the entire surface of an aluminum-based coating with a layer weight relative to iron of 3-30 mg/m2, at least in the area of the thickest section of the sheet,

- закалка исходной заготовки под прессом с получением детали.- hardening of the original workpiece under a press to obtain a part.

При этих способах, в соответствии с настоящим изобретением, сравнительно большое технологическое окно по сравнению с равномерной толщиной исходной заготовки очень выгодно достигается при нагреве в процессе закалки под прессом, и у закаленной под прессом детали также достигаются сравнительно однородные свойства в отношении способности к лакированию и свариваемости.With these methods, in accordance with the present invention, a relatively large processing window compared to a uniform thickness of the original workpiece is very advantageously achieved by heating in the press-hardening process, and the press-hardened part also achieves relatively uniform properties in terms of lacquerability and weldability. .

В принципе, также возможно начинать способы в соответствии с настоящим изобретением с нанесения покрытия на основе алюминия после гибкой прокатки вместо того, чтобы начинать со стальной полосы, уже имеющей покрытие на основе алюминия.In principle, it is also possible to start the processes according to the invention by applying an aluminum-based coating after flexible rolling, instead of starting with a steel strip already coated with an aluminum-based coating.

По экономическим соображениям и с точки зрения достаточного уменьшения веса закаленной под прессом детали, толщина самого тонкого участка листа исходной заготовки должна составлять не более 80%, предпочтительно 70% или менее, толщины самого толстого участка листа исходной заготовки.For economic reasons and from the point of view of a sufficient reduction in the weight of the press-hardened part, the thickness of the thinnest section of the starting sheet should be no more than 80%, preferably 70% or less, of the thickness of the thickest section of the starting sheet.

Таким образом, суть изобретения заключается в нанесении неорганического железосодержащего конверсионного слоя, который наносят в качестве предварительного покрытия на основной слой покрытия на основе алюминия исходной заготовки или стальных полос, используемых для этого, и который увеличивает скорость нагрева при нагреве исходной заготовки.Thus, the essence of the invention lies in the deposition of an inorganic iron-containing conversion layer, which is applied as a pre-coating on the main layer of the coating based on aluminum of the original workpiece or steel strips used for this, and which increases the heating rate when the original workpiece is heated.

Для достижения максимально возможного технологического окна при нагреве, скорость нагрева должна быть увеличена значительно больше на самом толстом участке исходной заготовки, чем на самом тонком участке листа. Это может быть обеспечено различными вариантами осуществления способа, которые кратко объясняются ниже.To achieve the largest possible heating window, the heating rate must be increased significantly more in the thickest section of the original billet than in the thinnest section of the sheet. This can be provided by various embodiments of the method, which are briefly explained below.

В принципе, даже равное процентное увеличение скоростей нагрева в самой толстой и самой тонкой частях заготовки приводит к выравниванию результирующего необходимого времени нагрева. Если, например, средняя скорость нагрева в обеих областях увеличивается на 50% (в самой тонкой области от 4 до 6 К/с и в самой толстой области от 2 до 3 К/с), разница во времени нагрева, например, при температуре от 20°C до 800°C между самой толстой и самой тонкой частями заготовки сокращается со 195 секунд до 130 секунд. Поэтому, заготовку, имеющую разную толщину листа, подвергают выравниванию скоростей нагрева уже при нанесении предварительного покрытия на всю поверхность с постоянной массой слоя.In principle, even an equal percentage increase in the heating rates in the thickest and thinnest parts of the workpiece leads to equalization of the resulting required heating time. If, for example, the average heating rate in both regions increases by 50% (in the thinnest region from 4 to 6 K/s and in the thickest region from 2 to 3 K/s), the difference in heating time, for example, at temperatures from 20°C to 800°C between the thickest and thinnest parts of the workpiece is reduced from 195 seconds to 130 seconds. Therefore, a workpiece having a different sheet thickness is subjected to equalization of heating rates already when pre-coating the entire surface with a constant layer weight.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, идея изобретения также включает в себя исходную заготовку для изготовления закаленной под прессом стальной детали с покрытием на основе алюминия, при этом исходная заготовка имеет различную толщину листа, отличающуюся тем, что на покрытии на основе алюминия формируют неорганический железосодержащий конверсионный слой с массой слоя по отношению к железу 3-30 мг/м², предпочтительно 5-25 мг/м², особенно предпочтительно 7-20 мг/м².Thus, according to the present invention, the inventive concept also includes a blank for manufacturing a press-hardened aluminum-based coated steel part, wherein the blank has a different sheet thickness, characterized in that an inorganic layer is formed on the aluminum-based coating. an iron-containing conversion layer with a layer weight relative to iron of 3-30 mg/m², preferably 5-25 mg/m², particularly preferably 7-20 mg/m².

В соответствии с изобретением, такая исходная заготовка может быть изготовлена из гибко-катаной стальной полосы или также из участков листа, сваренных между собой (TWB, тонколистовые сварные составные заготовки). В случае сваренных между собой участков листа, предпочтительно предусмотрено, чтобы они имели различную прочность, как требуется для того, чтобы учитывать различные напряжения в рабочем состоянии. По экономическим соображениям, разница в прочности материалов должна составлять более 50 МПа. Все закаливаемые марки стали, в частности марганцево-бористые стали, такие как, например 22MnB5, могут рассматриваться как подходящие марки стали для исходной заготовки.According to the invention, such a blank can be made from flexible rolled steel strip or also from sections of a sheet welded together (TWB, thin sheet welded composite blanks). In the case of sheet sections welded together, it is preferably provided that they have different strengths, as required in order to take into account the different stresses in service. For economic reasons, the difference in strength of the materials should be more than 50 MPa. All hardenable steel grades, in particular manganese boron steels such as for example 22MnB5, can be considered as suitable steel grades for the starting workpiece.

В случае заготовок, которые соединены между собой из двух или более исходных заготовок с различной толщиной листа (TWB), только участок листа, имеющий наибольшую толщину листа, может быть снабжен неорганическим железосодержащим конверсионным слоем в качестве предварительного слоя, либо частично, либо по всей поверхности, для приближения скоростей нагрева в разных частях заготовки друг к другу.In the case of blanks that are interconnected from two or more original blanks with different sheet thickness (TWB), only the section of the sheet having the largest sheet thickness may be provided with an inorganic iron-containing conversion layer as a preliminary layer, either partially or over the entire surface. , to approximate the heating rates in different parts of the workpiece to each other.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения также возможно, в случае заготовок, имеющих более двух толщин листа, нанесение неорганического железосодержащего конверсионного слоя путем подгонки слоя железа под соответствующую толщину листа таким образом, что полученная заготовка нагревается равномерно. В случае соединенных заготовок, с множеством толщин листа, неорганический железосодержащий конверсионный слой может быть нанесен в качестве предварительного покрытия на покрытие на основе алюминия стальной полосы уже на территории производителя стали. В конечном итоге, однако, предварительное покрытие неорганическим железосодержащим конверсионным слоем отдельных заготовок или областей заготовок также представляет собой реализацию в соответствии с изобретением.In a preferred embodiment of the invention, it is also possible, in the case of preforms having more than two sheet thicknesses, to apply an inorganic iron-containing conversion layer by adjusting the iron layer to the corresponding sheet thickness so that the resulting preform is heated evenly. In the case of bonded billets, with multiple sheet thicknesses, the inorganic iron-containing conversion layer can be pre-coated on the aluminum-based coating of the steel strip already at the steelmaker's premises. Ultimately, however, the pre-coating of individual preforms or areas of preforms with an inorganic iron-containing conversion layer is also an implementation in accordance with the invention.

В случае заготовок, имеющих разницу в толщине листа в результате этапа холодной прокатки, неорганический железосодержащий конверсионный слой может быть нанесен в качестве предварительного покрытия по всей поверхности до или после этапа холодной прокатки или же только частично в области, имеющей наибольшую толщину листа после процедуры прокатки. Частичное нанесение после этапа прокатки только в более толстой области заготовки показывает наилучшую эффективность, благодаря чему скорости нагрева могут быть полностью выровнены. При нанесении перед этапом прокатки, также происходит значительное выравнивание скоростей нагрева, поскольку этап гибкой прокатки значительно снижает эффективность предварительного покрытия в более тонкокатаной части заготовки.In the case of blanks having a difference in sheet thickness as a result of the cold rolling step, the inorganic iron-containing conversion layer may be applied as a precoat over the entire surface before or after the cold rolling step, or else only partially in the area having the largest sheet thickness after the rolling procedure. Partial application after the rolling step only in the thicker area of the workpiece shows the best efficiency, so that the heating rates can be completely equalized. When applied before the rolling step, there is also a significant equalization of the heating rates, since the flexible rolling step significantly reduces the effectiveness of the precoat in the thinner part of the billet.

В соответствии с настоящим изобретением, предварительное покрытие состоит из нанесения соединений железа, предпочтительно при «мокром» химическом процессе. Это включает по меньшей мере нанесение раствора соединений железа, которые преимущественно вступают в реакцию с металлическим основным слоем покрытия на основе алюминия в ходе внешней бестоковой реакции.In accordance with the present invention, the pre-coating consists of applying iron compounds, preferably in a "wet" chemical process. This includes at least applying a solution of iron compounds that preferentially react with the aluminum base metal base layer in an external currentless reaction.

Предпочтительно, такая обработка проводится в присутствии соединений других металлов, например, из группы, состоящей из кобальта, молибдена и вольфрама. Например, молибдаты, вольфраматы или нитрат кобальта значительно ускоряют осаждение железа, а сами осаждаются лишь в незначительной степени, что делает способ в соответствии с настоящим изобретением еще более эффективным.Preferably, such treatment is carried out in the presence of other metal compounds, for example from the group consisting of cobalt, molybdenum and tungsten. For example, molybdates, tungstates or cobalt nitrate greatly accelerate the precipitation of iron, and are themselves only slightly precipitated, which makes the method according to the present invention even more efficient.

Удаление естественного оксидного слоя на покрытии на основе алюминия, с нанесением горячим погружением, и осаждение соединений железа можно выгодным образом проводить одновременно на одном «мокром» химическом этапе с использованием щелочных сред. Такие процессы осаждения могут быть выполнены в установках непрерывного действия со скоростью полосы до 120 м/мин или более. Необходимое количество активного вещества может составлять менее 100 мг/м².The removal of the native oxide layer on an aluminum based hot dip coating and the precipitation of iron compounds can advantageously be carried out simultaneously in a single "wet" chemistry step using alkaline media. Such deposition processes can be carried out in continuous plants at strip speeds of up to 120 m/min or more. The required amount of active substance may be less than 100 mg/m².

В ходе испытаний было обнаружено, что при массе слоя 3 мг/м² по отношению к железу, предпочтительно 5 мг/м² по отношению к железу, особенно предпочтительно 7 мг/м² по отношению к железу, скорости нагрева могут быть значительно увеличены по сравнению с необработанным эталоном. Максимальная масса слоя не должена превышать 30 мг/м² по отношению к железу. Кроме того, увеличение скорости нагрева незначительно, и характеристики точечной сварки после закалки под прессом начинают ухудшаться, поэтому увеличение массы слоя нецелесообразно по экономическим и технологическим причинам. Предпочтительно, применяют до 25 мг/м² по отношению к железу, особенно предпочтительно до 20 мг/м² по отношению к железу, чтобы поддерживать расход активных веществ на как можно более низком уровне.In tests it has been found that with a layer weight of 3 mg/m2 with respect to iron, preferably 5 mg/m2 with respect to iron, particularly preferably 7 mg/m2 with respect to iron, heating rates can be significantly increased compared to untreated standard. The maximum weight of the layer must not exceed 30 mg/m² with respect to iron. In addition, the increase in the heating rate is insignificant, and the characteristics of spot welding after hardening under pressure begin to deteriorate, so increasing the mass of the layer is impractical for economic and technological reasons. Preferably, up to 25 mg/m² in relation to iron is used, particularly preferably up to 20 mg/m² in relation to iron, in order to keep the consumption of active substances as low as possible.

Массы слоев определяли с помощью оптико-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-ОЭС). Для этого, конверсионный слой, сформированный на поверхности, был химически отделен, затем проанализирован и сопоставлен с имеющимися в продаже элементными стандартными растворами.Layer masses were determined using inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). For this, the conversion layer formed on the surface was chemically separated, then analyzed and compared with commercially available elemental standards.

Обработку поверхности стальной полосы с покрытием согласно изобретению можно преимущественно проводить в обрабатывающей части, расположенной ниже по технологическому маршруту от технологической части установки непрерывного действия для нанесения покрытия методом горячего погружения, или в отдельной установке, например, с помощью распылителей с соплами или методом окунания. Отдельной установкой может быть, например, установка для полосового нанесения покрытия. Щелочная очистка с последующей промывкой выше по технологическому маршруту от обработки в соответствии с изобретением преимущественно удаляет (естественный) оксидный слой на покрытии на основе алюминия, образованный атмосферным окислением, и, таким образом, создает определенное исходное состояние для осаждения железа и/или его соединений в соответствии с изобретением.The surface treatment of the coated steel strip according to the invention can advantageously be carried out in a processing section located downstream of the process section of a continuous hot dip coating plant, or in a separate plant, for example by means of nozzle sprayers or dipping. A separate installation may be, for example, a strip coating installation. Alkaline cleaning followed by washing upstream of the treatment according to the invention advantageously removes the (natural) oxide layer on the aluminum base coating formed by atmospheric oxidation and thus creates a certain initial state for the precipitation of iron and/or its compounds in in accordance with the invention.

Концентрация подаваемого раствора, его температура, время обработки, давление распыления, сдвиг распыляемого раствора относительно поверхности металлической полосы, подлежащей обработке, и объём, приведенный в контакт с поверхностью, могут влиять на количество железа, осажденного на поверхность.The concentration of the applied solution, its temperature, treatment time, spraying pressure, shear of the sprayed solution relative to the surface of the metal strip to be processed, and the volume brought into contact with the surface can affect the amount of iron deposited on the surface.

Идея изобретения дополнительно включает в себя закаленную под прессом деталь, изготовленную из исходной заготовки с покрытием на основе алюминия, имеющей различную толщину листа, с самым тонким и самым толстым участком листа, отличающуюся тем, что между стальной подложкой и основным слоем покрытия на основе алюминия образуется диффузионная зона, состоящая из металлов основного слоя покрытия и стальной подложки, при этом диффузионные зоны в областях различной толщины листа, по отношению к исходной заготовке, имеют максимальную разность толщин, которая соответствует следующему соотношению:The idea of the invention further includes a press-hardened part made from an aluminum-based preform having a different sheet thickness, with the thinnest and thickest section of the sheet, characterized in that between the steel substrate and the main layer of the aluminum-based coating, diffusion zone, consisting of the metals of the main coating layer and the steel substrate, while the diffusion zones in areas of different sheet thickness, in relation to the original workpiece, have a maximum thickness difference, which corresponds to the following relationship:

DImax ≤ 8*((D1-D2)/D1),DImax ≤ 8*((D1-D2)/D1),

гдеWhere

D1: самый толстый участок листа исходной заготовкиD1: the thickest section of the sheet of the original workpiece

D2: самый тонкий участок листа исходной заготовкиD2: the thinnest section of the sheet of the original workpiece

DImax: максимальная разность толщин диффузионного слоя на закаленной детали.DImax: maximum difference in the thickness of the diffusion layer on the hardened part.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, максимальная разность толщин DImax соответствует следующему соотношению:In a preferred embodiment of the invention, the maximum thickness difference DImax corresponds to the following relationship:

DImax ≤ 6*((D1-D2)/D1)DImax ≤ 6*((D1-D2)/D1)

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения, максимальная разность толщин DImax соответствует следующему соотношению:In a particularly preferred embodiment of the invention, the maximum thickness difference DImax corresponds to the following relationship:

DImax ≤ 4*((D1-D2)/D1)DImax ≤ 4*((D1-D2)/D1)

Эти соотношения графически показаны на фигуре 2. Три прямые линии представляют вышеуказанные соотношения DImax ≤ 8*((D1-D2)/D1), DImax ≤ 6*((D1-D2)/D1) и DImax ≤ 4*((D1-D2)/D1). Область над сплошной линией, которая представляет DImax ≤ 8*((D1-D2)/D1), указывает область, которая до сих пор могла быть достигнута посредстом предшествующего уровня техники. Область под сплошной прямой линией образует область в соответствии с изобретением.These ratios are shown graphically in Figure 2. The three straight lines represent the above ratios DImax ≤ 8*((D1-D2)/D1), DImax ≤ 6*((D1-D2)/D1) and DImax ≤ 4*((D1- D2)/D1). The area above the solid line, which represents DImax ≤ 8*((D1-D2)/D1), indicates the area that could hitherto be achieved by means of the prior art. The area under the solid straight line forms the area in accordance with the invention.

В соответствии с изобретением, толщина диффузионной зоны между сталью и основным слоем покрытия на основе алюминия в областях различной толщины листа предпочтительно должна составлять от 2 до 14 мкм, особенно предпочтительно от 4 до 12 мкм, чтобы обеспечить достаточно высокую, но не чрезмерную степень легирования.In accordance with the invention, the thickness of the diffusion zone between the steel and the base layer of the aluminum-based coating in areas of different sheet thickness should preferably be from 2 to 14 µm, particularly preferably from 4 to 12 µm, in order to ensure a sufficiently high, but not excessive, degree of alloying.

Чтобы пояснить эти соотношения, ниже описаны результаты лабораторных испытаний.To clarify these relationships, the results of laboratory tests are described below.

Полосы листового металла из закаливаемой стали 22MnB5 с толщиной листа 1.5 мм и алюминиево-кремниевым покрытием с номинальной массой слоя 150 г/м² с обеих сторон были полуобкатаны на 50 % в лабораторной клети холодной прокатки и нарезаны до размера образца 200x600 мм², при этом переход по толщине пролегал посередине (фигура 3).Sheet metal strips made of hardenable steel 22MnB5 with a sheet thickness of 1.5 mm and an aluminum-silicon coating with a nominal layer weight of 150 g/m² on both sides were semi-rolled by 50% in a laboratory cold rolling stand and cut to a sample size of 200x600 mm², while passing along thickness ran in the middle (figure 3).

Края образцов приводили в контакт с термопарами и регистрировали скорость нагрева в обеих областях образца в печи, предварительно нагретой до температуры 920°С. Затем, толщину диффузионного слоя определяли металлографически во множестве областей образца.The edges of the samples were brought into contact with thermocouples and the heating rate was recorded in both regions of the sample in an oven preheated to a temperature of 920°C. Then, the thickness of the diffusion layer was determined metallographically in multiple areas of the sample.

Эту процедуру также проводили с образцами, которые были обработаны железосодержащим покрытием до или после этапа холодной прокатки. Испытанные варианты V1-V4 следующие: V1 - прокатка (эталон); V2 - предварительное покрытие, последующая прокатка; V3 - прокатка, последующее предварительное покрытие; V4 - прокатка, последующее частичное предварительное покрытие. На фигуре 4 схематично показаны эти различные варианты V1-V4 (масштаб не выдержан).This procedure was also carried out on specimens that had been treated with an iron coating before or after the cold rolling step. The tested options V1-V4 are as follows: V1 - rolling (standard); V2 - pre-coating, subsequent rolling; V3 - rolling, subsequent pre-coating; V4 - rolling, subsequent partial pre-coating. Figure 4 schematically shows these different variants V1-V4 (not drawn to scale).

На фигурах 5a-5d показаны результирующие кривые нагрева для вариантов V2-V4, каждая в сравнении с эталонными измерениями по варианту V1. Кроме того, разность температур между толстой и тонкой частями образца также проиллюстрирована как функция времени нагрева. Можно ясно видеть, как с помощью предварительного железосодержащего покрытия, скорости нагрева выравниваются, в частности, по причине очень большого увеличения скорости нагрева в толстой части образца. Это приводит к значительному расширению технологического окна при нагреве в процессе закалки под прессом.Figures 5a-5d show the resulting heating curves for options V2-V4, each compared to reference measurements for option V1. In addition, the temperature difference between the thick and thin parts of the sample is also illustrated as a function of heating time. It can be clearly seen how the heating rates equalize with the iron precoat, in particular due to the very large increase in the heating rate in the thick part of the sample. This leads to a significant expansion of the technological window during heating in the process of hardening under pressure.

В таблице 1 приведены результирующие значения толщины диффузионного слоя, которые были определены металлографически на нескольких образцах из соответствующих областей образца (толстые/тонкие) и усреднены. Развернутый вид этой таблицы 1 предоставлен для ясности. Толщину диффузионного слоя определяли на основе действующей версии заводского стандарта VW TL 4225.Table 1 shows the resulting values of the diffusion layer thickness, which were determined metallographically on several samples from the corresponding regions of the sample (thick/thin) and averaged. An expanded view of this table 1 is provided for clarity. The diffusion layer thickness was determined based on the current version of the factory standard VW TL 4225.

Таблица 1Table 1 Толщина листа [мм]Sheet thickness [mm] Измеренная средняя толщина диффузионного слоя и максимальная разность толщин DImax [мкм]Measured average diffusion layer thickness and maximum thickness difference DImax [µm] ОбразецSample ВариантOption D1D1 D2D2 Область D1Area D1 Область D2Area D2 DImax (Область D2-D1)DImax (Region D2-D1) V1_1V1_1 V1-ЭТАЛОНV1-ETALON 1.51.5 0.750.75 44 99 55 V1_2V1_2 V1-ЭТАЛОНV1-ETALON 1.51.5 0.750.75 44 99 55 V2_1V2_1 V2-покрытие + прокаткаV2-plating + rolling 1.51.5 0.750.75 77 99 22 V2_2V2_2 V2-покрытие + прокаткаV2-plating + rolling 1.51.5 0.750.75 77 1010 33 V3_1V3_1 V3-прокатка + покрытиеV3-rolling + coating 1.51.5 0.750.75 77 1010 33 V3_2V3_2 V3-прокатка + покрытиеV3-rolling + coating 1.51.5 0.750.75 88 11eleven 33 V4_1V4_1 V4-прокатка + частичное покрытиеV4 rolling + partial coating 1.51.5 0.750.75 88 88 00 V4_2V4_2 V4-прокатка + частичное покрытиеV4 rolling + partial coating 1.51.5 0.750.75 77 99 22

В соответствии с изобретением: DImax ≤In accordance with the invention: DImax ≤ ОбразецSample 8*((D1-D2)/D1)8*((D1-D2)/D1) 6*((D1-D2)/D1)6*((D1-D2)/D1) 4*((D1-D2)/D1)4*((D1-D2)/D1) V1_1V1_1 НЕТNO НЕТNO НЕТNO V1_2V1_2 НЕТNO НЕТNO НЕТNO V2_1V2_1 ДАYES ДАYES ДАYES V2_2V2_2 ДАYES ДАYES НЕТNO V3_1V3_1 ДАYES ДАYES НЕТNO V3_2V3_2 ДАYES ДАYES НЕТNO V4_1V4_1 ДАYES ДАYES ДАYES V4_2V4_2 ДАYES ДАYES ДАYES

Эти результаты были объединены с дополнительными испытаниями, в ходе которых изучалось влияние железосодержащего покрытия на скорость нагрева и толщину диффузионного слоя при различной толщине листа, времени нагрева и температурах нагрева. Здесь также наблюдалось почти линейное увеличение толщины диффузионного слоя в зависимости от временем нагрева. В результате этих испытаний эмпирически были определены ранее представленные формульные соотношения между максимальной разницей в толщине диффузионного слоя и разницей в толщине листа исходной заготовки.These results were combined with additional tests that examined the effect of the iron-containing coating on heating rate and diffusion layer thickness at various sheet thicknesses, heating times, and heating temperatures. Here, an almost linear increase in the thickness of the diffusion layer was also observed depending on the heating time. As a result of these tests, the previously presented formula relationships between the maximum difference in the thickness of the diffusion layer and the difference in the thickness of the sheet of the original workpiece were empirically determined.

Как описано выше, приближение скоростей нагрева приводит к небольшой разнице в толщинах диффузионного слоя и к однородным свойствам деталей в отношении способности к лакированию и способности к точечной сварке. Особенно предпочтительна марка сплава, относящаяся ко всей детали с толщиной диффузионного слоя от 2 до 14 мкм, особенно предпочтительно от 4 до 12 мкм.As described above, the approximation of the heating rates leads to a small difference in the thickness of the diffusion layer and to uniform properties of the parts in terms of lacquerability and spot-weldability. Particularly preferred is an alloy grade referring to the entire workpiece with a diffusion layer thickness of 2 to 14 µm, particularly preferably 4 to 12 µm.

При изготовлении деталей путем закалки под прессом, предварительное железосодержащее покрытие на заготовке не сохраняется. Скорее, в процессе нагревания, например, в печи с роликовым подом, в результате предварительного покрытия исходной заготовки неорганическим железосодержащим конверсионным слоем в соответствии с изобретением образуется обогащенный алюминием оксидный слой, легированный катионами железа. Катионы железа подавляют обычное в других случаях самоограничение роста слоя оксида алюминия и приводят к образованию значительно более толстых слоев оксида алюминия при термообработке, при этом достигается толщина слоя оксида алюминия более 50 нм.In the manufacture of parts by hardening under pressure, the preliminary iron-containing coating on the workpiece is not preserved. Rather, during a heating process such as in a roller hearth furnace, precoating the precursor with the inorganic iron-containing conversion layer of the invention results in an aluminum-rich oxide layer doped with iron cations. The iron cations suppress the otherwise common self-limiting growth of the alumina layer and lead to the formation of much thicker alumina layers during heat treatment, thus achieving an alumina layer thickness of more than 50 nm.

Напротив, типичная толщина слоя оксида алюминия на закаленных под прессом деталях с покрытием на основе алюминия без предварительного железосодержащего покрытия значительно ниже, как показано на фигуре 1. Таким образом, по меньшей мере в области, имеющей большую толщину листа исходной заготовки, детали в соответствии с изобретением имеют утолщенный слой оксида алюминия, более 50 нм, что является результатом нанесения предварительного железосодержащего покрытия в сочетании с нагревом перед закалкой под прессом.In contrast, the typical thickness of the alumina layer on press-hardened aluminum-based coated parts without iron pre-coating is significantly lower, as shown in Figure 1. the invention have a thickened layer of alumina, more than 50 nm, which is the result of applying a preliminary iron-containing coating in combination with heating before hardening under pressure.

Ниже описан пример предпочтительной последовательности способов:An example of a preferred sequence of methods is described below:

- горячая прокатка, кислотная очистка и необязательная холодная прокатка подходящей стальной полосы,- hot rolling, acid cleaning and optional cold rolling of suitable steel strip,

- отжиг стальной полосы в установке для нанесения покрытия горячим погружением в восстановительной атмосфере при температурах от 500 до 950°C с последующим горячим погружением в расплав на основе алюминия и нанесением покрытия на основе алюминия на стальную полосу с массой слоя от 60 до 200 г/м2 с обеих сторон,- annealing of the steel strip in a hot-dip coating plant in a reducing atmosphere at temperatures from 500 to 950°C, followed by hot-dipping in an aluminum-based melt and applying an aluminum-based coating to the steel strip with a layer weight of 60 to 200 g/m2 at both sides,

- последующее нанесение неорганического железосодержащего конверсионного слоя на покрытие на основе алюминия с массой слоя по отношению к железу 3-30 мг/м2,- subsequent application of an inorganic iron-containing conversion layer on an aluminum-based coating with a layer weight in relation to iron of 3-30 mg/m2,

- гибкая прокатка стальной полосы с покрытием на основе алюминия таким образом, чтобы тонкая область полученной полосы составляла 70% или менее толщины толстой области полосы,- flexible rolling of an aluminum-based steel strip so that the thin area of the obtained strip is 70% or less than the thickness of the thick area of the strip,

- изготовление заготовок из гибко-катаной полосы таким образом, чтобы толстые и тонкие участки листа находились в каждой вырезанной заготовке,- production of blanks from flexible-rolled strip in such a way that thick and thin sections of the sheet are in each cut blank,

- изготовление деталей путем нагрева заготовок в печи с роликовым подом до температур от 750 до 1000°C с целью корректировки аустенитной микроструктуры, по меньшей мере в частях заготовки, с последующим формованием в пресс-форме с получением детали с одновременным быстрым охлаждением таким образом, что мартенситная твердая микроструктура образуется, по меньшей мере в частях детали.- production of parts by heating blanks in a roller hearth furnace to temperatures from 750 to 1000°C in order to correct the austenitic microstructure, at least in parts of the blank, followed by molding in a mold to obtain a part with simultaneous rapid cooling in such a way that a martensitic hard microstructure is formed, at least in parts of the part.

Claims (35)

1. Способ изготовления исходной заготовки, включающий этапы:1. A method for manufacturing an initial workpiece, including the steps: - получение стальной полосы с покрытием на основе алюминия,- obtaining a steel strip coated on the basis of aluminum, - нанесение неорганического железосодержащего конверсионного слоя на покрытие на основе алюминия с массой слоя по отношению к железу 3-30 мг/м2,- application of an inorganic iron-containing conversion layer on an aluminum-based coating with a layer weight relative to iron of 3-30 mg/m 2 , - холодная прокатка стальной полосы в гибко-катаную полосу, имеющую участки полосы с различной толщиной листа,- cold rolling of a steel strip into a flexible-rolled strip, having sections of the strip with different sheet thicknesses, - вырезание исходной заготовки из гибко-катаной полосы, при этом исходная заготовка имеет различную толщину листа, с самым тонким и самым толстым участком листа.- cutting the initial workpiece from a flexible-rolled strip, while the initial workpiece has a different thickness of the sheet, with the thinnest and thickest section of the sheet. 2. Способ изготовления исходной заготовки, содержащий этапы:2. A method for manufacturing an initial workpiece, comprising the steps: - получение стальной полосы с покрытием на основе алюминия,- obtaining a steel strip coated on the basis of aluminum, - холодная прокатка стальной полосы в гибко-катаную полосу, имеющую участки полосы с различной толщиной листа,- cold rolling of a steel strip into a flexible-rolled strip, having sections of the strip with different sheet thicknesses, - вырезание исходной заготовки из гибко-катаной полосы, при этом исходная заготовка имеет различную толщину листа, с самым тонким и самым толстым участком листа,- cutting the initial workpiece from a flexible-rolled strip, while the initial workpiece has a different sheet thickness, with the thinnest and thickest section of the sheet, - до или после вырезания исходной заготовки, нанесение неорганического железосодержащего конверсионного слоя локально или на всю поверхность покрытия на основе алюминия с массой слоя по отношению к железу 3-30 мг/м2, по меньшей мере в области самого толстого участка листа.- before or after cutting out the original blank, applying an inorganic iron-containing conversion layer locally or on the entire surface of an aluminum-based coating with a layer weight relative to iron of 3-30 mg/m 2 , at least in the region of the thickest section of the sheet. 3. Способ изготовления исходной заготовки, содержащий этапы:3. A method for manufacturing an initial workpiece, comprising the steps: - получение по меньшей мере двух участков стальной полосы с покрытием на основе алюминия, имеющих различную толщину листа,- obtaining at least two sections of an aluminum-based coated steel strip having different sheet thicknesses, - сварка участков стальной полосы между собой с получением исходной заготовки, при этом исходная заготовка имеет различную толщину листа, с самым тонким и самым толстым участком листа,- welding sections of the steel strip to each other to obtain the original billet, while the original billet has a different sheet thickness, with the thinnest and thickest section of the sheet, - до или после сварки указанных участков стальной полосы между собой, нанесение неорганического железосодержащего конверсионного слоя локально или на всю поверхность покрытия на основе алюминия с массой слоя по отношению к железу 3-30 мг/м2, по меньшей мере в области самого толстого участка листа.- before or after welding of the indicated sections of the steel strip to each other, applying an inorganic iron-containing conversion layer locally or on the entire surface of an aluminum-based coating with a layer weight relative to iron of 3-30 mg/m 2 , at least in the region of the thickest section of the sheet . 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что неорганический железосодержащий конверсионный слой на покрытии на основе алюминия имеет массу слоя по отношению к железу 5-25 мг/м2, предпочтительно 7-20 мг/м2.4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the inorganic iron-containing conversion layer on the aluminum-based coating has a layer weight with respect to iron of 5-25 mg/m 2 , preferably 7-20 mg/m 2 . 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что неорганический железосодержащий конверсионный слой на покрытии на основе алюминия формируют путем нанесения раствора соединений железа в ходе внешней бестоковой реакции с металлическим основным слоем покрытия на основе алюминия.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the inorganic iron-containing conversion layer on the aluminum-based coating is formed by applying a solution of iron compounds in an external currentless reaction with the metal base layer of the aluminum-based coating. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что самый тонкий участок листа исходной заготовки имеет не более 80%, предпочтительно 70% или менее, толщины самого толстого участка листа исходной заготовки.6. The method according to any of claims 1 to 5, characterized in that the thinnest section of the sheet of the original workpiece has no more than 80%, preferably 70% or less, of the thickness of the thickest section of the sheet of the original workpiece. 7. Исходная заготовка для изготовления закаленной под прессом стальной детали с покрытием на основе алюминия, при этом исходная заготовка имеет различную толщину листа, отличающаяся тем, что на покрытии на основе алюминия формируют неорганический железосодержащий конверсионный слой с массой слоя по отношению к железу 3-30 мг/м2.7. The initial workpiece for the manufacture of a steel part hardened under a press with an aluminum-based coating, while the initial workpiece has a different sheet thickness, characterized in that an inorganic iron-containing conversion layer is formed on the aluminum-based coating with a layer weight relative to iron of 3-30 mg/ m2 . 8. Исходная заготовка по п.7, на покрытии на основе алюминия формируют неорганический железосодержащий конверсионный слой с массой слоя по отношению к железу 5-25 мг/м2.8. The initial workpiece according to claim 7, an inorganic iron-containing conversion layer is formed on the aluminum-based coating with a layer weight relative to iron of 5-25 mg/m 2 . 9. Исходная заготовка по п.8, на покрытии на основе алюминия формируют неорганический железосодержащий конверсионный слой с массой слоя по отношению к железу 7-20 мг/м2.9. The initial workpiece according to claim 8, an inorganic iron-containing conversion layer is formed on the aluminum-based coating with a layer weight relative to iron of 7-20 mg/m 2 . 10. Исходная заготовка по п.7, изготовленная из гибко-катаной стальной полосы.10. The original workpiece according to claim 7, made from flexible-rolled steel strip. 11. Исходная заготовка по п.7, изготовленная из сваренных между собой участков стальной полосы. 11. The original blank according to claim 7, made from sections of a steel strip welded together. 12. Исходная заготовка по п.9, отличающаяся тем, что свариваемые между собой участки полосы в каждом случае имеют различную прочность с разницей в прочности на разрыв более 50 МПа.12. The initial workpiece according to claim 9, characterized in that the sections of the strip welded together in each case have different strengths with a difference in tensile strength of more than 50 MPa. 13. Исходная заготовка по любому из пп.7-10, отличающаяся тем, что в ней используются закаливаемые марганцево-бористые стали.13. The initial workpiece according to any one of claims 7-10, characterized in that it uses hardenable manganese-boron steels. 14. Исходная заготовка по любому из пп.7-11, отличающаяся тем, что неорганический железосодержащий конверсионный слой наносят на покрытие на основе алюминия с массой слоя по отношению к железу 3-30 мг/м2, по меньшей мере в области самого толстого участка листа на исходной заготовке.14. The initial workpiece according to any one of claims 7-11, characterized in that the inorganic iron-containing conversion layer is applied to an aluminum-based coating with a layer weight relative to iron of 3-30 mg/m 2 , at least in the region of the thickest section sheet on the original workpiece. 15. Закаленная под прессом деталь, изготовленная из исходной заготовки по п.7 с покрытием на основе алюминия, имеющей различную толщину листа, с самым тонким и самым толстым участком листа, отличающаяся тем, что между стальной подложкой и основным слоем покрытия на основе алюминия образуется диффузионная зона, состоящая из металлов основного слоя покрытия и стальной подложки, при этом диффузионные зоны в областях различной толщины листа, по отношению к исходной заготовке, имеют максимальную разность толщин, которая соответствует следующему соотношению:15. A press-hardened part made from an aluminum-based base billet according to claim 7, having a different sheet thickness, with the thinnest and thickest section of the sheet, characterized in that between the steel substrate and the main layer of the aluminum-based coating is formed diffusion zone, consisting of the metals of the main coating layer and the steel substrate, while the diffusion zones in areas of different sheet thickness, in relation to the original workpiece, have a maximum thickness difference, which corresponds to the following relationship: DImax ≤ 8*((D1-D2)/D1), DImax ≤ 8*((D1-D2)/D1), гдеWhere D1: самый толстый участок листа исходной заготовки;D1: the thickest section of the sheet of the original workpiece; D2: самый тонкий участок листа исходной заготовки;D2: the thinnest section of the sheet of the original workpiece; DImax: максимальная разность толщин диффузионного слоя на закаленной детали.DImax: maximum difference in the thickness of the diffusion layer on the hardened part. 16. Закаленная под прессом деталь по п.15, отличающаяся тем, что максимальная разность толщин диффузионного слоя на закаленной детали составляет DImax ≤ 6*((D1-D2)/D1).16. Press-hardened part according to claim 15, characterized in that the maximum difference in the thickness of the diffusion layer on the hardened part is DImax ≤ 6*((D1-D2)/D1). 17. Закаленная под прессом деталь по п.16, отличающаяся тем, что максимальная разность толщин диффузионного слоя на закаленной детали составляет DImax ≤ 4*((D1-D2)/D1).17. Press-hardened part according to claim 16, characterized in that the maximum difference in the thickness of the diffusion layer on the hardened part is DImax ≤ 4*((D1-D2)/D1). 18. Закаленная под прессом деталь по любому из пп.15-17, отличающаяся тем, что толщина диффузионной зоны между сталью и основным слоем покрытия на основе алюминия в областях различной толщины листа предпочтительно составляет от 2 до 14 мкм, особенно предпочтительно от 4 до 12 мкм.18. Press-hardened part according to any one of claims 15 to 17, characterized in that the thickness of the diffusion zone between the steel and the main layer of the aluminum-based coating in areas of different sheet thickness is preferably from 2 to 14 microns, particularly preferably from 4 to 12 µm. 19. Закаленная под прессом деталь по любому из пп.15-18, отличающаяся тем, что деталь имеет слой оксида алюминия толщиной не менее 50 нм на поверхности детали в области самого толстого участка листа исходной заготовки. 19. A press-hardened part according to any one of claims 15-18, characterized in that the part has a layer of aluminum oxide with a thickness of at least 50 nm on the surface of the part in the region of the thickest section of the sheet of the original workpiece.
RU2022108957A 2019-09-30 2020-09-28 Method for manufacturing parts from press-hardened sheet steel with aluminum-based coating, primary sheet blank and press-hardened sheet steel part RU2792168C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019126378.6 2019-09-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2792168C1 true RU2792168C1 (en) 2023-03-17

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20122563U1 (en) * 2000-04-07 2006-05-11 Usinor Workpiece with very high mechanical properties, which has been shaped by deep drawing from a rolled and in particular hot-rolled and coated strip steel sheet
RU2403309C2 (en) * 2006-04-19 2010-11-10 Арселормитталь Франс Method for manufacturing welded part with high mechanical properties from rolled sheet with coating
RU2466210C2 (en) * 2008-04-22 2012-11-10 Ниппон Стил Корпорейшн Steel plate with metal coating and method used for hot forming of steel plate with metal coating
EP2449138B1 (en) * 2009-06-29 2013-03-27 Salzgitter Flachstahl GmbH Process of manufacturing a part from an air hardenable steel and the part manufactured by the process
RU2567960C1 (en) * 2011-09-30 2015-11-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн High-strength steel sheet galvanised by hot immersion
RU2587106C2 (en) * 2012-03-07 2016-06-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Steel sheet for hot forming, method for production thereof and hot-forged steel material
DE102015122410A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-22 GEDIA Gebrüder Dingerkus GmbH Process for the production of components with finished areas mainly of metal as well as a component with finished areas
WO2019171157A1 (en) * 2018-03-09 2019-09-12 Arcelormittal A manufacturing process of press hardened parts with high productivity

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20122563U1 (en) * 2000-04-07 2006-05-11 Usinor Workpiece with very high mechanical properties, which has been shaped by deep drawing from a rolled and in particular hot-rolled and coated strip steel sheet
RU2403309C2 (en) * 2006-04-19 2010-11-10 Арселормитталь Франс Method for manufacturing welded part with high mechanical properties from rolled sheet with coating
RU2466210C2 (en) * 2008-04-22 2012-11-10 Ниппон Стил Корпорейшн Steel plate with metal coating and method used for hot forming of steel plate with metal coating
EP2449138B1 (en) * 2009-06-29 2013-03-27 Salzgitter Flachstahl GmbH Process of manufacturing a part from an air hardenable steel and the part manufactured by the process
RU2567960C1 (en) * 2011-09-30 2015-11-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн High-strength steel sheet galvanised by hot immersion
RU2587106C2 (en) * 2012-03-07 2016-06-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Steel sheet for hot forming, method for production thereof and hot-forged steel material
DE102015122410A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-22 GEDIA Gebrüder Dingerkus GmbH Process for the production of components with finished areas mainly of metal as well as a component with finished areas
WO2019171157A1 (en) * 2018-03-09 2019-09-12 Arcelormittal A manufacturing process of press hardened parts with high productivity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210395856A1 (en) Painted, hot formed, coated steel part
RU2684801C1 (en) Sheet steel with aluminum-based metal coating
KR102094089B1 (en) A method for the manufacture of a phosphatable part starting from a steel sheet coated with a metallic coating based on aluminium
EP3070187B1 (en) High-strength automobile part and method for manufacturing a high-strength automobile part
CA3020663C (en) Hot stamped steel
RU2395593C1 (en) Coated steel strips, methods of their fabrication and application, pressed billets made thereof, pressed products made thereof and industrial products comprising such pressed products
WO2013122004A1 (en) Plated steel plate for hot pressing and hot pressing method of plated steel plate
RU2704339C1 (en) Part from steel-coated steel sheet hardened under press, and method of making such part
JPH1081948A (en) Alloyed galvannealed steel sheet and its production
US20220364191A1 (en) Method for producing a press-hardened sheet steel part having an aluminium-based coating, initial sheet metal blank, and a press-hardened sheet steel part made therefrom
RU2792168C1 (en) Method for manufacturing parts from press-hardened sheet steel with aluminum-based coating, primary sheet blank and press-hardened sheet steel part
RU2729674C1 (en) Method of applying coating on steel sheet or steel strip and method of making press-hardened parts therefrom
RU2816325C1 (en) ZnAlMg COATED STEEL SHEET MANUFACTURING METHOD, CORRESPONDING COATED STEEL SHEET, PART AND VEHICLE
US20240002965A1 (en) Steel Material and Method for Its Manufacture
WO2024023552A1 (en) Method for manufacturing a coated press hardened steel part having an improved appearance and corresponding steel part
WO2024023553A1 (en) Method for manufacturing a coated press hardened steel part having an improved appearance and corresponding steel part
WO2024028760A1 (en) Steel sheet having excellent corrosion properties after press hardening and method for manufacturing the same