專利名稱：鍍有鋁合金體系的高強(qiáng)度鋼板以及具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度汽車零件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍍有鋁合金體系的鋼板，其適用于通過高溫壓制生產(chǎn)的需要強(qiáng)度的部件(例如汽車零件的結(jié)構(gòu)部件)以及所述鋼板的制備方法，具體地說，本發(fā)明涉及一種需要高強(qiáng)度的部件(如汽車等的底盤組件)以及用于制備這種部件的鋼材。
背景技術(shù)：
為了減輕汽車重量(源自全球環(huán)境問題)，要求用于汽車的鋼板具有盡可能高的強(qiáng)度。然而，一般說來，提高鋼板強(qiáng)度的同時(shí)，伸長率和r-值降低，因此成型性受損。因此需要一種同時(shí)具有高強(qiáng)度、高成型性和形狀固定性的鋼板。
解決該問題的一種方法是一種通過將殘留奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體而制備的TRIP(相變感生塑性)鋼，并且最近TRIP鋼的使用越來越多。然而，盡管可以使用TRIP鋼制備成型性優(yōu)異的1,000MPa級高強(qiáng)度鋼板，但是難以保證更高強(qiáng)度的鋼板的良好的成型性，例如，強(qiáng)度不低于1,500MPa的超高強(qiáng)度鋼板。而且，通過該工藝難以解決形狀固定性的問題。
為了解決這些問題，有一種溫壓工藝，它是一種最近才引起注意的工藝，是另一種協(xié)調(diào)高強(qiáng)度和高成型性的方式。日本未審專利公開號2000-234153公開了一種在加熱的同時(shí)形成鋼板并利用成型期間產(chǎn)生的熱量來增加強(qiáng)度的工藝。該工藝的目的在于通過適當(dāng)控制鋼中的組分，在鐵氧體的溫度范圍內(nèi)加熱該鋼板，并在該溫度范圍內(nèi)利用沉淀強(qiáng)化來增加強(qiáng)度。
在日本未審專利公開號2000-87183中提出了一種高強(qiáng)度鋼板，其中在成型溫度下的屈服強(qiáng)度降至遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室溫下的屈服強(qiáng)度，旨在提高壓制成型的精確度。然而，通過該工藝獲得的強(qiáng)度可能有一定的限制。
作為一種克服該缺陷的工藝，在文獻(xiàn)(SAE，2001-01-0078)中公開了一種工藝，它是將鋼板加熱至形成奧氏體單相的溫度范圍，然后在壓制成型期間將其冷卻。
該工藝通過將鋼板在不低于800℃的高溫下成形來獲得所需物料性能，這樣做解決了高強(qiáng)度鋼板的成型問題，并且在成型之后冷卻時(shí)將其淬火。然而，由于該工藝涉及在大氣中加熱，因此在鋼板表面上產(chǎn)生氧化物并且需要在下面的過程中除去這些氧化物。在上述文獻(xiàn)(SAE，2001-01-0078)中還公開了一種抑制加熱期間的這種氧化的鍍鋁工藝。
另外，可以采用如下方式來獲得高強(qiáng)度在室溫下形成鋼板之后，通過將部分鋼板快速加熱和快速冷卻來進(jìn)行淬火。在這種情況下，通過局部加熱鋼板，可以僅提高需要高強(qiáng)度的這部分的強(qiáng)度。日本未審專利公開號2000-83640公開了這樣一種工藝并為此使用碳含量在0.15-0.5％的鋼板。
在上述現(xiàn)有技術(shù)中公開了一種熱成型工藝和一種將鍍鋁鋼板用于熱成型的工藝。然而，在這些現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)將鋼板加熱至不低于800℃的高溫時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)Fe擴(kuò)散至表面并且鋁鍍層變成金屬間化合物，本文后面稱之為“鋁合金體系鍍層”。由于這種鋁合金體系鍍層非常硬且脆，有時(shí)它產(chǎn)生裂縫并以粉狀剝離，因此噴漆后耐腐蝕性受損受到關(guān)注。即使不產(chǎn)生裂縫，在噴漆后耐腐蝕性方面存在鍍鋁鋼板比其它表面處理過的鋼板(例如，熱浸鍍鋅鋼板或熱浸電退火(galvannealed)鋼板)差的情形。更具體地說，在高溫成型之后評價(jià)噴漆后耐腐蝕性，并且當(dāng)有劃痕(例如以交叉形狀切割的劃痕)時(shí)，基底鋼的腐蝕易于從這部分沿深度方向蔓延，并且其延伸速度比犧牲防腐蝕型的熱浸鍍鋅或熱浸電退火鋼板要快。
而且，也存在剝落的鍍層堆積在模具上，并在壓制期間產(chǎn)生疤痕的可能性。這是由于，盡管所述電鍍層可以經(jīng)受熱成型的加工，但是實(shí)際上難以對整個(gè)零件進(jìn)行熱加工，并且存在所述電鍍層易于在加工延遲并且溫度降低的部分剝離的問題。這里的另一個(gè)問題是，當(dāng)溫度降低時(shí)，淬火使得基底鋼形成主要由馬氏體組成的硬結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)力趨于逐漸升高。
發(fā)明概述本發(fā)明人為了解決上述問題進(jìn)行了徹底的研究，并發(fā)現(xiàn)可以通過在高溫成型后的鋼板表面上施加含有Mn和Cr總量大于0.1％的Fe-Al-體系來制備具有優(yōu)異的噴漆后耐腐蝕性的涂鍍鋼板(plated steelsheet)。經(jīng)過熱成型和局部快速加熱之后的鋁-體系鍍層全部轉(zhuǎn)化成鋁合金體系鍍層，并且該化合物非常脆，因此在加工期間易于產(chǎn)生裂縫。本發(fā)明定義的鍍有鋁體系的鋼板是指鍍層中Al和Fe含量至少為70％的涂鍍鋼板。而且，由于該鍍層具有比基底鋼板高的電勢，因此基底鋼的腐蝕從裂縫開始，并且噴漆后耐腐蝕性趨于降低。為了避免噴漆后耐腐蝕性的降低，將Mn加入到所述鋁合金體系鍍層中是非常有效的。盡管Mn的功能還不清楚，但是據(jù)說Mn起通過控制合金層的電勢使Fe-Al-體系鍍層的電勢接近基底鋼板的電勢的作用，并且除了該功能之外，Mn還可以控制在磷酸鹽處理(噴漆前的預(yù)處理)中磷酸鹽結(jié)晶的形狀。
通過將C、Si、Mn、P、S和Al指定為基底鋼組分，并加入Ti、Cr和Mo(其加入是有效的)，以便滿足以下等式1Ti+0.5×Mn+Cr+0.5×Mo＞0.4...1
從而可以獲得極其優(yōu)異的耐熱性，尤其是加工之后的耐熱性。
估計(jì)是這些元素加速了Al和Fe之間的擴(kuò)散，并且這樣以來即使在鍍層中產(chǎn)生裂縫時(shí)，F(xiàn)e和Al之間的反應(yīng)在裂縫的周圍進(jìn)行，因此幾乎不曝露基底鋼。
而且，本發(fā)明人還獲悉通過加入N、Nb、V、Ni、Cu、B、Sn和Sb作為鋼組分，可以獲得更優(yōu)異的噴漆后耐腐蝕性。
與此同時(shí)，合金化處理之后的電鍍層含有Si也是有益的，并且加入Zn、Mg等可以獲得更好的耐腐蝕性。為了抑制合金層中的裂縫，合金層中的Al含量不大于35％是重要的。而且，從噴漆后耐腐蝕性的角度來看，F(xiàn)e-Al-體系合金層的理想厚度是3-35μm。
而且，為了克服上述問題，本發(fā)明人詳細(xì)研究了合金化處理之后影響鍍有鋁體系的鋼板的可加工性的因素，并獲得以下知識。即，由于鋁合金體系鍍層和基底鋼都硬，因此內(nèi)部應(yīng)力增加，但是，由于在鋁合金體系鍍層和基底鋼之間存在軟層，因此使應(yīng)力減弱，故剝落耐性顯著提高。所述軟層由鐵氧體相組成，并且估計(jì)所述軟層不小于1μm的事實(shí)防止了合金層中的裂縫蔓延至基底鋼。
此外，為了克服上述問題，本發(fā)明人詳細(xì)研究了合金化處理之后影響鍍有鋁體系的鋼板的可加工性的因素，并獲得以下知識。即，通過使加熱條件最佳化可以防止電鍍層剝落。其原因還不清楚，但是估計(jì)是在加熱條件鍍層被合金化，相結(jié)構(gòu)發(fā)生復(fù)雜變化，并且出現(xiàn)保證可加工性的合適的相結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的要點(diǎn)如下(1)一種具有優(yōu)異的噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于在該鋼板的表面上具有Fe-Al-體系鍍層，該鍍層中含有總量大于0.1％的Mn和Cr。
(2)一種具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于在該鋼板的表面上具有Fe-Al-體系鍍層，以質(zhì)量計(jì)，該鍍層中含有總量大于0.1％的Mn和Cr，以質(zhì)量計(jì)，該鋼板含有C0.05-0.7％、Si0.05-1％、Mn0.5-3％、P不高于0.1％、S不高于0.1％和Al不高于0.2％，此外還含有一種或多種選自以下的元素Ti0.01-0.8％、Cr不高于3％和Mo不高于1％，以便滿足以下等式1Ti+0.5×Mn+Cr+0.5×Mo＞0.4...1(3)如第(2)項(xiàng)的具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于該鋼還含有(以質(zhì)量計(jì))一種或多種選自以下的元素N不高于0.1％、Nb不高于0.1％、V不高于0.1％、Ni不高于1％、Cu不高于1％、B0.0003-0.03％、Sn不高于0.1％和Sb不高于0.1％。
(4)如第(1)項(xiàng)的具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于該鋼含有(以質(zhì)量計(jì))C0.15-0.55％、Si不高于0.5％、Mn0.2-3％、P不高于0.1％、S不高于0.04％、Al0.01-0.1％和N不高于0.01％，并且還含有一種或多種選自以下的元素B0.0002-0.0050％、Ti0.01-0.8％、Cr不高于2％、Mo不高于1％、Ni不高于1％、Cu不高于0.5％和Sn不高于0.2％。
(5)如第(1)-(4)項(xiàng)任一的具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于所述Fe-Al-體系鍍層還含有1-20％的Si。
(6)如第(1)-(5)項(xiàng)任一的用于高強(qiáng)度汽車部件的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于所述Fe-Al-體系鍍層中的Al濃度不高于35重量％。
(7)如第(1)-(6)項(xiàng)任一的具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于所述Fe-Al-體系鍍層還含有Zn1-50％和Mg0.1-10％中的一種或兩種。
(8)如第(1)-(7)項(xiàng)任一的具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于所述Fe-Al-體系鍍層的厚度是3-35μm。
(9)一種用于高強(qiáng)度汽車部件的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于具有在鋼板的表面上主要由Fe-Al組成的鍍層；在該鍍層下面的厚度從不小于2μm至不大于鋼板厚度的十分之一的鐵氧體層；和在該鐵氧體層下面主要由馬氏體組成的基底鋼。
(10)如第(9)項(xiàng)的用于高強(qiáng)度汽車部件的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于鋼板表面上的鋁合金體系鍍層和金屬間化合物層下面的鐵氧體層含有Si。
(11)如第(9)或(10)項(xiàng)的用于高強(qiáng)度汽車部件的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于鐵氧體相的硬度不高于200。
(12)一種高強(qiáng)度汽車零件，其是通過將由如第(1)-(11)項(xiàng)任一的鋼組成的至少一部分壓制成型而形成的。
(13)如第(12)項(xiàng)的高強(qiáng)度汽車零件，其特征在于在其表面的至少一部分上具有厚度為1-200μm的鍍膜。
(14)一種高強(qiáng)度汽車部件的熱成型方法，其中，在采用熱成型方法制備該汽車部件時(shí)，所用鋼板是通過在含有不小于0.05重量％的C的鋼上電鍍以Al為主要組成的金屬而制得的，該部件是在比以下條件A、B、C和D的時(shí)間更長的加熱條件下加熱之后通過壓制成型而形成的，并且所述部件的至少一部分在不低于10℃/秒的冷卻速率下冷卻A(800℃，13分鐘)、B(900℃，6分鐘)、C(1,050℃，1.5分鐘)、D(1,200℃，0.3分鐘)。
附圖簡述

圖1是顯示鋁合金體系鍍層中Mn和Cr的總量對噴漆后耐腐蝕性的影響的圖。
圖2是顯示Ni、Cu和Sn的加入量與裸露耐腐蝕性之間的關(guān)系的圖。
圖3是顯示Ni、Cu和Sn的加入量與噴漆后耐腐蝕性之間的關(guān)系的圖。
圖4是顯示Cr和Mo的加入量與裸露耐腐蝕性之間的關(guān)系的圖。
圖5是顯示Cr和Mo的加入量與噴漆后耐腐蝕性之間的關(guān)系的圖。
圖6是950℃的溫度下Fe-Al-Si-體系的三相圖。
圖7是顯示通過光學(xué)顯微鏡拍攝的本發(fā)明結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例的照片(反向散射電子圖象)。
圖8是顯示外層厚度與電鍍層的可加工性之間的關(guān)系的圖。
圖9是顯示通過光學(xué)顯微鏡拍攝的本發(fā)明金屬結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例的照片(反向散射電子圖象)。
圖10是顯示通過將本發(fā)明的鋼板成形而獲得的形狀的圖。
圖11是顯示了本發(fā)明的加熱時(shí)間與加熱溫度之間的關(guān)系的圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式實(shí)施方式1下面解釋用于本發(fā)明的鋼板的化學(xué)組成。
C本發(fā)明的鋼板在成型之后具有不低于1,000MPa的高強(qiáng)度，其是通過在高溫壓制之后快速冷卻并由此將其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成主要由馬氏體組成的結(jié)構(gòu)而獲得的。在這種意義下，C含量不小于0.05％是理想的，并且為了穩(wěn)定地獲得高強(qiáng)度，該含量不小于0.1％更理想。另一方面，即使C含量增加至不小于0.7％，其強(qiáng)度飽和并且也趨于產(chǎn)生焊接裂縫，因此其上限定在0.7％。
Si由于Si含量太低使得疲勞特性受損，因此其加入量不小于0.05％是理想的。然而，在再結(jié)晶退火期間Si在鋼板表面上形成穩(wěn)定氧化物薄膜并阻礙鍍鋁性能。為此，Si的上限定在1％。
MnMn是公知的強(qiáng)化鋼板可硬化性的元素。同樣，Mn也是防止由S(是一種不可避免的雜質(zhì))引起的熱脆化所需的元素。為此，其加入量不小于0.5％是優(yōu)選的。而且，Mn還強(qiáng)化鍍鋁之后的耐熱性。然而，由于Mn加入量超過3％使得淬火之后的抗沖性能受損，因此該值確定為其上限。
TiTi對鋁鍍層的耐熱性影響最大。在超過900℃的溫度范圍內(nèi)使用鋼板的情況下，正如本發(fā)明的情形，從耐熱性的角度優(yōu)選加入Ti，并且其加入量不小于0.01％對獲得該效果是理想的。然而，由于Ti與C形成TiC，降低了賦予強(qiáng)度的C的量，因此必需相應(yīng)于Ti的加入量增加C的量。而且，Ti的影響在約0.8％的量時(shí)達(dá)到飽和，因此該值確定為其上限。
Cr與Mn和Ti類似，Cr有利于提高鍍鋁之后的耐熱性。然而，Mn通過在鋼板的表面上形成穩(wěn)定的氧化物而使鍍鋁性能受損，其方式與Si相同。而且，Cr是一種相對昂貴的元素，因此在加入它時(shí)其上限定在3％。
Mo與Mn、Ti和Cr相似，Mo也有利于提高鍍鋁之后的耐熱性，并且其加入是理想的。然而，由于Mo是一種相對昂貴的元素，并且其效果會飽和，因此其上限定在1％。
在本發(fā)明中，優(yōu)選加入提高鍍鋁之后的耐熱性的元素，諸如Ti、Mn、Cr和Mo，其方式滿足以下表達(dá)式Ti+0.5×Mn+Cr+0.5×Mo＞0.4，具體地說，Ti和Cr具有在加熱期間防止鍍層剝落的效果。而且，Mn可以相對大量地加入并且對耐熱性非常有利。
本發(fā)明還將P、S和Al加入到鋼中。然而，由于P和Al損害鋼的延展性和疲勞強(qiáng)度，并且S使其韌性受損，因此對它們每一個(gè)確定了一個(gè)上限。此外，偶爾需要時(shí)可以在鋼中含有Ni、Nb、V、N、Cu、B、Sn和Sb中的一種或多種。Ni和Cu對鋼的耐腐蝕性有利，并且B提高可硬化性。
在許多情況下，鋼板是在將鋁鍍層合金化之后，然后噴漆才使用的。在這些情況下，噴漆后耐腐蝕性受鋁合金體系鍍層中Mn和Cr的量的影響。當(dāng)這些元素的量不小于0.1％時(shí)，獲得良好的噴漆后耐腐蝕性。作為加入Mn和Cr的方法，有鋼組分?jǐn)U散法和將它們加入到鍍浴中的方法，并且只要其加入量不小于0.1％，這兩種方法任意一種都可以獲得該效果。已知1-5個(gè)相可以共存于一個(gè)鋁合金體系鍍層中，這取決于電鍍的沉積量、鋼組成、加熱條件等。由于在表面附近的相的影響特別大，因此在分析它們時(shí)，優(yōu)選通過在距離表面5μm深度內(nèi)的區(qū)域的橫截面上的約5個(gè)部分使用諸如EPMA定量分析等的手段來測定它們，并計(jì)算其平均值，從而進(jìn)行判斷。正如后面所述，在熱浸鍍鋁的情形下，通常加入Si，此時(shí)，Si也含在鋁合金體系鍍層內(nèi)。其量是約1-20％，并且1-5相的鋁合金體系鍍層中的Si的量可以有很大的變化。盡管1-5相的Fe-Al-體系鍍層可以具有不同的組成，諸如Fe-Al-Si-體系鋁合金體系鍍層、Fe2Al5、FeAl3、Fe3Al、FeAl、溶解Al的鐵氧體，等等，在任意這些組成中，只要Mn和Cr的總量不小于0.1％，便可以獲得穩(wěn)定的噴漆后耐腐蝕性。至于存在許多相時(shí)應(yīng)分析哪一相，由于已知Mn和Cr有利于提高噴漆后耐腐蝕性，并且腐蝕現(xiàn)象是一種宏觀現(xiàn)象，因此本發(fā)明人認(rèn)為即使存在多個(gè)相，通過在隨機(jī)的約5個(gè)部分分析它們，并計(jì)算其平均值，可以獲得常規(guī)信息，并且這樣做，可以進(jìn)行判斷。而且，為了觀察加熱之后的結(jié)構(gòu)的橫截面，規(guī)定橫截面用2-3％的nitral蝕刻。這是由于不蝕刻的話，不能觀察到基底金屬和溶解Al的鐵氧體之間的界面。
鍍鋁的沉積量影響耐腐蝕性、可焊性、可加工性等等。如果沉積量太小，噴漆后耐腐蝕性不足，而如果太大，可焊性和可加工性受損。至于可加工性，它是由于在加熱之后的壓制期間脆的鋁合金體系鍍層趨于剝離。
鍍鋁方法沒有特別的限制，并且可以使用熱浸鍍法、電鍍法、真空沉積法、在金屬外覆以另一金屬的方法等等。目前工業(yè)上最廣泛使用的方法是熱浸鍍法，并且經(jīng)常將Al-10％Si用于鍍浴中，其中含有Fe作為不可避免的雜質(zhì)。除了這些之外，已經(jīng)報(bào)道了加入Cr和Mn提高噴漆后耐腐蝕性。作為其它添加元素，推薦有Mg、Ti、Zn、Sb、Sn、Cu、Ni、Co、In、Bi、混合稀土等，并且只要電鍍層主要由Al組成，那么可以使用這些元素。
本發(fā)明沒有特別定義鍍鋁的預(yù)處理和后處理。作為電鍍預(yù)處理，推薦預(yù)電鍍Ni、Cu、Cr或Fe等，并且這些中任意的都可以采用。作為電鍍后處理，推薦有鉻酸鹽處理、樹脂鍍層處理等等，旨在主要防止生銹和光滑，但是由于有機(jī)樹脂受熱時(shí)消失，因此它不是優(yōu)選的。至于鉻酸鹽處理，考慮目前對六價(jià)鉻的管制，優(yōu)選含有三價(jià)鉻的處理薄膜，例如電解鉻酸鹽等等?？梢允褂脽o機(jī)體系鉻酸鹽處理以外的其它后處理。也可以預(yù)先使用氧化鋁、二氧化硅、MoS2等的處理，旨在光滑。
實(shí)施方式2下面將描述本發(fā)明的實(shí)施方式2中調(diào)節(jié)鋼組份的理由。
N是一種不可避免包含的元素并且在不加入B時(shí)要特別添加的，但是，當(dāng)加入B并且其量過大時(shí)，必需增加Ti的加入量。結(jié)果，存在的問題是最終產(chǎn)生的TiN量增加并且發(fā)生熱裂縫，并且成本也增加。因此，其上限定在0.1％。
加入B是為了提高壓制成型期間或之后冷卻時(shí)的可硬化性，并且為了獲得該效果，其加入必需不小于0.0002％。然而，當(dāng)其加入量過大時(shí)，存在熱裂縫的問題并且該效果飽和。因此，其上限定在0.03％。
Ni、Cu和Sn具有在高溫加熱之后的壓制成型期間通過改變高溫加熱期間合金化鋁鍍層的狀態(tài)來改變表面裂縫狀態(tài)的效果，并且由于它們導(dǎo)致成型產(chǎn)品的噴漆后耐腐蝕性提高因此是重要的。至于這些元素，由通過測定Ni、Cu和Sn的加入量獲得的圖2和3所示的結(jié)果，和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中高溫成型之后樣品的裸露耐腐蝕性和噴漆后耐腐蝕性，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了獲得上述效果，不得不加入Ni、Cu和Sn，以便它們可以滿足等式3。這里，采用在實(shí)施例中所示的條件下測定的方法，使用取自在高溫成型之后進(jìn)行加工的部分的樣品來評價(jià)其裸露耐腐蝕性和噴漆后耐腐蝕性。
(Ni+0.5×Cu+3×Sn)≥0.012...3至于Ni、Cu和Sn中的每一種，加入過量的Ni使得這些效果飽和并且使成本增加，Cu和Sn具有產(chǎn)生表面裂縫的問題，因此每一元素的上限分別定在1.0％、1％和0.2％。
本發(fā)明的鋼板的制備條件沒有特別的規(guī)定，但是下面將解釋優(yōu)選的制備條件。
將具有上述組份的鋼鑄造，并將所得熱平板，直接或者在加熱之后，或者將冷卻并再加熱的平板，熱軋。這里，幾乎不能識別直接軋制熱平板和再加熱之后軋制之間鋼的性能的差異。而且，再加熱溫度不特定，但是考慮到生產(chǎn)率，優(yōu)選將其調(diào)節(jié)在1,000-1,300℃的范圍內(nèi)。
至于熱軋，可以采用常規(guī)熱軋法或者將平板彼此相連并在精軋時(shí)軋制的連續(xù)熱軋法?？紤]到生產(chǎn)率和鋼板厚度的精確度，優(yōu)選控制熱軋時(shí)的拋光溫度不低于Ar3轉(zhuǎn)化溫度。
采用常規(guī)方法進(jìn)行熱軋之后的冷卻。在這種情況下，從生產(chǎn)率的角度，優(yōu)選將該冷卻溫度控制在不低于550℃。另一方面，如果冷卻溫度太高，酸漬能力受損，因此優(yōu)選將該冷卻溫度控制在不高于750℃。
就酸漬處理或冷軋?zhí)幚矶?，可以使用常?guī)方法，并且就接下來的鍍鋁處理或接下來的鍍鋁-鋅處理而言，也可以使用常規(guī)方法。即，在鍍鋁處理的情況下，鍍浴中Si濃度為5-12％是合適的，而在鍍鋁-鋅處理中，鍍浴中Zn濃度為40-50％是合適的。
這里，至于電鍍處理中的氣氛，可以使用具有非氧化爐的連續(xù)電鍍設(shè)備或者沒有非氧化爐的連續(xù)電鍍設(shè)備進(jìn)行電鍍，只要保持常規(guī)條件。因此，在生產(chǎn)本發(fā)明的產(chǎn)品時(shí)不需要特別的控制，并且因此生產(chǎn)率不受到干擾。
在上面的生產(chǎn)條件下，在電鍍之前沒有對鋼板表面進(jìn)行金屬預(yù)電鍍，但是即使使用Ni預(yù)電鍍、Fe預(yù)電鍍或其它金屬預(yù)電鍍以提高電鍍性能時(shí)，也不會產(chǎn)生特定的問題。
而且，即使當(dāng)Mg和Zn包括在鋁鍍層或者M(jìn)g包括在鋁-鋅電鍍層時(shí)，不會產(chǎn)生特定的問題并且可以制得具有類似性能的鋼板。
實(shí)施方式3下面首先解釋在實(shí)施方式3中按照本發(fā)明調(diào)節(jié)鋼組份的理由。
C元素的加入使冷卻之后的結(jié)構(gòu)由馬氏體構(gòu)成，并且確保材料質(zhì)量，并且要求其加入量不小于0.15％以保證強(qiáng)度不低于1,200MPa。另一方面，如果加入量過大，幾乎不能保證抗沖擊變形的強(qiáng)度，因此其上限定在0.55％。
Si是一種溶質(zhì)強(qiáng)化元素，并且可以相對低的成本增加鋼板的強(qiáng)度。然而，如果其加入過量，那么電鍍性能將受損，因此其上限定在0.5％。
Mn加入是為了保證在廣泛的冷卻速率范圍下的冷卻后強(qiáng)度。
當(dāng)C量大但是Mn的加入量小時(shí)，在常規(guī)冷卻速率的范圍(該范圍可以在壓制成型期間獲得)內(nèi)不能獲得馬氏體結(jié)構(gòu)，因此其強(qiáng)度幾乎不能得到保證。在鋼板厚度為1.4mm的情況下，本文引證的冷卻速率的范圍不高于500℃/秒。為了展示這種功能，要求其加入量不小于0.2％。另一方面，如果Mn量太大，不僅成本增加，而且該效果飽和。因此，其上限定在3％。
S是一種不可避免地包含并且引起可加工性受損的元素。因此，需要盡可能地降低其量。通過使其量降低至不高于0.04％，消除了可加工性的問題，并且因此確定其含量不高于0.04％。
P是一種溶質(zhì)強(qiáng)化元素，并且可以相對低的成本增加鋼板的強(qiáng)度。然而，如果其加入量增加太大，那么在熱軋或冷軋期間因脆化產(chǎn)生裂縫，并且因此其上限定在0.1％。
Al用作脫氧劑，并為了展示這種效果，要求鋼中Al含量不小于0.005％。另一方面，其加入量超過0.1％使得氧化物-體系包含物增加，并引起表面質(zhì)量降低的問題，因此其上限定在0.10％。
Cr和Mo具有在高溫加熱之后的壓制成型期間通過改變高溫加熱期間合金化鋁鍍層的狀態(tài)來改變表面裂縫的狀態(tài)的作用，并且由于它們導(dǎo)致成型產(chǎn)品的噴漆后耐腐蝕性提高因此是重要的。對于這些元素，由通過測定Cr和Mo的加入量獲得的圖2和3所示的結(jié)果，和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中高溫成型之后樣品的裸露耐腐蝕性和噴漆后耐腐蝕性，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)不得不加入Cr和Mo。這里，采用在實(shí)施例中所示的條件下測定的方法，使用取自高溫成型后經(jīng)過加工的部分的樣品來評價(jià)其裸露耐腐蝕性和噴漆后耐腐蝕性。
對于Cr和Mo中的每一種，加入過量的Cr導(dǎo)致性能問題和成本增加，并且過量的Mo使得這些效果飽和并且使成本增加。因此每一元素的上限分別定在2.0％和1.0％。
對其它組份沒有特別的規(guī)定。不可避免地包括Ni，并且如果其量在常規(guī)范圍內(nèi)，不會產(chǎn)生問題。
本發(fā)明的鋼板的制備條件沒有特別的規(guī)定，但是下面將解釋優(yōu)選的制備條件。
將具有上述組份的鋼鑄造，并將所得熱平板，直接或者在加熱之后，或者將冷卻并再加熱的平板，熱軋。這里，幾乎不能識別直接軋制熱平板和再加熱之后軋制之間鋼的性能的差異。而且，再加熱溫度不特定，但是考慮生產(chǎn)率，優(yōu)選將其調(diào)節(jié)在1,000-1,300℃的范圍內(nèi)。
至于熱軋，可以采用常規(guī)熱軋法或者將平板彼此相連并在精軋時(shí)軋制的連續(xù)熱軋法?？紤]生產(chǎn)率和鋼板厚度的精確度，優(yōu)選控制熱軋時(shí)的拋光溫度不低于Ar3轉(zhuǎn)化溫度。
采用常規(guī)方法進(jìn)行熱軋之后的冷卻。在這種情況下，從生產(chǎn)率的角度考慮，優(yōu)選將該冷卻溫度控制在不低于550℃。另一方面，如果冷卻溫度太高，酸漬能力受損，因此優(yōu)選將該冷卻溫度控制在不高于750℃。
就酸漬處理或冷軋?zhí)幚矶裕梢允褂贸Ｒ?guī)方法，并且就接下來的鍍鋁處理或接下來的鍍鋁-鋅處理而言，也可以使用常規(guī)方法。即，在鍍鋁處理的情況下，鍍浴中Si濃度為5-12％是合適的，并且在鍍鋁-鋅處理中，鍍浴中Zn濃度為40-50％是合適的。
這里，對電鍍處理中的氣氛，可以使用具有非氧化爐的連續(xù)電鍍設(shè)備或者沒有非氧化爐的連續(xù)電鍍設(shè)備進(jìn)行電鍍，只要保持常規(guī)條件。因此，在生產(chǎn)本發(fā)明的產(chǎn)品時(shí)不需要特別的控制，并且因此生產(chǎn)率不受到干擾。
在上面的生產(chǎn)條件下，在電鍍之前沒有對鋼板表面進(jìn)行金屬預(yù)電鍍，但是即使使用Ni預(yù)電鍍、Fe預(yù)電鍍或其它金屬預(yù)電鍍以提高電鍍性能時(shí)，也不會產(chǎn)生特定的問題。
而且，即使當(dāng)Mg和Zn包括在鋁鍍層或者M(jìn)g包括在鋁-鋅電鍍層時(shí)，不會產(chǎn)生特定的問題并且可以制得具有類似性能的鋼板。
實(shí)施方式4通過加熱鋁鍍層并由此將其轉(zhuǎn)變成合金層，即Fe-Al-體系鍍層，并且還通過將Al量控制在不大于35％，并由此將Fe-Al-體系鍍層轉(zhuǎn)變成Fe+Fe3Al(其中溶解有Al和Si)，這樣與那些含有Fe+Fe3Al之外的其它相的電鍍層相比，在經(jīng)受加工的部分獲得更優(yōu)異的可加工性和耐腐蝕性。
C本發(fā)明的鋼板在成型之后具有不低于1,000MPa的高強(qiáng)度，其是通過熱軋之后快速冷卻并由此將其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成主要由馬氏體組成的結(jié)構(gòu)而獲得的。為了這樣做，C含量必需不小于0.05％。另一方面，即使C含量增加至不小于0.7％，該強(qiáng)度飽和并且也趨于產(chǎn)生焊接裂縫，因此其上限定在0.7％。
除C之外的鋼組份沒有特別限制，但是推薦諸如Si、Mn、P、Al、N、Cr、Mo、Ti、Nb、B、Ni、Cu、V、Sn、Sb等的元素作為加入元素或者不可避免的雜質(zhì)元素。這些元素可以在偶爾需要時(shí)加入。實(shí)例是Mn和B在可硬化性方面有效；Cr、Ti和Mo在鋁鍍層的耐熱性方面有效；并且Ni和Cu提高耐腐蝕性。其加入的理想范圍是Mn0.5-3％、Si不高于1％、P不高于0.1％、S不高于0.1％、Al不高于0.1％、N不高于0.01％、Cr不高于2％、Mo不高于0.5％、Ti不高于0.5％、Nb不高于0.1％、B不高于0.05％、Ni不高于1％、Cu不高于1％、V不高于0.1％、Sn不高于0.1％和Sb不高于0.1％。
如上所述，鍍鋁的沉積量越小，越容易形成Fe+Fe3Al區(qū)域。在這種意義下，兩面的沉積量不大于120g/m2是理想的。
鍍鋁方法沒有特別的限制，并且可以使用熱浸鍍法、電鍍法、真空沉積法、在金屬外覆以另一金屬的方法等等。目前工業(yè)上最廣泛使用的方法是熱浸鍍法，并且經(jīng)常將Al-10％Si用于鍍浴中，其中含有Fe作為不可避免的雜質(zhì)。在這種情況下，在加熱之后Si進(jìn)入合金層并且Si量可以隨相結(jié)構(gòu)而變化。然而，F(xiàn)e+Fe3Al區(qū)域中的Si量不大于15％，并因此將該值確定為Si的上限。作為其它添加元素，推薦有Mn、Cr、Mg、Ti、Zn、Sb、Sn、Cu、Ni、Co、In、Bi、混合稀土等，并且只要電鍍層主要由Al組成，那么可以使用這些元素。加入Zn和Mg能夠有效地防止紅銹產(chǎn)生。然而，加入過量的這些元素(其蒸汽壓力高)使得產(chǎn)生含有Zn和Mg的煙霧和在表面上產(chǎn)生粉狀物質(zhì)，等等。因此，Zn的加入量不小于60％并且Mg的加入量不小于10％是不理想的。
本發(fā)明沒有特別定義鍍鋁的預(yù)處理和后處理。作為電鍍預(yù)處理，推薦預(yù)電鍍Ni、Cu、Cr或Fe等，并且這些中任意的都可以采用。作為電鍍后處理，推薦有鉻酸鹽處理、樹脂鍍層處理等等，旨在主要防止生銹和光滑，但是由于有機(jī)樹脂受熱時(shí)消失，因此它不是優(yōu)選的。至于鉻酸鹽處理，考慮目前對六價(jià)鉻的管制，優(yōu)選含有三價(jià)鉻的處理薄膜，例如電解鉻酸鹽等等。也可以使用無機(jī)體系鉻酸鹽處理以外的其它后處理。還可以預(yù)先使用氧化鋁、二氧化硅、MoS2等的處理，旨在光滑。
實(shí)施方式5在實(shí)施方式5中，將解釋對鋁-體系鍍層的組成的限制。本文所述的鋁-體系鍍層是指一種還未加熱并因此還未合金化的鍍層。
SiSi能夠有效地降低鍍鋁-體系的合金層(一種由在鍍層和鋼板之間的界面上形成的金屬間化合物構(gòu)成的層)的厚度。而且，通過加入Mg，與Si復(fù)合形成Mg2Si，有效地提高了耐腐蝕性。為了享有這些效果，其加入量不小于1％是有效的。過量加入Si使得熔點(diǎn)升高，并且當(dāng)Si單相在鍍層上結(jié)晶時(shí)，它使得耐腐蝕性受損。因此，其上限定在15％。
Mg已知Mg能夠有效地提高耐腐蝕性，特別是在鹽破壞環(huán)境下。特別是通過形成Mg2Si，釋放到環(huán)境中的效率增加并且耐腐蝕性提高。為了保證耐腐蝕性，Mg的加入量不小于0.5％。由于過量加入使得鍍浴的表面產(chǎn)生劇烈氧化并使鍍浴的熔點(diǎn)升高，因此將其加入量定在不大于10％。為了抑制鍍浴表面的氧化，加入少量Ca(不大于0.5％)是有效的，并且可以加入大致這一量的Ca。
ZnZn具有比Al或鋼更低的電勢，并且具有抑制基底鋼腐蝕的功能。當(dāng)Zn加入量不小于1％時(shí)這些效果開始出現(xiàn)，并且當(dāng)Zn量是20-60％時(shí)獲得最佳性能。然而，加入量超過60％時(shí)，耐腐蝕性大大受損。因此，Zn量的下限和其上限分別定在1％和60％。
當(dāng)實(shí)際使用本發(fā)明的鍍有鋁-體系的鋼板制備一零件時(shí)，在壓制之后用模具快速冷卻零件來進(jìn)行淬火，因此該結(jié)構(gòu)主要由馬氏體構(gòu)成。為了保證部件足夠的強(qiáng)度，測定馬氏體的百分比不小于60％體積。本文中，馬氏體的百分比是通過拋光和蝕刻樣品，之后用光學(xué)顯微鏡觀察并使用圖象分析計(jì)算得出的。
實(shí)施方式6下面描述在實(shí)施方式6中調(diào)節(jié)鋼板的組份等的原因。
本發(fā)明的鋼板在通過鋁鍍層合金化形成的金屬間化合物層和主要由馬氏體組成的基底鋼之間具有一厚度從不小于2μm至不大于鋼板厚度的十分之一的軟鐵氧體層。通常，約1-10％的Al存在于鐵氧體層中。除了Al之外，該鐵氧體相也可以含有Si。其厚度限制在不小于1μm。其原因在于，如果該軟鐵氧體層的厚度不大于上面的厚度，那么不能充分獲得該鍍層的剝落耐性。另一方面，由于該層軟，如果太厚的話，整個(gè)鋼板的強(qiáng)度受損。為此，確定其上限不大于鋼板厚度的十分之一。通常，經(jīng)常通過熱浸鍍法制得一鍍鋁鋼板，并且在這種情況下，在鋼板和鍍層之間的界面上的鋁合金體系鍍層(稱作“合金層”)趨于生長。如果該層生長過度，那么鋼板的可加工性受損，并且，因此在加入約10％的Si的鍍浴中制得該鍍鋁鋼板。在本發(fā)明中，由于是在整個(gè)鍍層受熱合金化之后趁熱加工鍍鋁鋼板，不需要在鍍浴中加入Si，但是即使加入Si也沒有特別的問題。
在本發(fā)明中，根據(jù)維氏硬度，優(yōu)選鐵氧體層的硬度不高于200。如上所述，該層起著防止硬合金層在加工期間剝離的作用。為此，優(yōu)選該層是軟的。然而，當(dāng)該層含有溶質(zhì)強(qiáng)化元素如Al、Si等時(shí)，它比常規(guī)鐵氧體層硬。
接下來，描述與本發(fā)明有關(guān)的其它組份。首先，關(guān)于鋼組份，由于本發(fā)明旨在獲得常規(guī)TRIP鋼不能獲得的高強(qiáng)度區(qū)域，并通過淬火增強(qiáng)強(qiáng)度，理想的C量不小于0.05％，優(yōu)選不小于0.1％。至于鋼中的其它元素，通常使用Si、Mn、Ti、B、Cr、Mo、Al、P、S、N等元素。Si在疲勞特性方面有效，Mn和B有利于提高可硬化性。Ti、Si、Cr、Mo和Al是在鍍鋁之后提高耐熱性的元素。
至于鋁鍍層的構(gòu)造，如上所述，鋁鍍層主要由Al組成并且可以含有Si。作為其它加入元素，推薦有Cr、Mg、Ti、Sb、Sn、Zn等，并且只要該鍍層主要由Al組成，那么它們都可使用。然而，Zn的沸點(diǎn)低，并且當(dāng)過量使用時(shí)，在加熱期間Zn在其表面上產(chǎn)生鋅粉，這樣在壓制期間引起磨損。因此，其加入量不小于60％是不理想的。
在鋁合金體系鍍層中產(chǎn)生的組分有FeAl3、Fe2Al5、Fe3Al、Fe2Al5Si等。這些相趨于以層狀方式形成多層結(jié)構(gòu)，但是這些相的結(jié)構(gòu)并不特別規(guī)則。當(dāng)其組成主要由Al和Fe構(gòu)成，并且將Si加入到鋁鍍浴中時(shí)，其含有約5-10％的Si。這些元素在所有組成中占不小于90％。而且，可以保留有少量未合金化的Al，但是只要其量小，它不影響鍍鋁鋼板的性能。
用光學(xué)顯微鏡測定鐵氧體層的厚度。通過將橫截面拋光，并且之后用約2％的nital蝕刻它，清楚地觀察到鐵氧體層的厚度。然而，存在一種幾乎不能觀察到金屬間化合物層的邊界的情況，在這種情況下，另外采用EPMA分析。這樣，由Fe和Al之間的放射強(qiáng)度的差異可以容易地鑒定鐵氧體層。它是通過測定約5個(gè)隨機(jī)部分的厚度并計(jì)算其平均值進(jìn)行鐵氧體層的厚度的測定來確定的。而且，基底鋼由主要由馬氏體組成的結(jié)構(gòu)組成，并且例如可以通過用苦味酸酒精溶液蝕刻并用光學(xué)顯微鏡觀察到該結(jié)構(gòu)。
圖7顯示了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的實(shí)例。在其界面處識別到兩層，并且根據(jù)EPMA定量分析的結(jié)果，下層是厚度為約5μm的鐵氧體層。在本文的圖7中，標(biāo)號1顯示該層由Al26.85％、Si9.83％、Fe59.92％組成；標(biāo)號2顯示組成為Al49.54％、Si3.11％、Fe44.89％；標(biāo)號3顯示組成為Al30.75％、 Si8.88％、Fe56.91％；標(biāo)號4顯示組成為Al9.59％、Si2.92％、Fe84.02％。
最后，對于涂鍍鋼板的加熱和冷卻條件，對加熱和冷卻方法沒有特別的限制。為了獲得硬化結(jié)構(gòu)，事實(shí)上冷卻速率大大影響它，并且冷卻速率不低于約30℃/秒是理想的。這取決于鋼組份，并且對于具有良好的可硬化性的鋼，主要由馬氏體組成的理想結(jié)構(gòu)甚至可以在約10℃/秒的冷卻速率下獲得，或者在另一情況下，要求冷卻速率不低于100℃/秒，這取決于鋼等級。為了獲得所需厚度的鐵氧體層，需要使加熱條件最佳化。
實(shí)施方式7下面描述在實(shí)施方式7中調(diào)節(jié)鋼板組成等的理由。
本發(fā)明是一種在成型之后具有不低于約1,000Mpa的高強(qiáng)度的高強(qiáng)度鋼板，并且其是在經(jīng)受熱軋或局部快速加熱之后，通過快速冷卻將其淬火而獲得的鋼板，這樣做，將其轉(zhuǎn)變成主要由馬氏體組成的結(jié)構(gòu)。因此，測定基底鋼的硬度不低于250。該硬度是根據(jù)維氏硬度測定的。為了獲得該硬度，C量為0.05％是理想的。至于鋼中的其它元素，沒有特別的限制，但是經(jīng)常使用元素Si、Mn、Ti、B、Cr、Mo、Al、P、S、N等。Si在疲勞特性方面有效，Mn和B有利于提高可硬化性。Ti、Si、Cr、Mo和Al是在鍍鋁之后提高耐熱性的元素。
而且，本發(fā)明鋼板在基底鋼的表面上有一主要由Al和Fe組成的鋁合金體系鍍層，并且該鋁合金體系鍍層的厚度限制在3-35μm，優(yōu)選3-18μm。如上所述，這一限制是在考慮到可焊性、噴漆后耐腐蝕性和耐熱性之間的平衡才確定的。即，當(dāng)層厚小于3μm時(shí)，不能獲得足夠的噴漆后耐腐蝕性和耐熱性。特別是在鋁鍍層中不加Si的情況下，耐熱性受損明顯。通過可點(diǎn)焊性確定其厚度的上限。當(dāng)電鍍厚度不大于35μm時(shí)，可以獲得與鍍鋅鋼板相同的可點(diǎn)焊性(電極壽命)；并且當(dāng)電鍍厚度不大于18μm時(shí)，可以獲得與熱浸合金化鍍鋅鋼板相同的可點(diǎn)焊性?？梢詫eAl3、Fe2Al5、Fe3Al、Fe2Al8Si等形成為合金層。而且，在合金化層和基底鋼之間的界面處可以經(jīng)常地識別含有Al的鐵氧體層的形成。
通常，在鍍鋁鋼板中，F(xiàn)e-Al-體系合金化層趨于生長并破壞可加工性。因此，經(jīng)常發(fā)生加入Si以抑制合金層生長并提高可加工性。在熱軋的情況下，由于鋼板是在鋁鍍層受熱并合金化至其表面之后趁熱加工的，因此不是特別需要加入Si。然而，事實(shí)上也可以加入Si。在對部分鋼板進(jìn)行快速加熱的情況下，由于在室溫下進(jìn)行加工，因此Si的加入必不可少。推薦Cr、Mg、Ti、Sb、Sn、Zn等作為鋁鍍層中的其它加入元素，并且只要該鍍層主要由Al組成，那么這些元素都可以使用。然而，Zn的沸點(diǎn)低，并且當(dāng)過量使用時(shí)，在加熱期間Zn在其表面上產(chǎn)生鋅粉，這樣在壓制期間引起磨損。因此，其加入量不小于60％是不理想的。
本發(fā)明沒有特別定義電鍍的預(yù)處理和后處理，以及壓制期間鋼板的加熱方法及其冷卻方法。作為電鍍后處理，推薦有鉻酸鹽處理、樹脂鍍層處理等等，旨在主要防止生銹和光滑，然而，至于鉻酸鹽處理，考慮目前對六價(jià)鉻的管制，優(yōu)選含有三價(jià)鉻的處理薄膜，例如電解鉻酸鹽等等?？梢允褂脴渲儗犹幚硗ǔ？梢杂行У靥岣叱尚托?，并且在成型之后將一部分鋼板快速加熱時(shí)特別有效。當(dāng)鋼板受熱然后成型時(shí)，樹脂薄膜分解，因此沒有影響。
對鍍鋁鋼板的制備方法也沒有規(guī)定?？梢允褂贸Ｒ?guī)制鋼條件和熱軋條件。經(jīng)常通過熱浸鍍法進(jìn)行鍍鋁，但是方法并不限于此，可以使用在無水溶劑中電鍍、蒸汽沉積處理等。作為電鍍之前的預(yù)處理推薦有Ni預(yù)電鍍等，并且可以采用它。
加熱或冷卻鋼板的方法也沒有特別的規(guī)定?？梢圆捎靡环N加熱裝置如電加熱、在爐中加熱、高頻加熱等。在這些裝置中，高頻加熱適合快速對部分鋼板進(jìn)行加熱。
實(shí)施方式8下面描述在實(shí)施方式8中調(diào)節(jié)鋼板組份等的理由。
如上所述，本發(fā)明是一種通過加熱之后趁熱形成鍍鋁鋼板，之后將其立即冷卻，并由此將其淬火以保證所需強(qiáng)度的工藝，并要求鋼板的組份賦予該鋼板優(yōu)異的可硬化性。為了滿足該要求，要求C量不小于0.05％，優(yōu)選不小于0.1％。至于鋼中的其它元素，經(jīng)常使用元素Si、Mn、Ti、B、Cr、Mo、Al、P、S、N等。Si在疲勞特性方面有效，Mn和B有利于提高可硬化性。Ti、Si、Cr、Mo和Al是在鍍鋁之后提高耐熱性的元素。
加熱之后在表面上可以產(chǎn)生鋁合金體系鍍層組分有FeAl3、Fe2Al5、Fe3Al、Fe2Al5Si等。這些相趨于以層狀方式形成多層結(jié)構(gòu)，但是這些相的結(jié)構(gòu)并不特別規(guī)則。當(dāng)其組成主要由Al和Fe構(gòu)成，并且將Si加入到鋁鍍浴中時(shí)，其中含有約5-10％的Si。這些元素在所有組成中占不小于90％。而且，在鍍層受熱轉(zhuǎn)變成鋁合金體系鍍層至其表面之后，才將鍍鋁鋼板經(jīng)受壓制加工。這是由于，當(dāng)Al大量留在表面上時(shí)，可焊性和噴漆后耐腐蝕性受損。
至于本發(fā)明的加熱和冷卻條件，對加熱和冷卻方法沒有特別的限制。可以使用任意一種加熱方式，例如在大氣爐中加熱、感應(yīng)加熱、電加熱等。此時(shí)的加熱速率也沒有限制。加熱速率事實(shí)上大大取決于鋼板的厚度和形狀。新近獲悉，在爐中停留時(shí)間越長，在接下來的成型期間的鍍層附著性越好。加熱溫度大致在800-1,200℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選900-1,000℃，并且重要的是保持鋼板在該溫度范圍內(nèi)持續(xù)約幾分鐘。然而，停留時(shí)間取決于溫度，并且確定該停留時(shí)間必需長于以下四個(gè)條件的時(shí)間A(800℃、13分鐘)、B(900℃、6分鐘)、C(1,050℃、1.5分鐘)和D(1,200℃、0.3分鐘)。
然而，較長的停留時(shí)間使得壓制成型時(shí)的生產(chǎn)率受損。通過在950℃下加熱5-8分鐘可以獲得實(shí)際上足夠的鍍層附著性，這一條件是作為折衷點(diǎn)而確定的。硬化結(jié)構(gòu)實(shí)際上大大受到冷卻速率的影響，并且為了獲得所述硬化結(jié)構(gòu)，要求冷卻速率不低于10℃/秒。這取決于鋼組份，并且在為具有良好可硬化性的鋼板的情況下，即使在約10℃/秒的冷卻速率下也可以獲得主要由馬氏體組成的所需結(jié)構(gòu)，或者在另一情況下，根據(jù)鋼等級要求冷卻速率為約30℃/秒。
接下來，以實(shí)施例為基礎(chǔ)詳細(xì)解釋本發(fā)明。
實(shí)施例1對作為物料的酸漬鋼板(厚1.8mm)和冷軋鋼板(厚1.2mm)(具有表1所示的鋼組成并通過常規(guī)熱軋和冷軋法制得)施加熱浸鍍鋁。表1中的第1、3、5、7和9號是冷軋鋼板，其它的是熱軋鋼板。在熱浸鍍鋁時(shí)，使用非氧化爐還原爐型的管線，在浸鍍之后采用氣體擦去法(gas wiping method)將電鍍的沉積量調(diào)整至每面40g/m2，并且在此之后，將鋼板冷卻并經(jīng)受零鋅花(zero-spangle)處理。此時(shí)的鍍浴組成是Al-10％Si-2％Fe。鍍浴中的Fe是電鍍設(shè)備和鍍浴中的鋼板不可避免地提供的組份。鍍層外觀良好，沒有未電鍍?nèi)毕莸取Ｔu價(jià)由此制得的熱浸鍍鋁鋼板的可硬化性和耐熱性。評價(jià)方法示于下。
作為實(shí)際的合金化的方法，將鍍鋁鋼板在950℃下加熱30分鐘，之后冷卻，同時(shí)在氮?dú)猸h(huán)境下將其插入由鋼制成的模具之間。冷卻速率是100℃/秒。肉眼評價(jià)鋼板鍍層的剝落。另外，施加100g載荷下測定鋼板橫截面的維氏硬度。之后，將鋼板經(jīng)受常用于鍍鋁的化學(xué)處理，并鍍鋅，涂布厚度為20μm的陽離子電沉積漆(Nippon Paint Co.，Ltd.；powernix 110)，烘焙，并在切出十字形狀之后經(jīng)受20天的噴鹽試驗(yàn)(JIS-Z2371)，并測定十字形切割部分的腐蝕深度。這里，十字形切割的深度是約50μm。因此，由記錄值減去50μm得到的值是真正的腐蝕深度。而且，為了獲得Fe-Al金屬間化合物中的Mn和Cr的濃度，淬火之后，在從表面到5μm深的區(qū)域的橫截面的5個(gè)經(jīng)拋光的部分，使用EPMA通過定量分析一樣品來測定Mn和Cr的量。評價(jià)結(jié)果示于表2。
耐熱性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)○沒有剝落△從邊緣部分剝落×產(chǎn)生剝落噴漆后耐腐蝕性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)○腐蝕深度不大于80μm×腐蝕深度大于80μm(每一值包括十字形切割的深度。)
表1

注1)Ti*Ti+0.5Mn+Cr+0.5Mo表2

當(dāng)C量過低時(shí)，如第9個(gè)鋼板，其強(qiáng)度降低。一般說來，通過將維氏硬度乘以3得到接近材料強(qiáng)度的值(MPa)，并且在這種情況下，獲得最多僅僅600Mpa級別的強(qiáng)度。當(dāng)對淬火有效的元素(例如Mn、B等)的加入量小時(shí)，如第10號鋼板，即使C量大也不能獲得淬火效果，并且該強(qiáng)度在一定程度上趨于受損。而且，在Ti*Ti+0.5×Mn+Cr+0.5×Mo的值小的情況下，如第11號鋼板，加熱之后鍍層剝離并且耐熱性在一定程度上趨于受損。在第1-8號鋼板中，其中這些元素在鋼中的加入量得到適當(dāng)控制，強(qiáng)度、耐熱性和噴漆后耐腐蝕性都顯示出良好的結(jié)果。
接下來，表1中本實(shí)施例的第7號鋼板在主要含有Al-10％Si-2％Fe并且其中加入Mn和Cr的鍍浴中電鍍。電鍍的沉積量是每一面60g/m2，并且獲得良好的電鍍外觀。在加熱之后將鋼板用模具在900℃下淬火2分鐘。冷卻速率是約100℃/秒。此時(shí)鍍浴中的Mn和Cr的量和評價(jià)結(jié)果示于表3。當(dāng)金屬間化合物中的Mn和Cr的量小時(shí)，如第1號鋼板，噴漆后耐腐蝕性差，但是隨著鍍浴中Mn和Cr的加入量增加，其耐腐蝕性提高。此時(shí)金屬間化合物內(nèi)Mn和Cr的量與噴漆后耐腐蝕性的關(guān)系示于圖3。應(yīng)理解的是噴漆后耐腐蝕性隨Mn和Cr的量增加而提高。
表3

實(shí)施例2將表4中所示具有不同化學(xué)組成的鋼鑄造，再次加熱至1,050-1,250℃的溫度，之后熱軋、酸漬、冷軋、退火、經(jīng)受電鍍處理(鍍鋁或者鍍鋁-鋅鍍″Galvalium″)，之后以0.8％的收縮率(reductionrate)經(jīng)受回火軋。而且，作為整個(gè)合金化過程，將這些鋼板加熱至900-1,000℃的溫度，在該溫度下保持5分鐘，之后用室溫的模具進(jìn)行壓制成型，然后調(diào)查其性能。對物料性能的測定是通過從軋制時(shí)快速冷卻的部分切取樣品，并對其施加抗拉試驗(yàn)來進(jìn)行的。該試驗(yàn)是按照J(rèn)IS-Z2201將樣品切割成5個(gè)試驗(yàn)片，并按照J(rèn)IS-Z2241中所述的測定方法進(jìn)行的。評價(jià)結(jié)果示于表5。
表4

表5

從壓制成型期間經(jīng)過加工的部分切取樣品，并評價(jià)作為高溫成型之后的表面性能的裸露耐腐蝕性和噴漆后耐腐蝕性。通過使樣品經(jīng)受濕罐試驗(yàn)(相對濕度95％，溫度40℃)持續(xù)3天來評價(jià)裸露耐腐蝕性；在樣品上切出十字形切痕，然后通過使樣品經(jīng)受持續(xù)30天的噴鹽試驗(yàn)(JIS-Z2134)來評價(jià)噴漆后耐腐蝕性。采用陽離子電沉積漆作為這種情況下的噴漆，并且噴漆厚度是15μm。從其外觀判斷其裸露耐腐蝕性，并使用標(biāo)記○或×來標(biāo)記，其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是×代表發(fā)生紅銹，○代表沒有紅銹。同樣，從其外觀判斷噴漆后耐腐蝕性，并使用標(biāo)記○、△或×來標(biāo)記，其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是○代表起凸不大于2mm，△代表起凸大于2mm但不大于4mm，并且×代表起凸大于4mm。第1-7號鋼是組份在本發(fā)明所述范圍內(nèi)的鋼，并且在本發(fā)明所述范圍內(nèi)的條件下生產(chǎn)的所有鋼板在高溫成型之后可以保證高強(qiáng)度，而且，在裸露耐腐蝕性和噴漆后耐腐蝕性方面都沒有問題。這里，在第7號鋼的情況下，還顯示了在這些條件(退火溫度得自本發(fā)明所述的范圍)下制得的鋼板的結(jié)果，并且，在這種情況下，由于鋼板強(qiáng)度太高，因此沒有評價(jià)這些性能。在第8和9號鋼的情況下，鋼板組成偏離本發(fā)明所述的范圍內(nèi)。結(jié)果，在第8號鋼的情況下，高溫成型之后的強(qiáng)度(為本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo))低，并且在為第9號鋼的情況下，無法保證裸露耐腐蝕性和噴漆后耐腐蝕性。
實(shí)施例3將表6中所示具有不同化學(xué)組成的鋼鑄造，再次加熱至1,050-1,250℃的溫度，之后熱軋、酸漬、冷軋、退火、經(jīng)受電鍍處理(鍍鋁或者鍍鋁-鋅)，之后以0.8％的收縮率經(jīng)受回火軋。而且，作為整個(gè)合金化過程，將這些鋼板加熱至900-1,000℃的溫度，在該溫度下保持5分鐘，之后用室溫的模具進(jìn)行壓制成型，然后調(diào)查其性能。對物料性能的測定是通過從軋制時(shí)快速冷卻的部分切取樣品，并對其施加抗拉試驗(yàn)進(jìn)行的。該試驗(yàn)是按照J(rèn)IS-Z2201將樣品切割成5個(gè)試驗(yàn)片并按照J(rèn)IS-Z2241中所述的測定方法進(jìn)行的。評價(jià)結(jié)果示于表7。
表6

表7

從壓制成型期間經(jīng)受加工的部分切取樣品，并在高溫成型之后評價(jià)作為表面性能的裸露耐腐蝕性和噴漆后耐腐蝕性。通過使樣品經(jīng)受持續(xù)3天的濕罐試驗(yàn)(相對濕度95％，溫度40℃)來評價(jià)裸露耐腐蝕性；在樣品上切出十字形切痕，然后通過使樣品經(jīng)受持續(xù)30天的噴鹽試驗(yàn)(JIS-Z2134)來評價(jià)噴漆后耐腐蝕性。采用陽離子電沉積漆作為這種情況下的噴漆，并且噴漆厚度是15μm。從其外觀判斷其裸露耐腐蝕性，使用標(biāo)記○或×標(biāo)記，其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是×代表發(fā)生紅銹，○代表沒有紅銹。同樣，從其外觀判斷噴漆后耐腐蝕性，使用標(biāo)記○、△或×標(biāo)記，其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是○代表起凸不大于2mm，△代表起凸大于2mm但不大于4mm，并且×代表起凸大于4mm。第1-9號鋼是組份在本發(fā)明所述范圍內(nèi)的鋼，并且在本發(fā)明所述范圍內(nèi)的條件下生產(chǎn)的所有鋼板在高溫成型之后可以保證高強(qiáng)度，而且，在裸露耐腐蝕性和噴漆后耐腐蝕性方面都沒有問題。在第10號鋼的情況下，鋼板組成偏離本發(fā)明所述的范圍，并因此無法保證裸露耐腐蝕性和噴漆后耐腐蝕性。
實(shí)施例4對作為物料的酸漬鋼板(厚1.8mm)和冷軋鋼板(厚1.2mm)(具有表8所示的鋼組成并通過常規(guī)熱軋和冷軋法制得)施加熱浸鍍鋁。表8中的第1、3、5和7號是冷軋鋼板，其它的是熱軋鋼板。在熱浸鍍鋁時(shí)，使用非氧化爐還原爐型的管線，在電鍍之后通過氣體擦去法將電鍍的沉積量調(diào)整至兩個(gè)面都是80g/m2，并且在此之后，將鋼板冷卻并經(jīng)受零鋅花處理。此時(shí)的鍍浴組成是Al-10％Si-2％Fe。鍍浴中的Fe是電鍍設(shè)備和鍍浴中的鋼板不可避免地提供的組份。電鍍外觀良好，沒有未電鍍?nèi)毕莸?。性能示于?。
評價(jià)由此制得的熱浸鍍鋁鋼板的可硬化性和可加工性?？杉庸ば允峭ㄟ^如下評價(jià)的作為實(shí)際合金化的方法，將鍍鋁鋼板在大氣中950℃下加熱10分鐘，之后冷卻，同時(shí)將其插入由鋼制成的模具之間(冷卻速率約30℃/秒)，將其冷卻至室溫，之后使其經(jīng)受沖擊試驗(yàn)。而且，施加100g載荷下測定鋼板橫截面的維氏硬度。
可加工性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)○沒有剝落△產(chǎn)生裂縫×產(chǎn)生粉狀剝落表8

表9

當(dāng)C量相對低時(shí)，如第8號鋼中的，其強(qiáng)度也相對低。一般說來，通過將維氏硬度乘以3得到接近材料拉伸強(qiáng)度的值(MPa)，并且在這種情況下，獲得最多僅僅600Mpa級別的強(qiáng)度。在為第1-7號鋼的情況下，強(qiáng)度和可加工性都顯示良好的結(jié)果。使用EPMA定量分析這種情況下Fe-Al鍍層中Al的量，并且該值是約15％。這里，該值是通過在從表面到10μm深的范圍內(nèi)分析淬火后樣品橫截面的5個(gè)部分并將該分析數(shù)據(jù)平均獲得的。
接下來，表8中本實(shí)施例的第1號鋼板用主要由Al-10％Si-2％Fe組成的金屬電鍍，并且電鍍的沉積量是每一面都在60g/m2到200g/m2之間。將由此獲得的樣品在大氣中950℃下加熱，同時(shí)改變停留時(shí)間，用沖擊試驗(yàn)評價(jià)其可加工性，并通過實(shí)施例4的第1項(xiàng)中所述的方法測定Fe-Al鍍層中Al的量。如表10中所示，其可加工性取決于Fe-Al鍍層中Al的量，并且當(dāng)Al的量不大于35％時(shí)，獲得良好的可加工性。而且，F(xiàn)e-Al鍍層中Al的量取決于沉積量和停留時(shí)間，并且可以理解為沉積量越小并且停留時(shí)間越長，擴(kuò)散進(jìn)行越充分，并且Fe-Al鍍層中Al的量越少。
表10

實(shí)施例5對作為物料的酸漬鋼板(厚1.8mm)和冷軋鋼板(厚1.2mm)(具有表11所示的鋼組成并通過常規(guī)熱軋和冷軋法制得)施加熱浸鍍Al-Si-Mg。表11中的A、C、E和G號是冷軋鋼板，其它的是熱軋鋼板。在熱浸鍍鋁時(shí)，使用非氧化爐還原爐型的管線，在電鍍之后通過氣體擦去法將電鍍的沉積量調(diào)整至每面40g/m2，并且在此之后，將鋼板冷卻并經(jīng)受零鋅花處理。此時(shí)的鍍浴組成是Al-8％Si-6％Mg-1％Fe-0.1％Ca。鍍浴中的Fe是電鍍設(shè)備和鍍浴中的鋼板不可避免地提供的組份。電鍍外觀顯示閃爍圖案并且良好，沒有未電鍍?nèi)毕莸?。這種情況下的制備條件示于表12。
評價(jià)由此制得的熱浸鍍鋼板的可硬化性和耐腐蝕性。下面描述評價(jià)方法。作為實(shí)際合金化方法，將該熱浸鍍鋼板經(jīng)受5％拉伸應(yīng)力，然后在950℃下加熱5分鐘，之后冷卻，同時(shí)將其插入鋼板之間。冷卻速率是約30℃/秒。肉眼觀察冷卻之后的樣品以評價(jià)其耐熱性。然后，通過使樣品經(jīng)受持續(xù)3天的濕罐試驗(yàn)(相對濕度95％，溫度40℃)來評價(jià)裸露耐腐蝕性；在樣品上切出十字形切痕，然后通過使樣品經(jīng)受持續(xù)30天的噴鹽試驗(yàn)(JIS-Z2134)來評價(jià)噴漆后耐腐蝕性。采用陽離子電沉積漆作為這種情況下的噴漆并且噴漆厚度是15μm。而且，通過施加100 g載荷測定鋼板的維氏硬度。
耐熱性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)○良好△在表面上產(chǎn)生裂縫狀圖案×產(chǎn)生紅垢(red scales)裸露耐腐蝕性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)○良好△產(chǎn)生紅銹噴漆后耐腐蝕性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
◎油漆起凸不大于1mm○油漆起凸不大于2mm△油漆起凸2-4mm×油漆起凸大于4mm表11

表12

當(dāng)C量太小時(shí)，如第7號鋼板中的，不能獲得足夠的強(qiáng)度。一般說來，通過將維氏硬度乘以3得到接近材料強(qiáng)度的值(MPa)，并且在這種情況下，獲得最多僅僅800Mpa級別的強(qiáng)度。當(dāng)對淬火有效的元素如Mn、B等的量小時(shí)，如第8號鋼板，即使C量大也不能獲得淬火效果。在為第1-6號鋼板的情況下，其中這些鋼中加入的元素量適當(dāng)控制，在為Mn-B-體系或Mo-Cr-Ni-體系的情況下，強(qiáng)度和耐腐蝕性都顯示良好的結(jié)果。
然后，使用表11中的鋼E，隨著熱浸鍍管線的鍍浴組成的變化來研究鍍層組成與涂鍍鋼板性能之間的關(guān)系。鍍層組成與鍍后的性能之間的關(guān)系匯總于表13。這里，每一種情況下的維氏硬度在470-510的范圍內(nèi)。
在為第8號鋼板(屬于Mg-Zn-體系)的情況下，耐腐蝕性差。另一方面，第4-7號鋼板(屬于Si-Mg-體系)顯示優(yōu)異的耐腐蝕性。同樣，第1-3號鋼板(屬于Si-Mg-Zn-體系)顯示優(yōu)異的耐腐蝕性。
表13

實(shí)施例6對作為物料的冷軋鋼板(厚1.2mm)(具有表14所示的鋼組成并通過常規(guī)熱軋和冷軋法制得)施加熱浸鍍鋁。在熱浸鍍鋁時(shí)，使用非氧化爐還原爐型的管線，在電鍍之后通過氣體擦去法將電鍍的沉積量調(diào)整至每一面都是60g/m2，并且在此之后，將鋼板冷卻并經(jīng)受零閃爍處理。此時(shí)的鍍浴組成是Al-10％Si-2％Fe。鍍浴中的Fe是電鍍設(shè)備和鍍浴中的鋼板不可避免地提供的組份。電鍍外觀良好，沒有未電鍍?nèi)毕莸取⒂纱酥频玫腻冧X鋼板加熱至950℃，并以實(shí)際合金化方法評價(jià)空氣冷卻期間鍍層的可加工性(剝落耐性)。
此時(shí)，通過改變加熱時(shí)間和加熱方式改變鐵氧體層的厚度。通過沖擊試驗(yàn)進(jìn)行加工，隨著冷卻期間加工溫度的變化肉眼判斷剝落狀態(tài)，并且在不發(fā)生鍍層剝落的最低溫度下評價(jià)鍍層的可加工性。這里，在為該鋼的情況下，即使在10℃/秒的冷卻速率下可硬化性依然良好，并且即使在空氣冷卻的情況下仍獲得主要由馬氏體組成的結(jié)構(gòu)。圖8顯示了中間鐵氧體層的厚度與這種情況下可以獲得良好加工的最低溫度之間的關(guān)系。
如圖8所示，應(yīng)理解，當(dāng)鐵氧體層的厚度不小于2μm，優(yōu)選不小于4μm時(shí)，鍍層的剝落耐性提高。當(dāng)鐵氧體層的厚度是約0.5μm時(shí)，即使在800℃下加工也觀察到鍍層的粉狀剝落。而且，作為實(shí)際合金化方法，鍍層的可加工性取決于電鍍的沉積量。盡管鐵氧體層的厚度是2μm，當(dāng)每一面的沉積量是30g/m2時(shí)，獲得良好加工的最低溫度是約500℃。而且，通過用光學(xué)顯微鏡觀察和接下來的圖象分析來分析此時(shí)基底鋼的結(jié)構(gòu)，并且在所有情況下不小于80％的結(jié)構(gòu)由馬氏體組成。
表14

實(shí)施例7對作為物料的酸漬鋼板(厚1.8mm)和冷軋鋼板(厚1.2mm)(具有表15所示的鋼組成并通過常規(guī)熱軋和冷軋法制得)施加熱浸鍍鋁。表15中的第1、3和5號是冷軋鋼板，其它的是熱軋鋼板。在熱浸鍍鋁時(shí)，使用非氧化爐還原爐型的管線，在電鍍之后通過氣體擦去法將電鍍的沉積量調(diào)整至每個(gè)面都是60g/m2，并且在此之后，將鋼板冷卻并經(jīng)受零閃爍處理。此時(shí)的鍍浴組成是Al-10％Si-2％Fe。電鍍外觀良好，沒有未電鍍?nèi)毕莸取Ｗ鳛閷?shí)際合金化方法，將由此制得的熱浸鍍鋁鋼板加熱至950℃，通過水冷模具冷卻，在溫度達(dá)到約600℃時(shí)經(jīng)受壓制成型。肉眼判斷在經(jīng)過彎曲加工的部分的電鍍層的剝落狀態(tài)，所有鋼板都沒有觀察到電鍍層剝落。此時(shí)，鐵氧體層的厚度是10-20μm，并且在所有基底鋼中的馬氏體百分比不小于80％。這里，冷卻速率是約150℃/秒。
表15

實(shí)施例8對作為物料的冷軋鋼板(厚1.2mm)(具有表16所示的鋼組成并通過常規(guī)熱軋和冷軋法制得)施加熱浸鍍鋁。在熱浸鍍鋁時(shí)，使用非氧化爐還原爐型的管線，在電鍍之后通過氣體擦去法將電鍍的沉積量調(diào)整至每一面都是30-80g/m2，并且在此之后，將鋼板冷卻并經(jīng)受零閃爍處理。此時(shí)的鍍浴組成是Al-10％Si-2％Fe。鍍浴中的Fe是電鍍設(shè)備和鍍浴中的鋼板不可避免地提供的組份。電鍍外觀良好，沒有未電鍍?nèi)毕莸取Ｔu價(jià)由此制得的鍍鋁鋼板的淬火之后的硬度、金屬間化合物的厚度、可焊性、耐熱性和噴漆后耐腐蝕性。作為實(shí)際合金化方法，通過將鋼板在大氣中950℃下加熱0.5-20分鐘進(jìn)行淬火，之后在平板狀態(tài)下用模具將該鋼板壓制并將其冷卻。此時(shí)，冷卻速度是約300℃/秒。這樣做，通過改變沉積量和加熱時(shí)間獲得具有不同厚度的合金層以及合金化至表面的淬火鋼板。這里，所有鋼板的外觀幾乎均勻。并且這些性能的評價(jià)方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)顯示如下。
表16
在鋼板的橫截面的中心部分通過賦予100g載荷測定維氏硬度。
通過使用顯微鏡觀察鋼板的橫截面，然后用2％nitral蝕刻它，之后用EPMA分析該結(jié)構(gòu)來測定金屬間化合物的厚度。一個(gè)分析實(shí)例示于圖9。標(biāo)號1顯示具有如下組成的層Al26.85％、Si9.83％、Fe59.92％；標(biāo)號2顯示具有如下組成的層Al49.54％、Si3.11％、Fe44.87％；標(biāo)號3顯示具有如下組成的層Al30.75％、Si8.88％、Fe56.91％；和標(biāo)號4顯示具有如下組成的層Al9.59％、Si2.92％、Fe84.02％。
在以下條件下評價(jià)可點(diǎn)焊性電極由分散有銅的氧化鋁制成并具有6φ-40R電極頭的Dome電極，壓力600kgf，焊接電流10kA，焊接時(shí)間12個(gè)周期(60Hz)。
評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)○大于2,000個(gè)周期的連續(xù)點(diǎn)焊
△1,200-2,000個(gè)周期的連續(xù)點(diǎn)焊×小于1,200個(gè)周期的連續(xù)點(diǎn)焊[噴漆后耐腐蝕性]在化學(xué)處理液(常用于鋼板的鍍鋁和鍍鋅)中將一鋼板經(jīng)受約2分鐘的化學(xué)處理，然后涂布厚度為20μm的陽離子電沉積漆，在140℃下烘烤20分鐘，在切出十字形切痕之后經(jīng)受20天的噴鹽試驗(yàn)，并根據(jù)十字形切痕部分的腐蝕深度判斷噴漆后耐腐蝕性。此處用切割機(jī)切出的十字形切痕的深度是約50μm。因此，由測定值減去50μm獲得的值是真正的腐蝕深度。
評價(jià)結(jié)果匯總于表17。
評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)○腐蝕深度不大于80μm×腐蝕深度大于80μm表17

如表17所示，當(dāng)合金層的厚度小時(shí)，鋼板趨于具有優(yōu)異的可點(diǎn)焊性，但是噴漆后耐腐蝕性較差。當(dāng)該厚度太薄時(shí)，如第1號鋼板，該鋼板具有較差的噴漆后耐腐蝕性，并且當(dāng)該厚度太厚時(shí)，如第7號鋼板，該鋼板具有較差的可點(diǎn)焊性。同樣，在為第5和6號鋼板的情況下，鋼板趨于具有較差的可點(diǎn)焊性。因此，當(dāng)認(rèn)為可點(diǎn)焊性重要時(shí)，使合金層的厚度相對薄些是較理想的。
實(shí)施例9將表18中顯示的鋼所制得的鋼板用主要由Al-10％Si-2％Fe組成的金屬電鍍，并且觀察到良好的電鍍外觀。測定在與實(shí)施例7的第1項(xiàng)相同條件下淬火之后的合金層的厚度，這些值在8-15μm的范圍內(nèi)。對于這些鋼板，評價(jià)與實(shí)施例7的第1項(xiàng)相同的評價(jià)項(xiàng)。結(jié)果，所有鋼板獲得相當(dāng)于實(shí)施例1的評價(jià)等級○的評價(jià)結(jié)果，并且顯示良好的可焊性和良好的噴漆后耐腐蝕性。
表18

實(shí)施例10對作為物料的冷軋鋼板(厚1.2mm)(具有表19所示的鋼組成并通過常規(guī)熱軋和冷軋法制得)施加熱浸鍍鋁。在熱浸鍍鋁時(shí)，使用非氧化爐還原爐型的管線，在電鍍之后通過氣體擦去法將電鍍的沉積量調(diào)整至每一面都是60g/m2，并且在此之后，將鋼板冷卻并經(jīng)受零閃爍處理。此時(shí)的鍍浴組成是Al-10％Si-2％Fe。鍍浴中的Fe是電鍍設(shè)備和鍍浴中的鋼板不可避免地提供的組份。電鍍外觀良好，沒有未電鍍?nèi)毕莸?。將由此制得的熱浸鍍鋁鋼板在大氣中加熱，然后保持在不同溫度下，并形成圖10所示的形狀。此時(shí)，用水冷模具將這些鋼板冷卻。加熱速率是約5-10℃/秒，而冷卻速率各部分不盡相同，在冷卻速率高的部分其約為100℃/秒，在冷卻速率低的部分其約為20℃/秒。評價(jià)此時(shí)電鍍層的可加工性(剝落耐性)。在壓制表面上以條狀或點(diǎn)狀形成電鍍層剝落。在表20中顯示了加熱條件和電鍍層的剝落狀態(tài)之間的關(guān)系。另外，本發(fā)明的加熱條件示于圖11。
表19

表20

附著性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)○電鍍層沒有剝落△在部分電鍍層產(chǎn)生裂縫×電鍍層發(fā)生剝落如表20所示，對于實(shí)際的合金化過程，如果溫度低至800℃，即使加熱20分鐘，也難以達(dá)到理想的附著性。而當(dāng)加熱溫度升高時(shí)，停留時(shí)間不大于10分鐘便獲得良好的附著性。對于實(shí)際的合金化過程，當(dāng)在900℃下停留時(shí)間為5分鐘，或者在1,000℃下停留時(shí)間為2分鐘時(shí)，附著性仍然不足。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明提供了一種形成高強(qiáng)度汽車零件的熱軋方法，并且大大有利于在未來減輕汽車的重量。
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于在該鋼板的表面上具有Fe-Al-體系鍍層，該鍍層中含有總量大于0.1％的Mn和Cr。
2.一種具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于在該鋼板的表面上具有Fe-Al-體系鍍層，以質(zhì)量計(jì)，該鍍層中含有總量大于0.1％的Mn和Cr，以質(zhì)量計(jì)，該鋼板含有C0.05-0.7％、Si0.05-1％、Mn0.5-3％、P不高于0.1％、S不高于0.1％和Al不高于0.2％，此外還含有一種或多種選自以下的元素Ti0.01-0.8％、Cr不高于3％和Mo不高于1％，以便滿足以下表達(dá)式1Ti+0.5×Mn+Cr+0.5×Mo＞0.4 ...1
3.如權(quán)利要求2的具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量計(jì)，該鋼還含有一種或多種選自以下的元素N不高于0.1％、Nb不高于0.1％、V不高于0.1％、Ni不高于1％、Cu不高于1％、B0.0003-0.03％、Sn不高于0.1％和Sb不高于0.1％。
4.如權(quán)利要求1的具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于，以質(zhì)量計(jì)，該鋼含有C0.15-0.55％、Si不高于0.5％、Mn0.2-3％、P不高于0.1％、S不高于0.04％、Al0.01-0.1％和N不高于0.01％，并且還含有一種或多種選自以下的元素B0.0002-0.0050％、Ti0.01-0.8％、Cr不高于2％、Mo不高于1％、Ni不高于1％、Cu不高于0.5％和Sn不高于0.2％。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于所述Fe-Al-體系鍍層還含有1-20％的Si。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的用于高強(qiáng)度汽車部件的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于Fe-Al-體系鍍層中的Al濃度不高于35重量％。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于所述Fe-Al-體系鍍層還含有Zn1-50％和Mg0.1-10％中的一種或兩種。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的具有優(yōu)異的耐熱性和噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于所述Fe-Al-體系鍍層的厚度是3-35μm。
9.一種用于高強(qiáng)度汽車部件的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于其具有鋼板表面上的主要由Fe-Al組成的鍍層；在該鍍層下面的厚度從不小于2μm至不高于鋼板厚度的十分之一的鐵氧體層；和在該鐵氧體層下面的主要由馬氏體組成的基底鋼。
10.如權(quán)利要求9的用于高強(qiáng)度汽車部件的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于鋼板表面上的鋁合金體系鍍層和金屬間化合物層下面的鐵氧體層中含有Si。
11.如權(quán)利要求9或10的用于高強(qiáng)度汽車部件的鍍有鋁合金體系的鋼板，其特征在于所述鐵氧體相的硬度不高于200。
12.一種壓制成型的高強(qiáng)度汽車零件，其至少一部分是由如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)的鋼制成的。
13.如權(quán)利要求12的高強(qiáng)度汽車零件，其特征在于在其表面的至少一部分上具有厚度為1-200μm的鍍膜。
14.一種高強(qiáng)度汽車部件的熱軋方法，其中，在采用熱壓方法制備該汽車部件時(shí)，所用鋼板是用主要由Al組成的金屬電鍍含有不小于0.05重量％的C作為鋼組分的鋼而制得的，該部件是在比以下A、B、C和D條件的時(shí)間更長的加熱條件下加熱之后通過壓制成型形成的，并且該部件的至少一部分在不低于10℃/秒的冷卻速率下冷卻A(800℃，13分鐘)、B(900℃，6分鐘)、C(1,050℃，1.5分鐘)、D(1,200℃，0.3分鐘)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制備高強(qiáng)度汽車部件(具體地說，一種需要高強(qiáng)度的零件，例如汽車的底盤組件)的熱壓方法。更具體地說，本發(fā)明提供了一種適用于高溫成型(熱成型)的鍍鋁鋼板或鍍鋁－鋅鋼板，其中在高溫成型之后獲得高強(qiáng)度，本發(fā)明還提供了這種鋼板的制備方法。另外，本發(fā)明提供了一種熱浸鍍鋁鋼板，它抑制了在壓制成型期間電鍍層的合金化反應(yīng)并具有漂亮的外觀，本發(fā)明還提供了一種具有優(yōu)異的噴漆后耐腐蝕性的熱壓用的鍍有鋁－體系的鋼板。具體地說，本發(fā)明是一種具有優(yōu)異的耐熱性和優(yōu)異的噴漆后耐腐蝕性的高強(qiáng)度的鍍有鋁體系的鋼板，其特征在于在該鋼板的表面上具有Fe－Al－體系鍍層，以質(zhì)量計(jì)，該鍍層中含有總量大于0.1％的Mn和Cr，以質(zhì)量計(jì)，該鋼板含有C0.05－0.7％、Si0.05－1％、Mn0.5－3％、P不大于0.1％、S不大于0.1％和Al不大于0.2％，此外還含有一種或多種選自以下的元素Ti0.01－0.8％、Cr不大于3％和Mo不大于1％，以便滿足以下表達(dá)式1Ti+0.5×Mn+Cr+0.5×Mo＞0.4...1。
文檔編號C23C2/12GK1531604SQ0281203
公開日2004年9月22日 申請日期2002年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月15日
發(fā)明者末廣正芳, 真木純, 布田雅裕, 宮腰壽拓, 高田良久, 江口晴彥, 伊崎輝明, 楠見和久, 久, 彥, 拓, 明, 裕 申請人:新日本制鐵株式會社