本發(fā)明涉及生產(chǎn)具有權(quán)利要求1的特征的硬化的、腐蝕保護(hù)的元件的方法。

背景技術(shù)：
已知特別是在汽車中使用了由鋼板組成的所謂的壓力硬化元件。由鋼板組成的這些壓力硬化元件是特別用作車身區(qū)域中的安全元件的高強(qiáng)度元件。關(guān)于這一點(diǎn)，這些高強(qiáng)度鋼元件的使用使得可以相對于正常強(qiáng)度的鋼減少材料密度并且實(shí)現(xiàn)低車身重量。在壓力硬化中，對于制造這樣的元件基本上有兩種可能。它們被分為所謂的直接和間接的方法。在直接的方法中，鋼板坯被加熱至比所謂的奧氏體化溫度更高的溫度，并且如果需要的話，保持在這一溫度直到達(dá)到所期望的奧氏體化程度。之后，這一加熱的坯被轉(zhuǎn)移至成型模具并且在這一成型模具中以一步成型工藝成形為成品元件并且在進(jìn)行這一步時(shí)借助于冷卻的成型模具以比臨界硬化速度更高的速度同時(shí)冷卻。這樣產(chǎn)生了硬化的元件。在間接的方法中，首先，可能以多步驟成型工藝，將元件成型直到其幾乎完全完成。這一所形成的元件之后同樣加熱至比奧氏體化溫度更高的問題并且如果需要保持在這一溫度一段所期望的、必需的時(shí)間。之后將加熱的元件轉(zhuǎn)移并且插入已經(jīng)具有元件尺寸或元件的最終尺寸的成型模具中，如果需要考慮到預(yù)先成型的元件的熱膨脹。在具體的冷卻模具結(jié)束后，預(yù)先成型的元件由此在這一模具中以比臨界硬化速度更高的速度冷卻并由此被硬化。關(guān)于這一點(diǎn)，直接方法某種程度上更容易實(shí)現(xiàn)，但是僅允許實(shí)際上可通過一步成型工藝生產(chǎn)的形狀，即相對簡單的板形。間接工藝某種程度上更復(fù)雜，但是同樣能夠產(chǎn)生更復(fù)雜的形狀。除了壓力硬化元件的需要，同樣產(chǎn)生了生產(chǎn)這樣的不采用未涂層的鋼板而是提供具有腐蝕保護(hù)層的這些元件的需要。在汽車領(lǐng)域，腐蝕保護(hù)層可由相當(dāng)少使用的鋁或鋁合金或明顯更頻繁使用的鋅基涂層組成。關(guān)于這一點(diǎn)，鋅具有不僅提供類似鋁的屏蔽保護(hù)層還提供陰極腐蝕保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。此外，鋅涂層的壓力硬化元件更適于車身的整體腐蝕保護(hù)概念，因?yàn)樵谥圃旒夹g(shù)中，它們通常被整體鍍鋁。就此而言，減少或消除接觸腐蝕是可能的。但是兩種方法可包括已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中討論過的缺點(diǎn)。在直接的方法即具有鋅涂層的壓力硬化鋼的熱成型中，在材料中出現(xiàn)微裂縫（10μm至100μm）或者甚至宏觀裂縫；微裂縫出現(xiàn)在涂層中而宏觀裂縫甚至延伸通過板的整個(gè)橫截面。具有宏觀裂縫的這種元件不適于進(jìn)一步使用。在間接的工藝即具有隨后的硬化和保持成型的冷成型中，涂層中的微裂縫也可出現(xiàn)，其同樣是不期望的，但是遠(yuǎn)不是明顯的。迄今為止—除了在亞洲生產(chǎn)的一個(gè)元件—鋅涂層的鋼尚未用于直接方法即熱成型中。采用這一方法時(shí)，偏愛使用具有鋁/硅涂層的鋼。在出版物“Corrosionresistanceofdifferentmetalliccoatingsonpresshardenedsteelsforautomotive”,ArcelorMittalMaiziereAutomotiveProductResearchCenterF-57283Maiziere-Les-Mez中給出了綜述。這一出版物說明了對于熱成型工藝來說，有可以Usibor1500P的商標(biāo)購買到的鋁化的硼鋼/錳鋼。此外，為了陰極腐蝕保護(hù)的目的預(yù)先用鋅涂層的鋼被出售用于熱成型方法，即鍍鋅的UsiborGI，其具有含有小百分比鋁的鋅涂層，和所謂的鍍鋅退火的、涂層的UsiborGA，其具有含有10%鐵的鋅涂層。還注意到鋅/鐵相圖表明在782℃以上，只要鐵含量少于60%，就存在含有液體鋅的較大區(qū)域。但是，這同樣是奧氏體化的鋼被熱成型的溫度范圍。還應(yīng)注意到如果成型發(fā)生在高于782℃的溫度，那么存在歸因于滲入鋼基晶界中，在鋼基中生成宏觀裂縫的液體鋅的高的應(yīng)力腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。而且，以涂層中少于30%的鐵含量，形成沒有宏觀裂縫的安全產(chǎn)品的最大溫度低于782℃。這是為什么直接成型方法不能用于這些鋼而是使用間接成型方法的原因。期望擺脫上文提及的問題。擺脫這一問題的另一個(gè)可能性應(yīng)在于使用鍍鋅退火的、涂層的鋼，這是因?yàn)殚_始時(shí)已經(jīng)存在的10%的鐵含量和缺少Fe2Al5屏障層導(dǎo)致涂層中60%的鐵的臨界值在加熱時(shí)被迅速超過，其避免了熱成型工藝過程中液體鐵的存在。EP1439240B1已經(jīng)公開將涂層的鋼產(chǎn)品熱成型的方法；所述鋼材料具有鋼材料表面上的鋅或鋅合金涂層并且具有涂層的鋼基材料被加熱至700℃至1000℃的溫度并且被熱成型；在具有鋅或鋅合金涂層的鋼基材料被加熱之前，涂層具有主要由氧化鋅組成的氧化物層以便避免鋅在加熱期間被蒸發(fā)。為這一目的提供了特殊的工藝順序。EP1642991B1已經(jīng)公開了用于熱成型鋼的方法，其中由硼鋼/錳鋼組成的元件被加熱至Ac3點(diǎn)或更高的溫度，被保持在這一溫度并且之后加熱的鋼板被成型為成品元件；在成型期間或成型之后以MS點(diǎn)的冷卻速率至少相當(dāng)于臨界冷卻速度的方式將所成型的元件通過冷卻淬火并且所成型的元件從MS點(diǎn)至200℃的平均冷卻速度在25℃/s至150℃/s的范圍內(nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于產(chǎn)生用于制造具有腐蝕保護(hù)層的鋼板元件的方法，其中減少或消除裂縫形成并且仍然獲得足夠的腐蝕保護(hù)。采用權(quán)利要求1的特征達(dá)到這一目的。在從屬權(quán)利要求中公開了有利的修改。歸因于滲入晶粒邊界區(qū)域中的鋼的液體鋅的上文描述的裂縫形成作用也已知稱為“液體金屬脆化”。根據(jù)本發(fā)明，基于將奧氏體形式即處于高溫的基底材料與這一狀態(tài)下液體鋅相的存在相結(jié)合的認(rèn)識達(dá)到所述目的和必須避免在成型過程中引入應(yīng)力以避免應(yīng)力和因此由其引入的裂縫。根據(jù)本發(fā)明這經(jīng)由在奧氏體化的基底材料和液體鋅相之間提供屏障層的事實(shí)來實(shí)現(xiàn)。在這一溫度范圍內(nèi)基底材料（奧氏體）和液體鋅相之間的屏障層一方面對微裂縫的形成進(jìn)行緩沖；較厚的屏障層的產(chǎn)生消耗了另外的液體相。這樣的屏障層，例如，可以是通過鋅和鐵之間的反應(yīng)生成的鋅鐵素體屏障層，其通過固相釋放來釋放純鋅；從其獲得的逐漸擴(kuò)展的層消耗鋅并且形成穩(wěn)定的混合鋅鐵素體的晶體。這一作用在純鋅層、鋅/鋁合金層和鋅/錳合金層中發(fā)生，因此其也是適合的。根據(jù)本發(fā)明，將鋅/鎳層用作第一或唯一腐蝕保護(hù)層也是可能的，因?yàn)殇\/鎳層在這一工藝期間不產(chǎn)生液體鋅相。根據(jù)本發(fā)明，可包括液體鋅的減少和/或有效屏障層的迅速積累以使屏障層的形成可通過減少可獲得的鋅的量并且由此避免剩余液相鋅的存在來迅速終止。這可除了其他的之外通過減少鋅層的厚度來實(shí)現(xiàn)。然而，根據(jù)本發(fā)明，在這一實(shí)例中通過調(diào)整鋅層的化學(xué)組成獲得鋅/鐵反應(yīng)的加速以及由此較快的成型和較大的層厚度也是可能的。在快速滲入鍍鋅工藝中使用的傳統(tǒng)的鋅層具有一方面形成的支撐材料（鋼）和其他方面的鋅層之間的抑制層的一定百分比的鋁并由此防止基質(zhì)和涂層之間的有力反應(yīng)。鋁的加入可以選擇性減少以便特別地促進(jìn)厚的鋅/鐵層的迅速形成。為了這一目的，減少液體鋅涂層中的鋁并且如果需要在成型之前，將涂層經(jīng)歷鍍鋅退火反應(yīng)以形成鋅/鐵相以便將這一抑制層溶解。之后在直接成型中，這樣的涂層不產(chǎn)生可與奧氏體消極反應(yīng)的任何液體鋅層。甚至在生產(chǎn)期間，通過延長退火時(shí)間使具有低鋁含量的常規(guī)的鋅層經(jīng)歷比程序中通常的更長的熱處理以產(chǎn)生在直接成型工藝期間保護(hù)材料的較厚的屏障層也是可能的。附圖說明將結(jié)合附圖僅以示例性方式來說明本發(fā)明。圖1：是所測試的鋼樣品的典型的化學(xué)組分的表格；圖2：是顯示轉(zhuǎn)化之前退火處理中裂縫深度和熔爐保溫時(shí)間之間的關(guān)系的圖表；圖3：是顯示熔爐保溫時(shí)間的臨界間隔的圖表；圖4：是顯示熔爐保溫時(shí)間的表格以及顯示取決于熔爐保溫時(shí)間的裂縫形成的圖片；圖5：以橫切面顯示根據(jù)圖4的實(shí)例，顯示取決于熔爐保溫時(shí)間的裂縫深度；圖6：顯示歸因于較長的熔爐保溫時(shí)間的鐵素體層形成；圖7：顯示鋅/鐵相圖。具體實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明，較長的熔爐保溫時(shí)間和隨附的對鋅涂層的較長的退火處理可被用于產(chǎn)生有效避免“液體金屬脆化”的鋅/鐵素體層，甚至是在奧氏體存在并且引入應(yīng)力時(shí)。根據(jù)本發(fā)明，這使得代替轉(zhuǎn)換成更復(fù)雜的間接工藝而同樣完成這一直接方法是可能的。圖1顯示對用于根據(jù)本發(fā)明的方法的典型的鋼的分析。本質(zhì)上，材料的其余部分由鐵以及不可避免的冶煉相關(guān)雜質(zhì)組成。圖2顯示熔爐保溫時(shí)間、液相的存在以及裂縫深度之間的關(guān)系。圖表清楚地顯示在不同曲線中，在一定的熔爐保溫時(shí)間之后，曲線急速上升，其與液體鋅相的產(chǎn)生有關(guān)。這同時(shí)導(dǎo)致逐漸增加的裂縫深度。在所有曲線中同樣可以看到裂縫深度不再增加的拐點(diǎn)，相反，所觀察到的裂縫深度在這一熔爐保溫時(shí)間之后下降。之后隨著熔爐保溫時(shí)間逐漸增加是另一個(gè)相對急劇的彎曲以及降至較低裂縫深度的曲線斜率。本文中明顯的是具有120g/m2的純鋅層時(shí)需要非常長的熔爐保溫時(shí)間，而當(dāng)具有120g/m2層的鋅/鐵層時(shí)絕對可獲得的裂縫深度更小并且可以明顯較短的熔爐保溫時(shí)間觀察到裂縫深度的急劇減少。與120g/m2的鋅/鐵層相反，僅80g/m2的鋅/鐵層，可獲得的裂縫深度與120g/m2的鋅/鐵層相比顯著減少并且在觀察到減少的裂縫深度之前的時(shí)間同樣顯著減少。這些觀察展示了所觀察到的80g/m2的鋅層時(shí)從約90s延伸至140s，100g/m2的鋅層時(shí)從約100s延伸至155s和120g/m2的鋅層時(shí)從約90s延伸至大于200s的熔爐保溫時(shí)間的臨界間隔。相反，80g/m2、100g/m2和120g/m2的鋅/鐵層時(shí)，熔爐保溫時(shí)間的臨界間隔顯著變短；特別是80g/m2的鋅/鐵層時(shí)，臨界間隔在45s和70s之間，而120g/m2的鋅/鐵層時(shí)，它們?yōu)?0s至105s，其顯著變短。這說明在已經(jīng)預(yù)先反應(yīng)的不存在鐵鋁酸鹽屏障層的鋅/鐵層中，發(fā)生了如此迅速的另外的鋅/鐵反應(yīng)以致僅少量液相可被液體金屬脆化。熔爐保溫時(shí)間的直接影響在圖4中是明顯的；表格顯示將三個(gè)相同的140g/m2鋅涂層保持相似的870℃至最大910℃的溫度185s、325s和475s。在這一測試中，已經(jīng)以這種方式加熱的元件以3s的轉(zhuǎn)移時(shí)間被轉(zhuǎn)移至成型模具并且在熱狀態(tài)直接成型。取決于熔爐保溫時(shí)間，產(chǎn)生了不同的裂縫深度，從最短熔爐保溫時(shí)間時(shí)的最大值200μm低至最長熔爐保溫時(shí)間時(shí)的20μm。圖片非常清楚地顯示令人矚目地顯著差異。這在圖5中也是非常清楚的，其顯示來自圖4的不同樣本的拋光的橫截面。其清楚顯示不僅是裂縫深度還有裂縫寬度也隨著逐漸增加的熔爐保溫時(shí)間而顯著減少。同樣很清楚的是在熔爐保溫時(shí)間最長的樣品中，裂縫僅在涂層中存在，然而在其他樣品中，裂縫延伸至基底材料中。因此可以證明采用根據(jù)本發(fā)明的方法，保留直接成型工藝并且在確信在成型期間以敏感溫度范圍內(nèi)存在的液體鋅盡可能的少時(shí)將其特別用于便宜地生產(chǎn)具有簡單幾何形狀的元件是可以的。因此根據(jù)本發(fā)明維持特定的溫度/時(shí)間參數(shù)使得可以繼續(xù)使用現(xiàn)有的方法。