[发明专利]使用热成形工艺制备涂覆部件的方法

说明书

本发明涉及一种使用热成形技术制备涂覆部件的方法。本发明还涉及一种制备涂覆钢带材的方法，以及涉及涂覆钢带材、坯料或部件和热成形部件。

用于部件成形的热成形工艺的应用是众所周知的，特别是对于汽车用途。从可易于成形的片材开始，热成形技术提供了具有非常高机械性能，例如大于1200MPa的拉伸强度的成形部件。

通常热成形按如下方式进行：提供坯料，将坯料加热到900°-1000℃的温度，将加热的坯料放入热成形装置，在热成形装置中使坯料成形为部件，以及对热成形部件进行硬化。

当使用未涂覆的钢时，可在防护气氛下进行热成形，以防止钢的氧化和脱碳，并且热成形之后必须对热成形部件清除氧化皮。为了克服这些缺点，最近十年提出了使用涂覆钢片材，该片材被加热到高于Ac1温度的温度。在加热过程中，由于涂层和钢片材的热处理，形成了扩散层，其提供了抗氧化防护和涂层与钢片材的良好粘附性，同样在用于热成形的升高的温度下。

尽管当使用涂覆钢片材时防护气氛不是必要的，但已知的方法仍有一些缺点。一个主要问题是，已经发现涂覆钢片材的加热速度是关键的。这使整个过程更加难以控制。这还导致钢片材的加热占用相当多的时间，例如5分钟，而热成形装置中的热成形和随后的硬化可在少于1分钟内进行。以热成形装置可能达到的高生产率的生产可通过在炉中加热多个涂覆钢片材而进行。但是，当热成形装置处存在延迟时，涂覆钢片材在炉中保留的时间过长，这意味着其不得不报废。这对热成形过程的成本有相当大的影响。此外，炉必须非常长。

本发明的一个目的是提供使用热成形技术生产涂覆部件的方法，其使得以更灵活和耐用(robust)的方式控制该工艺成为可能。

本发明的另一目的是提供使用热成形技术生产涂覆部件的方法，其使得容易和高效地生产热成形部件成为可能。

本发明的又一目的是提供使用热成形技术生产涂覆部件的方法，其与已知方法相比更具成本有效。

此外，本发明的一个目的是提供涂覆钢带材、涂覆钢片材及生产它们的方法，其可用于本发明的方法中。

根据本发明，这些目的的一个或多个通过提供使用热成形技术生产具有非常高机械性能的涂覆部件的方法而实现，该方法包括如下步骤：

1-提供钢带材

2-用锌或锌合金层涂覆该钢

3-加热该涂覆的钢到300℃至钢的Ac1温度之间的温度

4-冷却该涂覆的钢

5-在步骤1、2、3或4之后从该带材切割坯料

6-加热该坯料到高于钢的Ac1温度的温度

7-将该坯料热成形为部件

8-硬化该热成形部件

发明人已经发现，本方法具有大的优点，即在该方法的步骤3中实现了扩散层的形成，在步骤3中将涂覆的钢加热到300℃与Ac1温度之间的温度。由于在步骤3中形成了扩散层，所以在热成形装置中热成形之前的加热步骤可以以非常高的生产率进行，使得可以在一定的时间间隔内加热涂覆钢片材到高于Ac1温度的温度，该时间间隔等于或小于热成形装置中使加热的钢片材热成形所需的时间。因此，将在钢片材上防护涂层的形成与步骤6中钢的奥氏体化所需的热处理分离，所述钢片材可经受高于钢Ac1温度的温度。该分离使在热成形工艺本身的重要步骤之前的阶段中控制防护涂层的形成成为可能，因为可单独的控制扩散过程。另外，具有扩散层的钢片材可更适合于步骤6中的钢的奥氏体化。因此，该工艺在总体上更易于控制，且更成本有效，因为其最优化了设备的使用。

根据如上阐述的本发明的方法也可以在不具有步骤4的情况下进行，即不具有涂覆钢的中间冷却。这意味着形成扩散层的加热步骤之后直接为奥氏体化步骤。

按照使用热成形技术生产具有非常高机械性能的涂覆部件的如下方法，本发明也可用于间接热成形过程，包括如下步骤：

1-提供钢带材

2-用锌或锌合金层涂覆该钢

3-加热该涂覆的钢到300℃至钢的Ac1之间的温度

4-冷却该涂覆的钢

5-在步骤1、2、3或4之后从该带材切割坯料，并使该坯料成形为部件

6-加热该部件到高于钢的Ac1温度的温度

7-硬化该部件

在此，还将扩散锌或锌合金层的步骤与奥氏体化步骤分离，具有如上阐述的优点。通常在硬化步骤过程中，将成形的部件保持在压机或其它设备中以防止回弹。

间接热成形过程也可不具有步骤4。这具有与直接成形过程相同的结果。