UA125978C2

UA125978C2 - Спосіб виготовлення гальванізованої та відпаленої листової сталі

Info

Publication number: UA125978C2
Application number: UAA202003016A
Authority: UA
Inventors: Анірбан Чакраборті; Анирбан Чакраборти; Хасан Ґассемі-Армакі; Хасан Гассеми-Армаки
Original assignee: Арселорміттал; Арселормиттал
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2022-07-20
Also published as: CA3076464C; HUE067484T2; ES2982286T3; KR102383618B1; JP2021500473A; EP3701058B1; US20230160033A1; FI3701058T3; US20200283868A1; CN111279007B; MX2020004313A; CA3076464A1; WO2019082038A1; JP7062058B2; MA50453A; US12091724B2; EP3701058A1; MA50453B1; US11578378B2; KR20200057033A

Abstract

Винахід стосується способу виготовлення гальванізованої та відпаленої листової сталі. 2

Description

Винахід належить до способу виготовлення гальванізованої і відпаленої листової сталі.

Винахід, зокрема, є добре придатним для використання у виготовленні механічних транспортних засобів.

Покриття на цинковій основі в загальному випадку використовуються тому, що вони уможливлюють захист від корозії завдяки наявності бар'єрного захисту і катодного захисту.

Бар'єрний ефект одержують шляхом нанесення металевого покриття на поверхню сталі. Таким чином, металеве покриття запобігає виникненню контакту між сталлю і корозійно-активною атмосферою. Бар'єрний ефект не залежить від природи покриття і підкладки. Навпаки, жертовний катодний захист має в своїй основі той факт, що цинк являє собою метал, менш благородний у зіставленні зі сталлю. Таким чином, у разі виникнення кородування переважно буде витрачатися цинк в зіставленні зі сталлю. Катодний захист є суттєвим у галузях, в яких сталь безпосередньо піддається дії корозійно-активної атмосфери, подібних до обрізаних крайок, де навколишній цинк буде витрачатися раніше сталі.

Однак, у разі проведення стадій нагрівання для таких листових сталей з нанесеним покриттям з цинку, наприклад, під час загартування під гарячим пресом або зварювання, в сталі спостерігатимуть тріщини, які ініційовані від поверхні розділу сталь/покриття. Дійсно, час від часу має місце погіршення механічних властивостей металу внаслідок присутності тріщин в листової сталі з нанесеним покриттям після проведення вищезгаданої операції. Ці тріщини виникають за наступних умов: висока температура; наявність контакту з рідким металом, який характеризується низькою температурою плавлення, (таким як-от цинк) на додаток до присутності напруження на розтяг; гетерогенного дифундування розплавленого металу у зерно підкладки і міжзеренні границі. Позначення такого явища відомо з використанням терміну "рідко- металічне окрихчування" (РМО), яке також називається з використанням терміну "рідко- металеве розтріскування" (РМР).

Іноді листові сталі з нанесеними покриттями з цинку сплавляють при високій температурі для одержання гальванізованої і відпаленої листової сталі. Ця листова сталь характеризується більшою стійкістю до окрихчування РМО у зіставленні з листовою сталлю з нанесеним покриттям з цинку внаслідок формування сплаву, який містить Ре і 21 і, який характеризується більш високою температурою плавлення і утворює менше рідини під час контактного точкового

Зо зварювання у порівнянні з чистим елементом 2п.

Однак, незважаючи на більш високу стійкість до окрихчування РМО у гальванізованих і відпалених листових сталях при проведенні стадій нагрівання можуть з'являтися деякі тріщини внаслідок недостатньої стійкості до окрихчування РМО.

Отже, задача винаходу полягає в пропозиції гальванізованої і відпаленої листової сталі, якій не властиві проблеми, пов'язані з окрихчуванням РМО. Він спрямований на забезпечення наявності, зокрема, простого у втіленні способу одержання складеної конструкції, якій не властиві проблеми, пов'язані з окрихчуванням РМО, після формування і/або зварювання.

Досягнення цієї задачі досягається шляхом пропозиції способу, відповідного пункту 1 формули винаходу. Спосіб також може включати будь-які характеристики з пунктів від 2 до 18 формули винаходу.

Досягнення ще однієї задачі досягають шляхом пропозиції листової сталі, що відповідає пункту 19 формули винаходу. Листова сталь також може включати будь-які характеристики з пунктів від 20 до 26 формули винаходу.

Досягнення ще однієї задачі досягається шляхом пропозиції зварного з'єднання, одержаного контактним точковим зварюванням і відповідного пункту 27 формули винаходу. Зварне з'єднання, одержане контактним точковим зварюванням, також включає характеристики з пункту, відповідного пункту ЗО формули винаходу.

На закінчення, досягнення ще однієї задачі досягаються шляхом пропозиції використання листової сталі або збірної конструкції, яка відповідає пункту 31 формули винаходу.

Інші характеристики і переваги винаходу стануть очевидними після ознайомлення з наведеним далі докладним описом винаходу.

Позначення "сталь" або "листова сталь" мають на увазі листову сталь, рулон, пластину, які характеризуються композицією, яка уможливлює досягнення деталлю границі міцності на розрив, яка доходить аж до 2500 МПа, а більш переважно аж до 2000 МПа. Наприклад, границя міцності на розтяг є більшою або рівною 500 МПа, переважно більшою або рівною 980 МПа, у вигідному випадку більшою або рівною 1180 МПа і навіть більшою або рівною 1470 МПа.

Винахід належить до способу виготовлення гальванізованої і відпаленої листової сталі, який включає такі послідовні стадії:

А. одержання листової сталі з нанесеним попереднім покриттям у вигляді першого покриття, яке містить залізо і нікель, при цьому така листова сталь характеризується наступним хімічним складом при вираженні в масових відсотках: 010 «С 0,40 95, 1,5 Мп « 3,0 9б, 0,7 «Бі «2,0 Ор, 0,05 «А «1,0 Фо, 0,75 « (5і--АЇ) « 3,0 95 і виключно необов'язковим чином один або кілька елементів, таких як-от

МО «0,5 Фо,

В х 0,005 Фр,

Ст 1,0 Об,

Мо « 0,50 9,

Мі «1,0 Фо,

Ті« 0,5 95, причому решту композиції складають залізо і неминучі домішки, які одержуються при розробці.

В. термічна обробка такої листової сталі з нанесеним попереднім покриттям при температурі в діапазоні між 600 і 10002С,

С. нанесення на листову сталь, одержану на стадії В), другого покриття на основі цинку шляхом занурення у розплав і р. легувальна обробка для одержання гальванізованої і відпаленої листової сталі.

Як це представляється без бажання пов'язувати себе будь-якою теорією, під час термічної обробки, з одного боку, Мі дифундує в напрямку листової сталі, уможливлюючи одержання шару сплаву Ее -- Мі. З іншого боку, кілька Мі все ще присутній на поверхні розділу між сталлю і покриттям, що запобігає проникненню рідкого цинку в сталь під час будь-яких стадій нагрівання, які являють собою, наприклад, зварювання. Крім цього, під час стадії Ю) присутність заліза у першому покритті уможливлює одержання сплаву Ре - 2п.

Перше покриття, що містить залізо і нікель, осаджують з використанням будь-якого способу осадження, відомого фахівцям у відповідній галузі техніки. Він може бути осаджений з використанням способу вакуумного осадження або електролітичного осадження. Переважно його осаджують під час використання методу електролітичного осадження.

Переважно на стадії А) перше покриття містить від 10 95 до 75 95, більш переважно між 25 і 65 95, а у вигідному випадку між 40 і 60 905, (мас.) заліза.

Переважно на стадії А) перше покриття містить від 25,0 95 до 90 956, переважно від 35 до 75 9о, а у вигідному випадку від 40 до 60 95, (мас.) нікелю.

В одному переважному варіанті здійснення на стадії А) перше покриття складається з заліза і нікелю.

Переважно на стадії А) перше покриття має товщину, рівну або більшу 0,5 мкм. Більш переважно перше покриття має товщину в діапазоні між 0,8 до 5,0 мкм, а у вигідному випадку між 1,0 і 2,0 мкм.

Переважно на стадії В) термічна обробка являє собою безперервний відпал. Наприклад, безперервний відпал включає нагрівання, томління і стадію охолодження. Він, крім того, може включати стадію попереднього нагрівання.

У вигідному випадку термічну обробку проводять в атмосфері, що містить від 1 до 30 95 Н», при температурі точки роси в діапазоні між -10 ії -602С. Наприклад, атмосфера містить від 1 до 10 95 Не при температурі точки роси в діапазоні між -402С і -6026.

У вигідному випадку на стадії С) другий шар містить більше, ніж 70 95, більш переважно більш, ніж 80 95, цинку, а в вигідному випадку більш, ніж 85 95 цинку.

Наприклад, покриття на основі цинку містить від 0,01 до 0,18 95 (мас.) АЇ, необов'язково 0,2- 8,0 95 Мо, при цьому решта являє собою 27п.

Переважно покриття на основі цинку осаджують з використанням способу гальванізації шляхом занурення у розплав. У цьому варіанті здійснення ванна розплаву також може містити неминучі домішки і залишкові елементи від злитків, які подаються або від проходження листової сталі у ванні розплаву. Наприклад, необов'язково домішки вибирають з 5г, 50, РБ, Ті, Са, Мп,

Зп, Га, Се, Ст, 2г або Ві, при цьому рівень масового вмісту кожного додаткового елемента не перевищує 0,3 95 (мас.). Залишкові елементи від злитків, які подаються або від проходження листової сталі у ванні розплаву можуть являти собою залізо при рівні вмісту, який доходить аж до 5,0 95, переважно 3,0 95, (мас.).

В одному переважному варіанті здійснення другий шар складається з цинку. В цьому випадку під час осадження покриття з використанням гальванізації шляхом занурення у розплав рівень процентного вмісту алюмінію у ванні лежить в діапазоні між 0,10 ії 0,18 95 (мас.).

Переважно на стадії Ю) легувальну термообробку проводять шляхом нагрівання листової сталі з нанесеним покриттям, одержаної на стадії С), при температурі в діапазоні між 460 і 5502С протягом від 5 до 40 секунд. Наприклад, стадію Ю проводять при 5002С протягом 20 секунд.

З використанням способу, відповідного цьому винаходу, гальванізовану і відпалену листову сталь одержують при наявності першого шару, який містить залізо і нікель і безпосередньо перекривається другим шаром на основі цинку, при цьому перший і другий шари легують в результаті дифундування так, щоб одержати другий шар сплаву, що містить від 5 до 15 95 (мас.) заліза, від 0 до 15 95 (мас.), а переважно від 1 до 15 95 (мас.), нікелю, причому решта являє собою цинк.

Переважно листова сталь володіє мікроструктурою, яка включає від 1 до 50 95 залишкового аустеніту, від 1 до 6095 мартенситу і необов'язково щонайменше один елемент, який обирається з: бейніту, фериту, цементиту і перліту. В даному випадку мартенсит може бути відпущеним або невідпущеним.

В одному переважному варіанті здійснення листова сталь володіє мікроструктурою, яка включає від 5 до 25 95 залишкового аустеніту.

Переважно листова сталь володіє мікроструктурою, яка включає від 1 до 60 95, а більш переважно, від 10 до 60 95, відпущеного мартенситу.

У вигідному випадку листова сталь володіє мікроструктурою, яка включає від 10 до 40 95 бейніту, при цьому такий бейніт включає від 10 до 20 95 нижнього бейніту, від О до 15 95 верхнього бейніту і від 0 до 5 95 безкарбідного бейніту.

Переважно листова сталь володіє мікроструктурою, яка включає від 1 до 25 956 фериту.

Переважно листова сталь володіє мікроструктурою, яка включає від 1 до 1595 невідпущеного мартенситу.

Після виготовлення листової сталі з метою виробництва деяких деталей транспортного засобу, як це відомо, проводять складання з використанням зварювання двох листових металів.

Зо Таким чином, під час зварювання щонайменше двох листових металів одержують зварне з'єднання, одержане контактним точковим зварюванням, при цьому згадане місце являє собою з'єднувальний елемент між щонайменше двома листовими металами.

Для виробництва зварного з'єднання, одержаного контактним точковим зварюванням і відповідного винаходу, зварювання проводять з використанням ефективної інтенсивності в діапазоні між З кА і 15 кА, а зусилля, яке прикладене до електродів, знаходиться в діапазоні між 150 і 850 дан, при цьому діаметр активної лицьовій поверхні згаданого електрода знаходиться в діапазоні між 4 і 10 мм.

В такий спосіб одержують зварне з'єднання, одержане контактним точковим зварюванням щонайменше двох листових металів, які включають листову сталь з нанесеним покриттям, відповідну цьому винаходу, при цьому зварне з'єднання містить менше, ніж З тріщини розміром, що перевищує 100 мкм, і де найбільша тріщина має довжину, яка не перевищує 400 мкм.

Переважно другий листовий метал являє собою листову сталь або листовий алюміній.

Більш переважно другий листовий метал являє собою листову сталь, відповідну цьому винаходу.

У ще одному варіанті здійснення зварне з'єднання, одержане контактним точковим зварюванням, включає третій листовий метал, який являє собою листову сталь або листовий алюміній. Наприклад, третій листовий метал являє собою листову сталь, відповідну цьому винаходу.

Листова сталь або зварне з'єднання, одержане контактним точковим зварюванням, які відповідні цьому винаходу, можуть бути використані при виготовленні деталей механічного транспортного засобу.

Далі винахід буде роз'яснений в експериментах, проведених лише для надання інформації.

Вони не є обмежувальними.

Приклад

Для всіх зразків використані листові сталі характеризуються наступною далі композицією при вираженні у масових відсотках: С о - 0,37 956 (мас.), Мп-1,9 95 (мас.), 51-1,9 95 (мабс.),

Ст-0,35 95 (мас.), АІ-0,05 95 (мас.) і Мо - 0,1 95.

Експерименти від 1 до 4 одержували шляхом осадження першого покриття, що містить 55 90 і 7595 Мі, при цьому решта являє собою Ре. Після цього проводили безперервний відпал в бо атмосфері, що містить 5 90 Не і 95 95 Мг, при температурі точки роси -452С. Листову сталь з нанесеним попереднім покриттям нагрівали при температурі 9002С. Осаджували цинкове покриття з використанням гальванізації шляхом занурення у розплав, при цьому цинкова ванна містить 0,295 АІЇ. Температура ванни становила 4602С. Наприкінці, проводили легувальну обробку при 5002С протягом 20 секунд для одержання гальванізованої і відпаленої листової сталі.

Для зіставлення одержували експеримент 5 шляхом осадження цинкового покриття з використанням електрогальванізації після безперервного відпалу вищезгаданої листової сталі.

Оцінювали стійкість до окрихчування РМО для експериментів від 1 до 5. З цією метою для кожного експерименту дві листові сталі з нанесеним покриттям зварювали одна з одною з використанням контактного точкового зварювання опором. Тип електрода був продукт ІЗО Туре

В діаметром 16 мм; зусилля для електрода становило 5 кН, а витрата води становила 1,5 г/хв.

Зварювальний цикл був представлений в таблиці 1.

Таблиця 1

Технологічний режим зварювання

Час охолодження | Час витримування

Час зварювання Імпульси Імпульс (цикл) (цикл) (цикл)

Цикл

Після цього оцінювали кількість тріщин, більших, ніж 100 мкм, з використанням оптичного мікроскопа, а також методу СЕМ (сканувальної електронної мікроскопії) відповідно до наведеного в таблиці 2:

Таблиця 2

Детальні положення стосовні окрихчування РМО після контактного точкового зварювання (стан з укладанням в стопку 2 шарів)

Кількість тріщин »100 мкм розрах НК ЗУ, Максимальн 1-ше Товщина 2-ге Товщина унку а довжина

Експерименти один шов ; покриття (мкм) покриття (мкм) тріщини контактного (мкм) точкового зварювання

Ее-(55 95

Експерименті" | (55 зе) 1 7п (БА) 7

Ее-(55 95

Експеримент" | Ке795 70) 2. |7п(ОА) 7 250

Ее-(75 9

Експеримент3" | Ке775 5) 1 |гп(сд 7 250

Ее-(75 9

Експеримент4" | (75 зе) 2 7п (БА) 7

Експеримент5ї | - | - |/ ЇЇ 7 1 щ з | во х; відповідно до цього винаходу.

Експерименти, відповідні цьому винаходу, демонструють чудову стійкість до окрихчування

РМО у зіставленні з експериментом 5. Дійсно, кількість тріщин в експериментах відповідних цьому винаходу, є дуже маленькою, навіть нульовою у зіставленні з тим, що має місце в експерименті 5.

Для кожного експерименту три листових сталі з нанесеним покриттям також зварювали одну з одною 3 використанням контактного точкового зварювання опором в конфігурації з укладанням в стопку трьох шарів. Після цього оцінювали кількість тріщин, більших, ніж 100 мкм, з використанням оптичного мікроскопа, а також методу СЕМ (сканувальної електронної мікроскопії) відповідно до наведеного в таблиці 3:

Коо)

Таблиця З

Детальні положення щодо розтріскування РМО після контактного точкового зварювання (стан з укладанням в стопку З шарів) один шов контактного точкового зварювання тріщини (мкм) х: відповідно до цього винаходу.

РМО у зіставленні з експериментом 5.

Наприкінці, в експериментах від 1 до 4 проводили згинання при додержанні кута в 902. Після цього наносили і видаляли клейку стрічку для підтвердження наявності адгезії покриття по відношенню до сталевої підкладки. Адгезія покриття в цих експериментах була чудовою.

Claims

10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб виготовлення гальванізованої і відпаленої листової сталі, який включає такі послідовні стадії: А) одержання листової сталі з нанесеним попереднім покриттям у вигляді першого покриття, 15 яке містить залізо і нікель, при цьому така листова сталь характеризується наступним хімічним складом, при вираженні в масових відсотках: 0,10-0-0,40, 1,5-Мпе3,0, 0,7«5і«2,0, 20 0, О05е«АЇс1,0, 0,75-«(51і-АЇ) «3,0, і необов'язково один або декілька елементів, як-от: Мо-0,5, В-0,005, 25 Ст«1,0, Мо-0,50, Міс1,0, ТікОо,5, решта - залізо і неминучі домішки, Зо В) термічна обробка такої листової сталі з нанесеним попереднім покриттям при температурі в діапазоні між 600 і 1000 "С, С) нанесення на листову сталь, одержану на стадії В), другого покриття на основі цинку шляхом занурення у розплав, і р) легувальна обробка для одержання гальванізованої і відпаленої листової сталі. 35

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що на стадії А) перше покриття містить від 10 до 75 мас. 9о заліза.

3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що на стадії А) перше покриття містить від 25,0 до 65,0 мас. 95 заліза.

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що на стадії А) перше покриття 40 містить від 40 до 60 мас. 95 заліза.

5. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що на стадії А) перше покриття містить від 25 до 90 мас. 95 нікелю.

6. Спосіб за п. 1 або 3, який відрізняється тим, що на стадії А) перше покриття містить від 35 до 75 мас. 95 нікелю. 45

7. Спосіб за п. 1 або 4, який відрізняється тим, що на стадії А) перше покриття містить від 40 до 60 мас. 95 нікелю.

8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що на стадії А) перше покриття складається з заліза і нікелю.

9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що на стадії А) перше покриття має товщину, рівну або більшу 0,5 мкм.

10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що на стадії А) перше покриття має товщину в діапазоні між 0,8 та 5,0 мкм.

11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що на стадії А) перше покриття має товщину в діапазоні між 1,0 та 2,0 мкм.

12. Спосіб за будь-яким з пп. 1-11, який відрізняється тим, що на стадії С) другий шар містить більше ніж 70 мас. 95 цинку.

13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що на стадії С) другий шар містить більше ніж 80 мас. до цинку.

14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що на стадії С) другий шар містить більше ніж 85 мас. 95 цинку.

15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що на стадії С) другий шар складається з цинку.

16. Спосіб за будь-яким з пп. 1-15, який відрізняється тим, що на стадії В) термічна обробка являє собою безперервний відпал.

17. Спосіб за будь-яким з пп. 1-16, який відрізняється тим, що на стадії В) термічну обробку проводять в атмосфері, яка містить від 1 до 10 95 Н», при температурі точки роси в діапазоні від -30 до -60 "С.

18. Спосіб за будь-яким з пп. 1-17, який відрізняється тим, що на стадії Ю) легувальну обробку проводять шляхом нагрівання листової сталі з нанесеним покриттям, одержаної на стадії С), при температурі в діапазоні між 460 і 550 70.

19. Гальванізована і відпалена листова сталь, одержана способом за будь-яким з пп. 1-18, покрита першим шаром, який містить залізо і нікель, і безпосередньо покрита поверх першого шару другим шаром на основі цинку, при цьому перший і другий шари легують шляхом дифундування так, щоб одержати другий шар сплаву, який містить від 5 до 15 мас. 95 заліза, від 1 до 15 мас. 95 нікелю, причому решта являє собою цинк.

20. Листова сталь за п. 19, в якій мікроструктура сталі містить від ї до 50 95 залишкового аустеніту, від 1 до 60 95 мартенситу і необов'язково щонайменше одну мікроструктуру, вибрану з: бейніту, фериту, цементиту і перліту. Зо

21. Листова сталь за п. 20, яка відрізняється тим, що мікроструктура містить від 5 до 25 95 залишкового аустеніту.

22. Листова сталь за п. 20 або 21, яка відрізняється тим, що мікроструктура містить від 1 до 60 до відпущеного мартенситу.

23. Листова сталь за будь-яким з пп. 20-22, яка відрізняється тим, що мікроструктура містить від 10 до 40 95 бейніту.

24. Листова сталь за будь-яким з пп. 20-23, яка відрізняється тим, що мікроструктура містить від 1 до 25 95 фериту.

25. Листова сталь за будь-яким з пп. 20-24, яка відрізняється тим, що мікроструктура містить від 1 до 15 95 невідпущеного мартенситу.

26. Зварне з'єднання, одержане контактним точковим зварюванням щонайменше двох листових металів, які містять щонайменше листову сталь за будь-яким з пп. 19-25 або щонайменше листову сталь, одержану способом за будь-яким з пп. 1-18, при цьому зварне з'єднання містить менше ніж З тріщини, розміром, що перевищує 100 мкм, причому найбільша тріщина має довжину, яка не перевищує 400 мкм.

27. Зварне з'єднання за п. 26, яке відрізняється тим, що другий листовий метал являє собою листову сталь або листовий алюміній.

28. Зварне з'єднання за п. 27, яке відрізняється тим, що другий листовий метал являє собою листову сталь за будь-яким з пп. 19-25 або листову сталь, одержану способом за будь-яким з пп. 1-18.

29. Зварне з'єднання за будь-яким з пп. 26-28, яке відрізняється тим, що містить третій листовий метал, який являє собою листову сталь або листовий алюміній.

30. Застосування гальванізованої і відпаленої листової сталі за будь-яким з пп. 19-25 або зварного з'єднання, одержаного контактним точковим зварюванням за будь-яким з пп. 26-29, для виготовлення механічного транспортного засобу.