(57)【要約】  本発明は、熱間プレス加工された被覆鋼板製品を作製する方法に関し、その方法は、鋼帯または鋼板をアルミニウムまたはアルミニウム合金でプレコートするステップと、前記プレコートされた鋼帯または鋼板を切断して、プレコートされた鋼ブランクを得るステップと、２０〜７００℃の間では４〜１２℃／ｓの加熱速度Ｖｃで、５００〜７００℃の間では１．５〜６℃／ｓの加熱速度Ｖｃで、厚さによる図形によって定められた温度および時間で予熱された炉内で、ブランクを加熱して、加熱されたブランクを得るステップと、次いで、前記加熱されたブランクをダイに移動させるステップと、加熱されたブランクをダイ内で熱間プレス加工して、熱間プレス加工された鋼板製品を得るステップと、加熱されたブランクが炉を出るまで、少なくとも３０℃／ｓの平均速度Ｖｒで４００℃に冷却するステップとを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間プレス加工された被覆鋼板製品を作製する方法であって、
鋼帯または鋼板をアルミニウムまたはアルミニウム合金でプレコートすること、次いで、
前記プレコートされた鋼帯または鋼板を切断して、プレコートされた鋼ブランクを得ること、次いで、
２０〜７００℃の間では４〜１２℃／ｓの加熱速度Ｖｃで、５００〜７００℃の間では１．５〜６℃／ｓの加熱速度Ｖｃ’で、前記鋼板の厚さが０．７ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下の場合には図１の図形ＡＢＣＤによって、前記鋼板の厚さが１．５ｍｍよりも厚くかつ３ｍｍ以下である場合には図１の図形ＥＦＧＨによって定められた温度および時間で予熱された炉内において、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金がプレコートされた鋼ブランクを加熱して、加熱されたブランクを得ること、次いで、
前記加熱されたブランクをダイに移動させること、次いで、
前記加熱されたブランクを前記ダイ内で熱間プレス加工して、熱間プレス加工された鋼板製品を得ること、次いで、
前記加熱されたブランクが炉を出るまで、前記加熱された製品を少なくとも３０℃／ｓの平均速度Ｖｒで４００℃に冷却することを含む、方法。
【請求項２】
プレコートが、アルミニウムまたはアルミニウム合金浴内で、第１の面および第２の面を有する前記鋼帯または鋼板の溶融めっきによって行われ、前記プレコートの厚さｔｐは、前記鋼帯または鋼板の前記第１および第２の面上のあらゆる場所において、２０マイクロメートルから３３マイクロメートルである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記加熱されたブランクが前記炉を出てから前記プレス加工が開始するまでの経過時間は、１０秒以下である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
プレス加工された被覆鋼製品であって、
（ａ）第１の面および第２の面を有する基礎鋼帯と、
（ｂ）前記基礎鋼帯の前記第１の面および前記基礎鋼帯の前記第２の面のうちの少なくとも一方に存在する被覆とを含み、
（ｉ）前記被覆が、前記基礎鋼とアルミニウムプレコートまたはアルミニウム合金プレコートとの間における相互拡散から発生し、
（ｉｉ）前記被覆が基礎鋼から外側へ順々に存在する、
（ａ）相互拡散層、
（ｂ）中間層、
（ｃ）金属間層、
（ｄ）表面層を含み、
（ｉｉｉ）前記被覆が表面比で１０％未満の孔を含む、プレス加工された被覆鋼製品。
【請求項５】
前記表面層（ｄ）が表面比で２０％未満の孔を含む、請求項４に記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【請求項６】
前記被覆が３０マイクロメートルを上回る厚さを有する、請求項４または５に記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【請求項７】
前記層（ａ）が１５マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項４から６のいずれか一項に記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【請求項８】
前記層（ｃ）および（ｄ）が、それらのそれぞれのレベルの少なくとも９０％を占めて準連続であり、層（ｃ）の１０％未満が前記製品の最外面に存在する、請求項４から７のいずれか一項に記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【請求項９】
鋼帯中の鋼組成が、総重量に対する重量％として、
０．１５％＜炭素＜０．５％、
０．５％＜マンガン＜３％、
０．１％＜ケイ素＜０．５％、
０．０１％＜クロム＜１％、
ニッケル＜０．１％、
銅＜０．１％、
チタン＜０．２％、
アルミニウム＜０．１％、
リン＜０．１％、
硫黄＜０．０５％、
０．０００５％＜ホウ素＜０．０８％からなる成分を含み、
さらに、鉄および処理に固有の不純物を含む、請求項４から８のいずれか一項に記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【請求項１０】
鋼帯中の鋼組成が、総重量に対する重量％として、
０．２０％＜炭素＜０．５％、
０．８％＜マンガン＜１．５％、
０．１％＜ケイ素＜０．３５％、
０．０１％＜クロム＜１％、
ニッケル＜０．１％、
銅＜０．１％、
チタン＜０．１％、
アルミニウム＜０．１％、
リン＜０．０５％、
硫黄＜０．０３％、
０．０００５％＜ホウ素＜０．０１％からなる成分を含み、
さらに、鉄および処理に固有の不純物を含む、請求項４から８のいずれか一項に記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【請求項１１】
アルミニウムプレコートまたはアルミニウム合金プレコートが、８重量％〜１１重量％のケイ素、２重量％〜４重量％の鉄を含み、残部がアルミニウムおよび処理に固有の不純物である、請求項４から１０のいずれか一項に記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【請求項１２】
請求項４から１１のいずれか一項に記載の加熱処理された被覆鋼製品を含む、陸用自動車。
【請求項１３】
請求項１から３のいずれか一項によって製造された加熱処理された被覆鋼製品を含む、陸用自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆鋼から準備された熱間プレス加工された製品を製造する方法およびスポット溶接などの本発明の製品の様々な用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、部品を成形するために熱間プレス加工プロセスにおいて被覆鋼を使用することは、特に、自動車産業において重要なことになりつつある。そのような部品または製品の作製は、連続する以下の主なステップを含んでもよい：
鋼帯または鋼板を被覆するステップ、
ブランクを得るためにトリミングまたは切断するステップ、
鋼基材をプレコートと合金化し、かつ、鋼をオーステナイト化するためにブランクを加熱するステップ、
部品を熱間成形し、その後に、主として、マルテンサイト構造を得るためにその部品を急速冷却するステップ。
【０００３】
例として、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，２９６，８０５号明細書を参照されたい。
【０００４】
プレコートを鋼基材と合金化することにより、高い溶解温度を有する金属間合金を生成する効果を有するが、そのような被覆を有するブランクは、金属基材のオーステナイト化が発生する温度範囲において加熱されてもよく、焼き入れによってさらに硬化させることができる。
【０００５】
被覆の金属間合金化および基材のオーステナイト化を考慮したブランクの加熱処理は、炉内においてきわめて頻繁に実行される。ブランクに施される熱サイクルは、最初に、加熱段階を含み、その加熱の速度は、炉温度設定、移動速度、ブランクの厚さ、加熱処理および被覆の反射率などのようなパラメータに応じている。この加熱段階の後、熱サイクルは、一般的には、保持段階を含み、その保持段階の温度は、炉の規定温度である。
【０００６】
加熱、熱間プレス加工および急速冷却の後に得られた部品または製品は、きわめて大きな機械抵抗を有し、構造的利用分野、例えば、自動車産業分野に使用されてもよい。これらの部品は、頻繁に他の部品と溶接されなければならず、高い溶接性が要求される。このことは、次のことを意味する。
【０００７】
結果として生じる公称溶接パラメータの変動が溶接品質に影響を与えないことを保証するために、溶接作業は、十分に広い動作範囲で実行可能なものでなければならない。抵抗溶接の場合、これは、自動車産業においてはきわめて一般的なことであり、作業溶接範囲は、パラメータの組み合わせによって定義され、溶接電流強度Ｉと溶接中に部品に加えられる力Ｆとは、最も重要なものの一つである。これらのパラメータの適切な組み合わせは、不十分なナゲット径（小さすぎる電流強度または小さすぎる力によって発生する）が発生しないことおよび溶接散りが発生しないことを保証するのを助ける。
【０００８】
溶接作業は、大きな機械抵抗が溶接部において得られるように実行されなければならない。この機械抵抗は、剪断引張試験または十字引張試験のような試験によって評価されてもよい。
【０００９】
また、欧州特許第１３８０６６６号明細書は、溶接された構造部材を製作するためのＡｌ被覆鋼板の熱間プレス加工を含む方法を開示している。しかしながら、溶接性はさらに改善される必要がある。
【００１０】
スポット溶接に極めて適切なプレス加工された部品または製品を準備することを可能にする方法が必要なままであり、部品または製品は塗装が容易であり、良好な耐食性を示す。
【００１１】
本発明者らは、基礎鋼帯または基礎鋼板（ｂａｓｅ  ｓｔｅｅｌ  ｓｔｒｉｐ  ｏｒ  ｓｈｅｅｔ）が、少なくとも一方の面においてアルミニウムまたはアルミニウム合金の被覆によって少なくとも部分的に被覆され（場合によっては、「プレコート（ｐｒｅ−ｃｏａｔｅｄ）」と呼ばれ、この接頭辞は、プレコートの性質の変態が熱間プレス加工または成形加工の前の加熱処理中に発生することを意味する）、被覆が、定められた厚さを有するある種の被覆鋼は、特定の状態での加熱の後に、成形部品に都合良く成形され、それによって、特定の改善された溶接性を示すことを発見した。
【００１２】
また、本発明者らは、アルミ処理されかつ熱間プレス加工された部品の特に良好な溶接性は、部品において鋼基材から外側へ順々に存在する特別な一連の被覆層およびこれらの層中の制御された率の孔に関連することを発見した。
【００１３】
また、本発明者らは、この特別な層の配置が特定の加熱条件に関連することを発見した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第６，２９６，８０５号明細書
【特許文献２】欧州特許第１３８０６６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、プレコートされた鋼から準備された新規の熱間プレス加工された部品を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、そのようなプレス加工された部品を含む、自動車などの新規の製造物品を提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、高い溶接性を示すプレス加工された部品を作製する新規の方法を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】総厚さが０．７〜１．５ｍｍおよび１．５〜３ｍｍである鋼板の場合の炉内における総ドウェル時間に応じた炉温度の条件を示す図であり、これらの厚さは、溶接のために特に有利な被覆を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上記の目的およびその他の目的は、以下の詳細な説明から明らかとなる。
【００２０】
本発明は、ある種のプレコートされた鋼帯で実施され、その鋼帯は、基礎鋼帯と、基礎鋼帯の一方の面の少なくとも一部に存在するアルミニウムまたはアルミニウム合金のプレコートとを含む。多くの用途のために、基礎鋼帯または基礎鋼板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金のいずれかによって被覆されてもよい任意の種類の鋼を含んでいてもよい。しかしながら、自動車の構造部品などのある種の用途のためには、基礎鋼帯は、部品に１０００ＭＰａより高い超高強度をもたらす鋼を含むことが好ましい。そのような場合には、基礎鋼帯はホウ素鋼を含むことが特に好ましい。
【００２１】
鋼帯は、それの処理のために、熱間圧延機によって得ることができ、場合によっては、所望の最終的厚さに応じて、冷間再圧延されてもよい。好ましい厚さは０．７〜３ｍｍである。典型的には、基礎鋼帯は、被覆を形成する前および後に、コイルの形態で保存および搬送される。
【００２２】
基礎鋼帯のための好ましい鋼の例は、重量％で以下の組成を有するものである：
０．１０％＜炭素＜０．５％、
０．５％＜マンガン＜３％、
０．１％＜ケイ素＜１％、
０．０１％＜クロム＜１％、
ニッケル＜０．１％、
銅＜０．１％、
チタン＜０．２％、
アルミニウム＜０．１％、
リン＜０．１％、
硫黄＜０．０５％、
０．０００５％＜ホウ素＜０．０１０％
残部は、鉄および処理に固有の不純物を含み、本質的に鉄および処理に固有の不純物からなり、または鉄および処理に固有の不純物からなる。そのような鋼の使用は、熱処理の後に、きわめて高い機械抵抗をもたらし、アルミニウムをベースにした被覆は、高い耐食性をもたらす。
【００２３】
特に好ましくは、基礎鋼帯における重量％による鋼の組成は、次の通りである：
０．１５％＜炭素＜０．２５％、
０．８％＜マンガン＜１．８％、
０．１％＜ケイ素＜０．３５％、
０．０１％＜クロム＜０．５％、
ニッケル＜０．１％、
銅＜０．１％、
チタン＜０．１％、
アルミニウム＜０．１％、
リン＜０．１％、
硫黄＜０．０５％、
０．００２％＜ホウ素＜０．００５％
残部は、鉄および処理に固有の不純物を含み、実質的に鉄および処理に固有の不純物からなり、または鉄および処理に固有の不純物からなる。
【００２４】
基礎鋼帯に使用するための好ましい市販の鋼の例は、２２ＭｎＢ５である。
【００２５】
本発明による鋼の組成においては、クロム、マンガン、ホウ素、および、炭素は、それらが焼入性に影響を与えるように添加されてもよい。さらに、炭素は、マルテンサイトの硬さに対するそれの作用のために、高い機械的特性を達成することを可能にする。
【００２６】
アルミニウムは、液体状態において、脱酸素を実行するために、また、ホウ素の有効性を保護するために、組成に注入される。
【００２７】
チタンは、窒素含有量に対するそのチタンの含有量の比は３．４２を上回らなければならないが、例えば、ホウ素が窒素と化合するのを防止するために注入され、窒素はチタンと化合する。
【００２８】
合金化元素Ｍｎ、Ｃｒ、Ｂは、プレス加工ツールにおける硬化を可能にする焼入性、あるいは、熱処理中に部品が変形するのを軽減する穏やかな焼き入れ液の使用を可能にする。さらに、本発明による組成は、溶接性の観点からも最適化される。ＮｉおよびＣｕの０．１％までの添加は行われてもよい。
【００２９】
鋼は、カルシウムによって実行される硫化物の球状化（ｇｌｏｂｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）のための処理を施されてもよく、これは、鋼の疲労抵抗を改善する効果を有する。
【００３０】
基礎鋼帯は、アルミニウムまたはアルミニウム合金のいずれかによって、好ましくは溶融めっきによって被覆される（またはプレコート（ｐｒｅ−ｃｏａｔｅｄ）され、この接頭辞は、プレコートの性質の変態がプレス加工の前の加熱処理中に発生することを意味する）。Ａｌ−Ｓｉ被覆のための典型的な金属浴は、一般的には、それの基本組成として、８〜１１重量％のケイ素、２〜４重量％の鉄を含み、残部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金、および、処理に固有の不純物である。ケイ素は、付着性および成形性を減少させる厚い鉄金属の金属間層が形成されるのを防止するために存在する。アルミニウムとともに本明細書において利用できる他の合金化元素は、鉄および重量で１５〜３０ｐｐｍのカルシウムを含み、また、それらの２つ以上をアルミニウムと組み合わせたものを含む。Ａｌ−Ｓｉ被覆の典型的な組成は、Ａｌ−９．３％Ｓｉ−２．８％Ｆｅである。しかしながら、本発明の被覆は、これらの組成に限定されることはない。
【００３１】
実施する上で特定の理論によって縛られることはないが、本発明者らは、本発明の利点のいくつかが、まず２０マイクロメートルから３３マイクロメートルのプレコート厚さｔｐの特定の範囲と関連していると考える。
【００３２】
２０マイクロメートル未満のプレコート厚さの場合、ブランクを加熱する間に形成される合金層は不十分な粗さを有する。このようにして、後の塗装の付着性はこの表面上では低く、耐食性は低下する。
【００３３】
プレコート厚さが鋼板上の所与の位置において３３マイクロメートルより厚い場合、この位置とプレコートがより薄い他のいくつかの位置との厚さの差が非常に重要になり、ブランクを加熱する間の合金化は不均一となる危険がある。
【００３４】
本発明者らは、さらに、上に示された狭い範囲でのプレコートの厚さを制御することは、厚さも正確な範囲で制御されるアリエーション（ａｌｌｉａｔｉｏｎ）後に被覆を形成することに寄与することを示した。これは、アリエーション後に部品に適用された抵抗溶接パラメータの範囲が変わりにくいことを確実にするための要因でもある。
【００３５】
プレコートされた鋼板または鋼帯は、次いで、ブランクに切断され、熱間プレス加工に先立って炉内で加熱処理を受けて、製品または部品を得る。本発明者らは、金属間合金化、オーステナイト化、および、熱間プレス加工を施されたブランクから製造された部品または製品で得られた被覆が独特な特徴を有するならば、非常に良好な溶接特性が達成されることを発見している。この被覆は最初のプレコートとは異なることに注目すべきである。これは、熱処理は、鋼基材との合金化反応を発生させ、これは、プレコートの物理化学的性質および幾何形状の両方を変化させるからである。これに関しては、本発明者らは、アルミ処理および熱間プレス加工された部品の特に良好な溶接性は部品において鋼基材から外側へ順々に存在する以下の一連の被覆層に関連することを発見している：
（ａ）相互拡散層、
（ｂ）中間層、
（ｃ）金属間層、
（ｄ）表面層。
【００３６】
本発明者らは、以下に詳述されるように、被覆層中の制限された量の孔によって、特定の良好な溶接性が得られることも発見した。
【００３７】
好ましい実施形態においては、これらの層は、次の通りである：
（ａ）好ましくは、中間硬さ（ＨＶ５０ｇが例えば、２９０〜４１０の範囲にあって、ここでＨＶ５０ｇは、５０グラムの荷重をかけたときに測定される硬さを表現する）を備えた相互拡散層。好ましい実施形態においては、この層は、重量で８６〜９５％のＦｅ、４〜１０％のＡｌ、０〜５％のＳｉの組成を有する。
（ｂ）中間層（ＨＶ５０ｇが約９００〜１０００（例えば、±１０％）の範囲に存在する）。好ましい実施形態においては、この層は、重量で３９〜４７％のＦｅ、５３〜６１％のＡｌ、０〜２％のＳｉの組成を有する。
（ｃ）硬さ（ＨＶ５０ｇが例えば、約５８０〜６５０、±１０％）を備えた金属間層。好ましい実施形態においては、この層は、重量で６２〜６７％のＦｅ、３０〜３４％のＡｌ、２〜６％のＳｉの組成を有する。
（ｄ）表面層（ＨＶ５０ｇが例えば、約９００〜１０００、±１０％）。好ましい実施形態においては、この層は、重量で３９〜４７％のＦｅ、５３〜６１％のＡｌ、０〜２％のＳｉの組成を有する。
【００３８】
好ましい実施形態においては、層（ａ）から（ｄ）の総厚さは３０マイクロメートルより大きい。
【００３９】
さらなる好ましい実施形態においては、層（ａ）の厚さは、１５マイクロメートル未満である。
【００４０】
本発明者らは、層（ｃ）および（ｄ）が、基本的に連続な場合には、高い溶接性が特に得られることを発見した。これらの層の本質的な連続性の特徴は次の方法で明らかにされる。層は完全に連続的なものであってもよい。しかしながら、それらは、下位レベルまたは上位レベルから得られる層部品によりいくつかの領域において壊れる可能性がある。本発明によれば、この破壊は制限されるに違いなく、つまり、層（ｃ）および（ｄ）は、それらのそれぞれのレベルの少なくとも９０％を占めなければならない。層（ｃ）の１０％未満が部品の最外面（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）に存在する場合には、高い溶接性が得られる。理論によって縛られることはないが、この特定の層の配置、特に、層（ａ）と層（ｃ）および（ｄ）との配置は、それらの層の固有特性および粗さの作用の両方によって、被覆の抵抗率に影響を与えることが考えられる。したがって、スポット溶接の初期段階における電流、表面における発熱、および、ナゲット形成は、この特定の構造によって影響される。
【００４１】
この有利な層配置は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金がプレコートされた、厚さが例えば０．７〜３ｍｍの範囲に存在する鋼板が、８８０〜９４０℃の温度に加熱された特別な雰囲気ではない炉内において３〜１３分（このドウェル時間は、加熱段階および保持時間を含む）加熱される場合に得られる。本発明は、雰囲気が制御される炉を必要としない。そのような有利な層の配置をもたらす他の条件は、図１および以下からわかる。
【００４２】
特に好ましい条件は次の通りである：
−０．７〜１．５ｍｍの厚さの場合、
９３０℃、３分から６分
８８０℃、４分３０秒から１３分。
−１．５〜３ｍｍの厚さの場合、
９４０℃、４分から８分
９００℃、６分３０秒から１３分。
【００４３】
０．７ｍｍ以上、かつ、１．５ｍｍ以下の総厚さを有する板のために、好ましい処理条件：（炉温度、炉内における総ドウェル時間）が、図形「ＡＢＣＤ」の範囲内に存在する条件によって、図１に示される。
【００４４】
１．５ｍｍよりも厚く、かつ、３ｍｍ以下の総厚さを有する板のために、好ましい処理条件：（炉温度、炉内における総ドウェル時間）が、図形「ＥＦＧＨ」によって、図１に示される。
【００４５】
加熱速度Ｖｃは、有利な合金化された層配置を生成するために、４から１２℃／ｓに含まれる。Ｖｃは、炉設定に特に依存し、予熱された炉内でプレコートされた鋼ブランクによって経験される２０〜７００℃の平均加熱速度として定義される。本発明者らは、この特定の範囲内でＶｃを制御することによって、形成される合金化層の性質および形態に影響を及ぼすことが可能となることを発見した。ここで、加熱速度Ｖｃは、室温と炉保持温度との間における加熱速度である平均加熱速度とは異なることが強調される。
【００４６】
本発明者らは、驚くべきことに、特別な加熱条件が合金化層を形成するのに特に好都合であり、より少ない孔が形成されることを発見した。本発明の理論によって縛られることはないが、好ましい合金化層の形成は、この範囲内でアリエーションの特定の動態（ｋｉｎｅｔｉｃｓ）により特定の温度範囲内で起こると考えられ、この点で、５００〜７００℃（ここでＶｃ’と示す）の特定の温度範囲における加熱速度の制御が特に重要であり、Ｖｃ’の値は１．５〜６℃／ｓに含まれなければならないことが発見された。
【００４７】
Ｖｃ’が１．５℃／ｓより遅い場合、酸化の動態が、炉雰囲気の酸素とプレコート表面との相互作用に起因し、鋼基材とプレコートとの間のアリエーションの動態と争う危険がある。したがって、所望の合金化層の配置は得られない。さらに、遅い加熱速度Ｖｃ’は、被覆中の過剰量の孔の原因となる。
【００４８】
Ｖｃ’が６℃／ｓより速い場合、金属間層（ｃ）は部品の最外面で１０％を超えて存在する傾向があり、したがって溶接性を低減する。Ｖｃが１．５〜６℃／ｓに含まれる場合、層（ｃ）および（ｄ）の本質的な連続性の特徴が完全に保証される。
【００４９】
理論によって縛られることはないが、孔の形成および溶接性に対するその影響は以下のように説明され得る。
【００５０】
孔が、拡散フラックスの違いにより、主として、鋼基材とプレコートの相互拡散中に現われる。これは、キルケンダル欠陥の生成とともに空孔のフラックスを意味する。孔の形態下での空孔のこの明示は、加熱速度Ｖｃ’が１．５〜６℃／ｓに含まれる場合に最適化されるように思われる。
【００５１】
溶接製品のスポット溶接中に、電流は、最初、孔のまわりを流れ、その孔は圧力および温度上昇により次第につぶれる。したがって、電流は、そのいくつかの特性が不連続に変化する可能性がある被覆を流れ、その電流は、溶接作業の間に火花およびスプラッシュが増える原因となり得る。
【００５２】
相互拡散に起因する被覆が、表面比で１０％未満の孔を含む場合、スポット溶接性が増加することが観察される。被覆を表す所与の領域に関して、この比は、孔によって占められた全表面であり、被覆の領域と称する。
【００５３】
表面層が、制御された稠密を有する場合、特別な良好な溶接性が経験され、それは、表面層（ｄ）が２０％未満の孔を含むことを意味する。この比は、表面層（ｄ）における孔の表面であり、この表面層の領域を称する。
【００５４】
特別な利点が、厚さが２０マイクロメートルから３３マイクロメートルの範囲に含まれるプレコートから得られる。これは、この厚さ範囲は、有利な層配置をもたらすからであり、また、プレコートの厚さの均一性は、アリエーション処理の後に形成された被覆の均一性に関連するからである。
【００５５】
加熱されたブランクは、その後、炉からダイへ転送され、部品または製品を得るために熱間プレス加工され、そして、３０℃／ｓを超える速度Ｖｒで冷却される。冷却速度Ｖｒは、ここでは、加熱されたブランクが炉を出てから４００℃に下がるまでの平均速度として定義される。これらの条件において、高温で形成されたオーステナイトは、主として、高い強度を有するマルテンサイトまたはマルテンサイト−ベイナイト構造に変態する。
【００５６】
好ましい実施形態においては、加熱されたブランクが出て熱間プレス加工機に送り込まれるまでの経過時間が、１０秒以下である。そうでなければ、オーステナイトからの部分的な変態が、発生しやすく、完全なマルテンサイト構造を得ることが所望されるならば、炉の出口とプレス加工機との間の転送時間は、１０秒未満でなければならない。
【００５７】
得られた被覆は、特に、様々な条件において基礎鋼板を腐食から保護する機能を有する。完成部品に施される熱処理中、あるいは、熱間成形プロセス中、被覆は、摩耗、摩減、疲労、衝撃に対する大きな耐性と、腐食に対する良好な耐性および塗装および接着のための良好な性能とを有する層を形成する。被覆は、被覆を有していない鋼板を熱処理するための様々な表面処理作業を回避するのを可能にする。
【００５８】
熱間成形プロセス中にまたは成形の後に適用される熱処理は、１５００ＭＰａの機械抵抗および１２００ＭＰａの降伏応力を超え得る高い機械的特性を得るのを可能にする。最終的な機械的特性は、調整可能であり、特に、構造のマルテンサイト分率、鋼の炭素含有量、および、熱処理に依存する。
【００５９】
本発明は、また、熱間圧延鋼板を使用することに関し、その鋼板は、バンパー・バー、ドア補強材、ホイールスポークなどのような、陸用自動車のための構造部品および／または侵入防止（ａｎｔｉ−ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ）部品または部分構造部品として、冷間圧延され、被覆される。
【００６０】
ここで、本発明が、限定することを意図するものではないある特定の例示的な実施形態によって、さらに説明される。
【００６１】
実施例
ｉ）本発明による条件：実施の一例において、厚さ１．２ｍｍの冷間圧延鋼板が製作された。冷間圧延鋼板は、０．２３重量％の炭素、１．２５重量％のマンガン、０．０１７重量％のリン、０．００２重量％の硫黄、０．２７重量％のケイ素、０．０６２重量％のアルミニウム、０．０２１重量％の銅、０．０１９重量％のニッケル、０．２０８重量％のクロム、０．００５重量％の窒素、０．０３８重量％のチタン、０．００４重量％のホウ素、０．００３重量％のカルシウムを含む。鋼板は、９．３％のケイ素、および、２．８％の鉄、そして、残部がアルミニウムおよび不可避の不純物である組成からなるアルミニウムをベースにした合金によってプレコートされた。鋼板の各面における厚さは２０マイクロメートルから３３マイクロメートルの範囲内に存在するように制御された。
【００６２】
鋼板は、その後、ブランクに切断され、９２０℃で６分間加熱され、この時間は、加熱段階および保持時間を含むものであった。２０〜７００℃との間における加熱速度Ｖｃは１０℃／ｓであった。５００〜７００℃の間の加熱速度Ｖｃ’は５℃／ｓであった。炉の雰囲気の特別な制御は行われなかった。十分なマルテンサイト構造を得るために、ブランクは１０秒未満で炉からプレスに転送され、熱間プレス加工され、焼き入れされた。
【００６３】
熱間プレス加工後に得られた部品は、４０マイクロメートルの厚さの被覆によって覆われ、その被覆は、４つの層構造を有する。鋼基材から開始して、層は次の通りである：
（ａ）１７マイクロメートルの厚さの相互拡散層または金属間層。この層は、それ自身が、２つの部分層からなる。硬さＨＶ５０ｇは、２９５から４０７までの範囲内に存在し、平均組成は、９０重量％のＦｅ、７重量％のＡｌ、３重量％のＳｉである。
（ｂ）８マイクロメートルの厚さの中間層。この層は、９４０ＨＶ５０ｇの硬さ、および、４３重量％のＦｅ、５７重量％のＡｌ、１重量％のＳｉからなる平均組成を有する。
（ｃ）８マイクロメートルの厚さの金属間層。６１０ＨＶ５０ｇの硬さを有し、６５重量％のＦｅ、３１重量％のＡｌ、４重量％のＳｉからなる平均組成を有する。
（ｄ）７マイクロメートルの厚さ、および、９５０ＨＶ５０ｇの硬さの表面層。４５重量％のＦｅ、５４重量％のＡｌ、１重量％のＳｉからなる平均組成を備える。
【００６４】
層（ｃ）と（ｄ）とは、準連続的なものであり、すなわち、考察される層に対応するレベルの少なくとも９０％を占める。より詳細には、層（ｃ）は、きわめて例外的な場合を除けば、最外面に到達することはない。いずれにしても、この層（ｃ）は、最外面の１０％未満しか占めない。
【００６５】
少数の孔が被覆中に観察され、この被覆中のそれらの表面比は１０％未満である。表面層（ｄ）中の孔の表面比は２０％未満である。
【００６６】
ｉｉ）基準の条件：同じ基礎材料およびプレコートを備えたブランクは、異なる条件で炉において加熱された。ブランクは、７分間９５０℃にまで加熱され、この時間は加熱段階の時間を含むものであった。加熱速度Ｖｃは、１１℃／ｓであった。５００〜７００℃の加熱速度Ｖｃ’は、７℃／ｓであった。これらの条件は、合金化の程度に対応するものであり、これは、条件（ｉ）の場合よりも重要なものである。
【００６７】
この被覆においては、金属間層（ｃ）は、連続的なものではなく、被覆内において散乱させられるように見える。この層の約５０％は、部品の最外面に存在する。さらには、鋼基材に接触する厚さが１０マイクロメートルの相互拡散層は、これまでに説明された場合よりも薄い。さらに、被覆内におけるそれらの表面比が１０％を超えるので、孔は条件（ｉ）におけるよりもはるかに多い。これらの孔は、表面比が２０％を超える表面層（ｄ）において特により多い。
【００６８】
抵抗スポット溶接が、２つの状況ｉ）およびｉｉ）において実行された：
（ｉ）準連続的層（ｃ）と（ｄ）とによる被覆。層（ｃ）は、最外面の１０％未満を占め、孔の表面比は低い。
（ｉｉ）混合されかつ不連続的な層による被覆。層（ｃ）は、１０％を越える最外面を占め、孔の表面比は高い。
【００６９】
抵抗スポット溶接は、２つの部品を重ね合わせ、かつ、以下の条件でそれらを接合することによって、実行された：
押し付け力（ｓｑｕｅｅｚｅ  ｆｏｒｃｅ）および溶接加圧力：４０００Ｎ、
押し付け時間：５０周期、
溶接時間および保持時間：それぞれ、１８周期。
【００７０】
各状態で、適切な強度範囲は、以下を得るために決定された：
溶接中にスパッターが発生しないこと、
許容できるナゲットサイズ。
【００７１】
引張試験も溶接性の範囲を評価するために行われた。
条件ｉ）の場合、電流強度によって表現される溶接性範囲は１．４ｋＡである。条件ｉｉ）の場合、溶接性範囲は極端に小さい。孔のより高い比および層の配置は、火花および被覆スプラッシュに関連する。
【００７２】
したがって、本発明による被覆は、はるかに満足な結果をもたらすことが分かる。
【００７３】
これまでの説明は、本発明を理解するのにわかりやすいものであるが、以下に列挙される好ましい実施形態および特許請求の範囲において使用される以下の用語は、混乱を回避するために、以下に記述される意味を有する。
【００７４】
プレコート：プレコート／基礎複合材料（ｂａｓｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔ）を形成するために、帯状または板状などの基礎鋼の少なくとも一部分に被覆または配置された材料（ＡｌまたはＡｌ合金）であり、この複合材料は、被覆されたＡｌまたはＡｌ合金材料と基礎鋼との間におけるアリエーション反応を施されていない。
【００７５】
アリエーションまたは合金化：基礎鋼およびプレコートの両方とも組成が異なる少なくとも１つの中間層を生成するためのプレコートと基礎鋼との間における反応である。アリエーション反応は、熱間プレス加工の直前になされる加熱処理中に発生する。アリエーション反応は、プレコートの総厚さに影響を与える。きわめて好ましい実施形態においては、アリエーション反応は、これまでに説明されたような次の層を形成する：（ａ）相互拡散層、（ｂ）中間層、（ｃ）金属間層、および、（ｄ）表面層。
【００７６】
プレコートされた鋼：プレコート／基礎複合材料であり、被覆された材料と基礎鋼との間におけるアリエーション反応を施されていない。
【００７７】
被覆：プレコートと基礎鋼との間におけるアリエーション反応を施された後のプレコートである。きわめて好ましい実施形態においては、被覆は、これまでに説明されたような、（ａ）相互拡散層、（ｂ）中間層、（ｃ）金属間層、および、（ｄ）表面層からなる。
【００７８】
被覆された鋼または製品：プレコートと基礎鋼との間におけるアリエーション反応を施されたプレコートされた鋼または製品である。きわめて好ましい実施形態においては、被覆された鋼は、基礎鋼に本発明による被覆を有する帯状または板状などの基礎鋼であり、これまでに説明されたような、（ａ）相互拡散層、（ｂ）中間層、（ｃ）金属間層、および、（ｄ）表面層からなる。
ブランク：帯から切断された形材である。
製品：熱間プレス加工されたブランクである。
【００７９】
本発明のこれまでの記述は、当業者が本発明に係る物または方法を製造および使用するのを可能にするために提供されたものであり、この可能性は、特に、本明細書の一部を構成する添付の特許請求の範囲の主題として提供される。
【００８０】
このようにして、本発明は、特に、次の好ましい実施形態を提供する：
１．熱間プレス加工される被覆鋼板製品を作製する方法であって、
鋼帯または鋼板をアルミニウムまたはアルミニウム合金でプレコートすること、次いで、
前記プレコートされた鋼帯または鋼板を切断して、プレコートされた鋼ブランクを得ること、次いで、
２０〜７００℃の間では４〜１２℃／ｓの加熱速度Ｖｃで、５００〜７００℃の間では１．５〜６℃／ｓの加熱速度Ｖｃ’で、前記鋼板の厚さが０．７ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下の場合には図１の図形ＡＢＣＤによって、前記鋼板の厚さが１．５ｍｍよりも厚くかつ３ｍｍ以下である場合には図１の図形ＥＦＧＨによって定められた温度および時間で予熱された炉内において、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金がプレコートされた鋼ブランクを加熱して、加熱されたブランクを得ること、次いで、
前記加熱されたブランクをダイに移動させること、次いで、
前記加熱されたブランクを前記ダイ内で熱間プレス加工して、熱間プレス加工された鋼板製品を得ること、次いで、
前記加熱されたブランクが炉を出るまで、前記加熱された製品を少なくとも３０℃／ｓの平均速度Ｖｒで４００℃に冷却することを含む方法。
【００８１】
２．プレコートが、アルミニウムまたはアルミニウム合金浴内で、第１の面および第２の面を有する前記鋼帯または鋼板の溶融めっきによって行われ、前記プレコートの厚さｔｐは、前記鋼帯または鋼板の前記第１および第２の面上のあらゆる場所において、２０マイクロメートルから３３マイクロメートルである、実施形態１に記載の方法。
【００８２】
３．前記加熱されたブランクが前記炉を出てから前記プレス加工が開始するまでの経過時間は、１０秒以下である、実施形態１または２に記載の方法。
【００８３】
４．プレス加工された被覆鋼製品であって、
（ａ）第１の面および第２の面を有する基礎鋼帯と、
（ｂ）前記基礎鋼帯の前記第１の面および前記基礎鋼帯の前記第２の面のうちの少なくとも一方に存在する被覆とを含み、
（ｉ）前記被覆は、前記基礎鋼とアルミニウムプレコートまたはアルミニウム合金プレコートとの間における相互拡散から発生し、
（ｉｉ）前記被覆は基礎鋼から外側へ順々に存在する、
（ａ）相互拡散層、
（ｂ）中間層、
（ｃ）金属間層、
（ｄ）表面層を含み、
（ｉｉｉ）前記被覆は表面比で１０％未満の孔を含む、プレス加工された被覆鋼製品。
【００８４】
５．前記表面層（ｄ）は表面比で２０％未満の孔を含む、実施形態４に記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【００８５】
６．前記被覆は３０マイクロメートルを上回る厚さを有する、実施形態４または５に記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【００８６】
７．前記層（ａ）は１５マイクロメートル未満の厚さを有する、実施形態４から６のいずれか一つに記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【００８７】
８．前記層（ｃ）および（ｄ）は、それらのそれぞれのレベルの少なくとも９０％を占めて準連続であり、層（ｃ）の１０％未満は前記製品の最外面に存在する、実施形態４から７のいずれか一つに記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【００８８】
９．鋼帯中の鋼組成は、総重量に対する重量％として、
０．１５％＜炭素＜０．５％、
０．５％＜マンガン＜３％、
０．１％＜ケイ素＜０．５％、
０．０１％＜クロム＜１％、
ニッケル＜０．１％、
銅＜０．１％、
チタン＜０．２％、
アルミニウム＜０．１％、
リン＜０．１％、
硫黄＜０．０５％、
０．０００５％＜ホウ素＜０．０８％からなる成分を含み、
さらに、鉄および処理に固有の不純物を含む、実施形態４から８のいずれか一つに記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【００８９】
１０．鋼帯中の鋼組成は、総重量に対する重量％として、
０．２０％＜炭素＜０．５％、
０．８％＜マンガン＜１．５％、
０．１％＜ケイ素＜０．３５％、
０．０１％＜クロム＜１％、
ニッケル＜０．１％、
銅＜０．１％、
チタン＜０．１％、
アルミニウム＜０．１％、
リン＜０．０５％、
硫黄＜０．０３％、
０．０００５％＜ホウ素＜０．０１％からなる成分を含み、
さらに、鉄および処理に固有の不純物を含む、実施形態４から８のいずれか一つに記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【００９０】
１１．アルミニウムプレコートまたはアルミニウム合金プレコートは、８重量％〜１１重量％のケイ素、２重量％〜４重量％の鉄を含み、残部はアルミニウムおよび処理に固有の不純物である、実施形態４から１０のいずれか一つに記載のプレス加工された被覆鋼製品。
【００９１】
１２．実施形態４から１１のいずれか一つに記載の加熱処理された被覆鋼製品を含む、陸用自動車。
【００９２】
１３．実施形態１から３のいずれか一つによって製造された加熱処理された被覆鋼製品を含む、陸用自動車。
【図１】
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【国際調査報告】
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