Стальной лист для горячего прессования с покрытием, способ горячего прессования стального листа с покрытием и деталь автомобиля

Стальной лист для горячего прессования с покрытием, способ горячего прессования стального листа с покрытием и деталь автомобиля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к стальному листу для горячего прессования с покрытием, к способу горячего прессования для стального листа с покрытием, а также к детали автомобиля.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В последнее время постоянно возрастает потребность в ограничении потребления ископаемого топлива для того, чтобы управлять глобальным потеплением и защитить окружающую среду, на которую оказывают воздействие различные отрасли промышленности. Например, автомобили, которые являются неотъемлемой частью средств транспортировки в повседневной жизни, не являются исключением. Существует потребность в улучшении экономии топлива, например, за счет уменьшения веса кузова. Недопустимо, однако, просто уменьшать вес кузова, пренебрегая качеством продукта. Необходимо гарантировать при этом надлежащую безопасность.

[0003] Многие из структурных частей автомобиля делаются из стали, в частности из стального листа. Для того, чтобы уменьшить вес кузова, важно уменьшить вес стального листа. Вместо того, чтобы просто уменьшить вес стального листа, что, как упомянуто выше, является недопустимым, снижение веса должно сопровождаться поддержанием механической прочности стального листа. Такое требование становится все более насущным не только в автомобильной промышленности, но также и в других отраслях обрабатывающей промышленности. Научно-исследовательские усилия были направлены на получение стального листа, который мог бы иметь ту же самую или большую механическую прочность по сравнению с обычным листом, даже когда лист является более тонким.

[0004] В целом, материал, имеющий высокую механическую прочность, имеет тенденцию к уменьшению формуемости и стабильности формы при формообразовании, таком как изгиб. Это делает затруднительным выполнение процесса формования такого материала в сложную форму. Одним из решений проблемы формуемости является то, что называют "способом горячего прессования" (который также называют горячей штамповкой, горячим прессованием, закалкой в форме и упрочнением под прессом). В способе горячего прессования материал, подлежащий формованию, нагревается временно до высокой температуры (в аустенитной области), и стальной лист, размягченный при нагревании, формуется прессованием. Стальной лист затем охлаждается. При использовании способа горячего прессования материал однократно размягчается путем нагревания до высокой температуры, так что материал легко подвергается прессованию. Механическая прочность материала возрастает благодаря эффекту закалки во время охлаждения после завершения формования. Соответственно, горячее прессование может обеспечить продукт, имеющий как хорошую фиксируемость формы, так и высокую механическую прочность.

[0005] Однако, когда способ горячего прессования применяется к стальному листу, железо и другие вещества на поверхности окисляются с образованием окалины (оксидов) благодаря нагреванию до высокой температуры, например, 800°C или больше. Соответственно, после горячего прессования необходим процесс удаления окалины для того, чтобы удалить окалину, которая ухудшает производительность. Для элементов и т.п., которые требуют коррозионной стойкости, необходимо выполнить противокоррозийную обработку и нанесение металлического покрытия на поверхностях элементов после процесса формования. Процесс очистки поверхности и процесс поверхностной обработки также являются необходимыми, что дополнительно ухудшает производительность.

[0006] В качестве примера ограничения такого ухудшения производительности на стальной лист может быть нанесен покрывающий слой. В большинстве случаев для покрывающего слоя на стальном листе используются различные материалы, включая органические и неорганические материалы. Среди них листы оцинкованной стали, которые имеют эффект расходуемой (жертвенной) защиты стальных листов, широко используются в качестве стальных листов для автомобилей и других продуктов, потому что листы оцинкованной стали обеспечивают хороший противокоррозийный эффект и пригодны к технологии производства стального листа. Однако это может вызвать значительное ухудшение поверхностных свойств, потому что температуры нагрева, используемые при горячем прессовании (от 700 до 1000°C), являются более высокими, чем температуры, при которых разлагаются органические материалы или происходит кипение цинка, так что слой металлизации испаряется во время нагревания горячим прессом.

[0007] По этой причине желательно использовать, например, то, что называют покрытым алюминием стальным листом для горячего прессования, которое нагревает стальной лист до высоких температур. Покрытый алюминием стальной лист представляет собой стальной лист, имеющий металлическое покрытие на основе алюминия, точка кипения которого выше, чем у покрытия из органического материала или металлического покрытия на основе цинка. Металлическое покрытие на основе алюминия может препятствовать образованию окалины на поверхности стального листа, что приводит к устранению такого процесса, как процесс удаления окалины, а также к повышению производительности. Металлическое покрытие на основе алюминия также имеет противокоррозийный эффект, так что коррозионная стойкость стального листа после покрытия красками улучшается. Патентная литература 1, указанная ниже, раскрывает способ использования в горячем прессовании покрытого алюминием стального листа, получаемого путем покрытия стального листа, имеющего заранее определенные компоненты стали, металлом на основе алюминия, как объяснено выше.

[0008] В случае, когда наносится металлическое покрытие на основе алюминия, алюминиевое покрытие плавится и преобразуется в соединение Al-Fe благодаря дисперсии железа из стального листа, в зависимости от условий предварительного нагрева перед горячим прессованием. Соединение Al-Fe растет до тех пор, пока соединение Al-Fe не достигнет поверхности стального листа. Слой этого соединения в дальнейшем называется слоем сплава. Слой сплава является настолько твердым, что он образует царапины при контакте с матрицами во время прессования.

[0009] Это происходит потому, что слой сплава Al-Fe является по своей природе негладким на поверхности и обладает сравнительно более низкой смазывающей способностью. В дополнение к этому, так как слой сплава Al-Fe является сравнительно твердым, слой сплава Al-Fe имеет тенденцию разрушаться, создавая трещины в слое покрытия, и отваливаться в форме порошка. Кроме того, отслоившиеся и оторвавшиеся от слоя сплава Al-Fe материалы за счет сильной абразивности на поверхности Al-Fe присоединяются к матрицам. Соединение Al-Fe затем прилипает и откладывается на матрицах, что приводит к ухудшению качества прессованных продуктов. Для того, чтобы предотвратить это, необходимо удалять порошок сплава Al-Fe, прилипший к матрицам, во время обслуживания, что является одной из причин снижения производительности и увеличения затрат.

[0010] Кроме того, слой сплава Al-Fe является менее реакционноспособным при фосфатной обработке, так что покрытие химическое конверсионное покрытие (фосфатное покрытие), которое наносится перед окраской электроосаждением, не образуется. Хотя химическое конверсионное покрытие не образуется, слой сплава Al-Fe сам по себе имеет хорошую способность к адгезии краски, так что стойкость к коррозии после покрытия краской становится лучше, если количество осажденного алюминиевого покрытия является достаточно большим. Увеличение количества осажденного алюминиевого покрытия, однако, имеет тенденцию ухудшать вышеупомянутую адгезию к матрицам. Эта адгезия происходит в случаях, когда отслоившиеся или отвалившиеся от слоя сплава Al-Fe материалы прилипают к матрицам за счет сильной абразивности на поверхности Al-Fe, присоединившегося к матрицам, как описано выше. Увеличение смазывающей способности поверхностного покрытия дает улучшение для случая, когда отваливающиеся материалы за счет сильной абразивности на поверхности Al-Fe присоединяются к матрицам. С другой стороны, этот эффект улучшения является относительно малым для случая, в котором отслоившиеся от слоя сплава Al-Fe материалы присоединяются к матрицам. Для того, чтобы ослабить адгезию благодаря отслоившимся от слоя сплава Al-Fe материалам, наиболее эффективным является уменьшить количество осаждаемого алюминиевого покрытия. Однако уменьшение количества осаждаемого алюминиевого покрытия вызывает ухудшение стойкости к коррозии, как описано выше.

[0011] Для того, чтобы решить эту проблему, патентная литература 2, приведенная ниже, раскрывает стальной лист, предотвращающий образование царапин во время работы. Патентная литература 2 предлагает формировать на стальном листе, имеющем заранее заданные компоненты стали, металлическое покрытие на основе алюминия, а на этом металлическом покрытии на основе алюминия формировать покрытие из неорганического соединения, содержащего по меньшей мере одно из Si, Zr, Ti и P, органического соединения или их комплексного соединения. Для стального листа с таким поверхностным покрытием, сформированным на нем, поверхностное покрытие все еще остается во время прессования после нагревания, так что поверхностное покрытие может предотвратить образование царапин во время прессования. В дополнение к этому утверждается, что поверхностное покрытие может также действовать в качестве смазочного материала во время прессования, что позволяет улучшить формуемость. В действительности, однако, достаточная смазывающая способность не может быть получена, и желателен новый смазочный материал или альтернативное средство.

[0012] Патентная литература 3, приведенная ниже, раскрывает способ, относящийся к горячему прессованию листа оцинкованной стали. Способ решает проблему деградации поверхности вследствие испарения слоя покрытия на поверхности. Способ в соответствии с патентной литературой 3 относится к формированию барьерного слоя оксида цинка (ZnO), который имеет высокую точку плавления, на поверхности слоя покрытия так, чтобы препятствовать нижней части слоя покрытия испаряться и стекать. Способ, раскрытый в патентной литературе 3, однако предполагает слой цинкового покрытия и на деле не предполагает алюминиевого слоя, поскольку он утверждает, что чем ниже концентрация алюминия, тем лучше, хотя и допускается содержание алюминия вплоть до 0,4 мас.%. В дополнение к этому, техническая проблема, решаемая в этой патентной литературе, относится к испарению цинка. Это явление не происходит, конечно же, в случае алюминиевого покрытия, поскольку алюминий имеет высокую точку кипения.

[0013] Патентная литература 4, приведенная ниже, раскрывает способ, в котором слой поверхностного покрытия, содержащий соединение типа вюртцита, наносится на поверхность покрытого алюминием стального листа, а затем стальной лист подвергается горячему прессованию. В соответствии с патентной литературой 4, приведенной ниже, нанесение такого слоя поверхностного покрытия улучшает смазывающую способность в горячем состоянии, а также обрабатываемость при конверсионной обработке. Этот способ является эффективным для улучшения смазывающей способности, а также стойкости к коррозии после покрытия краской. В соответствии с примером в этом источнике информации, однако, улучшение смазывающей способности в горячем состоянии с помощью этого способа требует нанесения относительно большого количества соединения типа вюртцита, то есть количества, составляющего от 2 до 3 г/м².

[0014] Патентная литература 5, приведенная ниже, раскрывает способ для получения стального листа для горячего прессования, который может ограничить образование окалины при нагреве перед горячим прессованием и предотвратить прилипание материалов покрытия к матрицам во время горячего прессования. В патентной литературе 5, приведенной ниже, подавление образования окалины во время нагрева и предотвращение прилипания материалов покрытия к матрицам во время горячего прессования достигается посредством нанесения слоя покрытия из сплава на основе Al-Zn на поверхность стального листа, причем сплав на основе Al-Zn содержит: от 20 мас.% до 95 мас.% алюминия, от 0,01 мас.% до 10 мас.% кальция и кремний. Однако слой покрытия из сплава на основе Al-Zn, раскрытый в патентной литературе 5, приведенной ниже, содержит цинк, что приводит к хрупкому растрескиванию металла во время горячего прессования, а также к ухудшению свариваемости при точечной сварке, потому что оксиды цинка образуются во время горячего прессования.

[0015] Патентная литература 6, приведенная ниже, раскрывает способ для эффективного производства путем погружения в расплав покрытого алюминием стального листа, имеющего меньше дефектов покрытия. Для того, чтобы произвести покрытый погружением в расплав алюминия стальной лист с меньшим количеством дефектов покрытия в соответствии с патентной литературой 6, приведенной ниже, стальной лист, который нагревается с предопределенными условиями, погружается в течение предопределенного промежутка времени в ванну с расплавом алюминия, содержащего один или больше элементов из Mg, Ca и Li. Способ производства в соответствии с патентной литературой 6, приведенной ниже, однако, не предполагает применения к производству стальных листов для использования в горячем прессовании. Соответственно, свойства произведенного стального листа, которые требуются во время горячего прессования, все еще нуждаются в усовершенствовании. Патентная литература 6, приведенная ниже, также раскрывает случай, в котором в ванну покрытия добавляется цинк. Добавление цинка в ванну, однако, приводит к хрупкому растрескиванию во время горячего прессования, а также к ухудшению свариваемости при точечной сварке, что уже обсуждалось выше.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0016] [Патентный документ 1] JP 2000-38640 A.

[Патентный документ 2] JP 2004-211151 A.

[Патентный документ 3] JP 2003-129209 A.

[Патентный документ 4] WO 2009/131233.

[Патентный документ 5] JP 2012-112010 A.

[Патентный документ 6] JP 4264373 B.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0017] Как описано выше, стальной лист, покрытый алюминием, имеющим относительно высокую точку плавления, рассматривается как перспективный элемент для использования в качестве автомобильного стального листа и подобного, который требует стойкости к коррозии. Различные способы были предложены для применения покрытой алюминием стали к процессу горячего прессования. В действительности, однако, покрытый алюминием стальной лист не был применен к горячепрессованным продуктам, имеющим сложную форму, потому что, в качестве одной из причин, слой сплава Al-Fe обладает недостаточно удовлетворительной смазывающей способностью в процессе горячего прессования. Многие из стальных элементов, используемых в автомобилях, подвергаются окраске после формования, и способность к обработке химической конверсией (способность к окрашиванию) и коррозионная стойкость после окрашивания также требуются от горячепрессованных покрытых алюминием стальных листов.

[0018] Принимая во внимание вышесказанное, настоящее изобретение было сделано с целью предложить стальной лист с покрытием для горячего прессования, способ горячего прессования для стального листа с покрытием, а также автомобильную деталь, полученную способом горячего прессования, которая имела бы превосходную смазывающую способность с меньшим количеством осаждения и могла бы улучшить формуемость и производительность при горячем прессовании, а также могла бы улучшить способность к обработке химической конверсией после горячего прессования.

СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

[0019] Основываясь на результатах исследований для решения вышеупомянутых проблем, авторы настоящего изобретения нашли, что все вышеупомянутые проблемы могут быть решены путем добавления одного или более элементов из Mg, Ca, Sr, Li, Na и K к слою алюминиевого покрытия, который формируется на одной стороне или на обеих сторонах стального листа, и путем нанесения слоя поверхностного покрытия, содержащего ZnO, на поверхность стального листа, что и составляет настоящее изобретение. Суть настоящего изобретения описывается ниже.

[0020] (1) Стальной лист для горячего прессования с покрытием, включающий:

сформированный на одной стороне или на обеих сторонах стального листа, слой алюминиевого покрытия, содержащий по меньшей мере алюминий и дополнительно содержащий один или более элементов в общем количестве от 0,02 мас.% до 2 мас.%, выбираемых из Mg, Ca, Sr, Li, Na и K; и

слой поверхностного покрытия, нанесенный на слой алюминиевого покрытия и содержащий по меньшей мере ZnO.

(2) Стальной лист в соответствии с п. (1), в котором количество слоя поверхностного покрытия на одной стороне стального листа, в пересчете на металлический Zn, составляет от 0,3 до 4 г/м².

(3) Стальной лист в соответствии с п. (1) или (2), состоящий из

C: от 0,1 мас.% до 0,4 мас.%;

Si: от 0,01 мас.% до 0,6 мас.%;

Mn: от 0,5 мас.% до 3 мас.%;

Ti: от 0,01 мас.% до 0,1 мас.%;

B: от 0,0001 мас.% до 0,1 мас.%, и

остаток: железо и примеси.

(4) Способ горячего прессования стального листа с покрытием, включающий в себя:

нагревание стального листа с покрытием, включающим в себя слой алюминиевого покрытия, сформированный на одной стороне или на обеих сторонах стального листа, и слой поверхностного покрытия, нанесенный на слой алюминиевого покрытия и содержащий по меньшей мере ZnO, причем слой алюминиевого покрытия содержит по меньшей мере Al и дополнительно содержит один или более элементов в общем количестве от 0,02 мас.% до 2 мас.%, выбираемых из Mg, Ca, Sr, Li, Na и K; и

прессование и формование нагретого стального листа с покрытием.

(5) Способ в соответствии с п. (4), в котором при нагревании стального листа с покрытием средняя скорость увеличения температуры стального листа с покрытием от 50°C до температуры на 10°C ниже максимальной достигаемой температуры устанавливается равной от 10 до 300°C в секунду.

(6) Способ в соответствии с п. (4) или (5), в котором количество слоя поверхностного покрытия на одной стороне стального листа, в пересчете на металлический Zn, составляет от 0,3 до 4 г/м².

(7) Способ в соответствии с любым из пп. (4)-(6), в котором стальной лист состоит из

C: от 0,1 мас.% до 0,4 мас.%;

Si: от 0,01 мас.% до 0,6 мас.%;

Mn: от 0,5 мас.% до 3 мас.%;

Ti: от 0,01 мас.% до 0,1 мас.%;

B: от 0,0001 мас.% до 0,1 мас.%, и

остаток: железо и примеси.

(8) Деталь автомобиля, произведенная способом горячего прессования в соответствии с любым из пп. (4)-(7).

(9) Деталь автомобиля в соответствии с п. (8), имеющая механическую прочность, равную 1500 МПа или больше.

ЭФФЕКТ (ЭФФЕКТЫ) ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0021] Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением предлагается стальной лист с покрытием для горячего прессования, способ горячего прессования, а также деталь автомобиля, изготовленная с его помощью, которые способны обеспечить улучшение формуемости и производительности при горячем прессовании и улучшение способности к обработке й конверсией после горячего прессования за счет того, что слой алюминиевого покрытия стального листа содержит суммарно от 0,02 мас.% до 2 мас.% одного или более элементов из Mg, Ca, Sr, Li, Na и K, а также за счет формирования слоя поверхностного покрытия, содержащего ZnO, на слое алюминиевого покрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0022] [Фиг. 1A] Фиг. 1A представляет собой иллюстрацию для пояснения покрытого алюминием стального листа, относящегося к первому варианту осуществления настоящего изобретения.

[Фиг. 1B] Фиг. 1B представляет собой иллюстрацию для пояснения покрытого алюминием стального листа, относящегося к конкретному варианту осуществления.

[Фиг. 2] Фиг. 2 представляет собой график для объяснения Примера.

СПОСОБ (СПОСОБЫ) РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0023] Далее, ссылаясь на приложенные чертежи, будут подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что в данном описании и приложенных чертежах структурные элементы, которые имеют по существу одну и ту же функцию и структуру, обозначаются одними и теми же ссылочными обозначениями, а их повторное объяснение опускается.

[0024] (Первый вариант осуществления)

Далее будет подробно описан стальной лист с покрытием для горячего прессования и способ горячего прессования для стального листа с покрытием, относящийся к первому варианту осуществления настоящего изобретения. Стальной лист для горячего прессования с покрытием в соответствии с данным вариантом осуществления включает в себя слой алюминиевого покрытия, содержащий предопределенные компоненты, и слой поверхностного покрытия, содержащий ZnO в качестве главного компонента и сформированный на слое алюминиевого покрытия. Способ горячего прессования для стального листа с покрытием в соответствии с данным вариантом осуществления предусматривает горячее прессование конкретного покрытого алюминием стального листа, имеющего слой алюминиевого покрытия, содержащий предопределенные компоненты, и слой поверхностного покрытия, содержащий ZnO в качестве главного компонента и сформированный на слое алюминиевого покрытия.

[0025] <Стальной лист с покрытием>

Сначала со ссылками на Фиг. 1A и Фиг. 1B будет подробно объяснен стальной лист с покрытием в соответствии с данным вариантом осуществления. Фиг. 1A и Фиг. 1B представляют собой схематические иллюстрации, показывающие слоистую структуру стального листа с покрытием в соответствии с данным вариантом осуществления.

[0026] Стальной лист с покрытием в соответствии с данным вариантом осуществления является стальным листом для горячего прессования с покрытием и имеет высокую механическую прочность, так что стальной лист с покрытием может использоваться, например, для деталей автомобиля. Как показано на Фиг. 1A и Фиг. 1B, стальной лист с покрытием включает в себя стальной лист 101 в качестве основного металла, слой 103 алюминиевого покрытия, сформированный на поверхности стального листа 101, и слой 105 поверхностного покрытия, нанесенный на слой 103 алюминиевого покрытия. Слой 103 алюминиевого покрытия и слой 105 поверхностного покрытия могут быть сформированы на одной стороне стального листа 101, как показано на Фиг. 1A, или могут быть сформированы с обеих сторон стального листа 101, как показано на Фиг. 1B. Каждый слой, составляющий покрытый алюминием стальной лист 10 в соответствии с данным вариантом осуществления, будет теперь описан подробно.

[0027] [Стальной лист 101]

Для стального листа 101 в соответствии с данным вариантом осуществления предпочтительно использовать стальной лист, сформированный так, чтобы он имел, например, высокую механическую прочность (которая относится к свойствам механической деформации и разрушения, включая, например, предел прочности, предел текучести, удлинение, сужение площади, твердость, величину ударной вязкости, усталостную прочность, предел ползучести и подобное). Если используется такой стальной лист 101, детали автомобиля, имеющие высокую механическую прочность, могут быть произведены путем горячего прессования покрытого алюминием стального листа 10, имеющего слой 103 алюминиевого покрытия и слой 105 поверхностного покрытия, как будет описано позже.

[0028] В процессе горячего прессования в соответствии с данным вариантом осуществления может быть использован известный стальной лист с высокой механической прочностью. Стальной лист, имеющий перечисленные ниже компоненты, может использоваться в качестве стального листа 101, который может достичь такой высокой механической прочности. В этой связи перечисленные ниже компоненты стали являются чисто примерными, и стальной лист, который может использоваться для горячего прессования в соответствии с данным вариантом осуществления, не ограничивается таким описанным ниже стальным листом.

[0029] Такой стальной лист 101 содержит, например,

C: от 0,1 мас.% до 0,4 мас.%;

Si: от 0,01 мас.% до 0,6 мас.%;

Mn: от 0,5 мас.% до 3 мас.%;

Ti: от 0,01 мас.% до 0,1 мас.%, и

B: от 0,0001 мас.% до 0,1 мас.%.

Такой стальной лист 101 может также содержать Cr, P, S, Al, N и другие элементы, с остатком, включающим в себя Fe и примеси.

[0030] Далее будет объяснен каждый компонент, добавляемый в сталь.

Углерод добавляется для того, чтобы обеспечить целевую механическую прочность. Содержание углерода менее 0,1 мас.% не обеспечивает достаточного улучшения механической прочности и делает добавление углерода менее эффективным, что не является предпочтительным. Напротив, содержание углерода, превышающее 0,4 мас.%, еще больше упрочняет стальной лист, но с большой вероятностью вызывает трещины, обусловленные плавление, что не является предпочтительным. Соответственно, предпочтительно добавлять углерод в количестве 0,1 мас.% или больше и 0,4 мас.% или меньше.

[0031] Кремний является одним из элементов для улучшения механической прочности и добавляется для того, чтобы гарантировать целевую механическую прочность, аналогично углероду. Если содержание кремния составляет менее 0,01 мас.%, трудно продемонстрировать эффект упрочнения и получить достаточную механическую прочность, что не является предпочтительным. С другой стороны, кремний является элементом, который легко окисляется, и таким образом содержание кремния, превышающее 0,6 мас.%, понижает способность к смачиванию во время нанесения алюминиевого покрытия способом погружения в расплав, что может вызывать образование непокрытых частей, что не является предпочтительным. Соответственно, предпочтительно добавлять кремний в количестве 0,01 мас.% или больше и 0,6 мас.% или меньше.

[0032] Марганец является одним из элементов для упрочнения стали, а также одним из элементов для того, чтобы увеличить способность к закаливанию. Марганец также является эффективным для предотвращения красноломкости, вызываемой серой, которая является одной из примесей. Содержание марганца менее 0,5 мас.% не обеспечивает таких эффектов, и не является предпочтительным. С другой стороны, содержание марганца свыше 3 мас.% может понизить прочность благодаря избыточному образованию остаточной γ-фазы, и не является предпочтительным. Соответственно, предпочтительно добавлять марганец в количестве 0,5 мас.% или больше и 3 мас.% или меньше.

[0033] Титан является одним из элементов для улучшения прочности, а также элементом для улучшения термостойкости слоя 103 алюминиевого покрытия, сформированного на поверхности стального листа. Содержание титана менее 0,01 мас.% не может обеспечить эффект улучшения прочности или эффект улучшения сопротивления окислению, и не является предпочтительным. С другой стороны, титан является также элементом, который может смягчить сталь путем формирования, например, карбидов и нитридов при чрезмерном добавлении. В частности, если содержание титана превышает 0,1 мас.%, маловероятно получить целевую механическую прочность, что не является предпочтительным. Соответственно, предпочтительно добавлять титан в количестве 0,01 мас.% или больше и 0,1 мас.% или меньше.

[0034] Бор является элементом для улучшения прочности, способствующим улучшению прокаливаемости. Содержание бора менее 0,0001 мас.% не обеспечивает такого эффекта улучшения прочности в достаточной степени, и не является предпочтительным. С другой стороны, содержание бора, превышающее 0,1 мас.%, может уменьшить усталостную прочность за счет формирования включений и увеличения хрупкости, и не является предпочтительным. Соответственно, предпочтительно добавлять бор в количестве 0,0001 мас.% или больше и 0,1 мас.% или меньше.

[0035] Хром является элементом, имеющим эффект ингибирования образования AlN. AlN образуется на границе между слоем алюминиевого покрытия и основным стальным листом, когда слой алюминиевого покрытия сплавляется с образованием слоя сплава Al-Fe, заставляя покрывающий слой отделяться от основного стального листа. В дополнение к этому хром является одним из элементов для улучшения износостойкости и является одним из элементов для увеличения способности к закалке. Содержание хрома менее 0,05 мас.% не может обеспечить такой эффект, и не является предпочтительным. Кроме того, содержание хрома, превышающее 2 мас.%, приводит к насыщению такого эффекта, а также к увеличению затрат, и не является предпочтительным. Соответственно, предпочтительно добавлять хром в количестве 0,05 мас.% или больше и 2 мас.% или меньше.

[0036] Фосфор является неизбежно присутствующим элементом, и в то же время фосфор является также элементом для улучшения растворимости в твердом состоянии. Добавление фосфора может увеличить прочность стального листа при относительно низких затратах. Что касается нижнего предела содержания фосфора, он предпочтительно устанавливается равным 0,001 мас.%, принимая во внимание экономическую целесообразность очистки стали. Если содержание фосфора превышает 0,1 мас.%, ударная прочность стального листа может стать низкой, что не является предпочтительным. Соответственно, предпочтительно добавлять фосфор в количестве 0,001 мас.% или больше и 0,1 мас.% или меньше.

[0037] Сера является неизбежно содержащимся элементом и образует соединение MnS, которое формирует включения в стали, которые приводят к разрушению, уменьшают пластичность и ударную прочность, а также ухудшают обрабатываемость. Соответственно, предпочтительно понизить содержание серы в максимально возможной степени, и верхний предел содержания серы предпочтительно устанавливается равным 0,1 мас.%. С другой стороны, понижение содержания серы приведет к увеличению производственных затрат, так что нижний предел содержания серы предпочтительно устанавливается равным 0,001 мас.%.

[0038] Алюминий является компонентом, содержащимся в стали в качестве раскислителя. Алюминий является элементом, затрудняющим способность к покрытию, так что предпочтительно, чтобы верхний предел содержания алюминия был равен 0,1 мас.%. С другой стороны, хотя нижний предел содержания алюминия не должен быть ограничен, предпочтительно установить нижний предел содержания алюминия, например, равным 0,001 мас.%, принимая во внимание экономическую целесообразность очистки стали.

[0039] Азот является неизбежно содержащимся элементом и предпочтительно фиксируется для стабилизации свойств стали. Азот может быть зафиксирован такими элементами, как титан, алюминий и т.д. С другой стороны, увеличение содержания азота требует увеличения количества элемента, используемого для фиксации, и приведет к увеличению производственных затрат, так что предпочтительно установить верхний предел содержания азота равным 0,01 мас.%.

[0040] Попутно, в дополнение к вышеупомянутым элементам, стальной лист 101 может содержать другие примеси из производственных процессов и других источников. Например, такие примеси включают в себя Ni, Cu, Mo и O.

[0041] В дополнение к вышеупомянутым элементам, W, V, Nb, Sb и другие могут быть выборочно добавлены к такому стальному листу.

[0042] Стальной лист, сформированный из таких компонентов, закаливается после нагрева, например, способом горячего прессования, так что стальной лист может иметь механическую прочность, составляющую приблизительно 1500 МПа или больше. Хотя стальной лист имеет такую высокую механическую прочность, он может легко формоваться, когда используется способ горячего прессования, потому что стальной лист размягчен нагревом и подвергается горячему прессованию в размягченном состоянии. Кроме того, высокая механическая прочность может быть достигнута для такого стального листа, и стальной лист может сохранить или улучшить механическую прочность, даже если толщина стального листа уменьшается с целью понижения веса.

[0043] [Слой 103 алюминиевого покрытия]

Как показано на Фиг. 1A и Фиг. 1B, слой 103 алюминиевого покрытия формируется на одной стороне или на обеих сторонах стального листа 101. Слой 103 алюминиевого покрытия предпочтительно формируется на поверхности стального листа 101 путем, например, способа металлизации погружением в расплав. Однако, способ формирования слоя 103 алюминиевого покрытия не ограничивается таким примером. Слой 103 алюминиевого покрытия может быть сформирован известным способом, таким как нанесение покрытия методом электроосаждения, вакуумное напыление и плакирование.

[0044] Слой 103 алюминиевого покрытия содержит в качестве своих компонентов по меньшей мере алюминий, а также один или более элементов из Mg, Ca, Sr, Li, Na и K в общем количестве от 0,02 мас.% до 2 мас.%.

[0045] Авторы настоящего изобретения исследовали коэффициент трения легированного алюминиевого покрытия при высоких температурах и выяснили, что поверхностная конфигурация легированного алюминиевого покрытия влияет на коэффициент трения. Другими словами, большая шероховатость поверхности после сплавления увеличивает коэффициент трения при высоких температурах, и поэтому предпочтительно в максимально возможной степени понизить шероховатость поверхности после сплавления.

[0046] В случае прессования при нормальной температуре, в большинстве случаев, чем больше становится шероховатость поверхности, тем меньше становится коэффициент трения. Объясняется это легкостью подачи смазочных материалов при более высокой шероховатости поверхности. В отличие от этого, при высокотемпературном прессовании, таком как горячее прессование, на котором фокусируется данный вариант осуществления, использующиеся в прессовании при нормальной температуре смазочные материалы не существуют, так что металлы и оксиды непосредственно контактируют друг с другом. При таком горячем прессовании материал, имеющий меньшую шероховатость поверхности, становится более скользким. Хотя причина не достаточно ясна, это, по-видимому, происходит потому, что если шероховатость поверхности является большой, концы твердого соединения Al-Fe частично врезаются в матрицы, затрудняя скольжение в условиях высокой температуры, в которых также понижается предел текучести.

[0047] Авторы настоящего изобретения дополнительно обнаружили, что шероховатость поверхности после обработки для легирования покрытия может быть уменьшена путем добавления одного или больше из Mg, Ca, Sr, Li, Na и K к слою 103 алюминиевого покрытия. Эти элементы являются щелочными металлами или щелочноземельными металлами. Хотя и неясно, почему шероховатость поверхности после обработки для легирования покрытия становится ниже, когда слой 103 алюминиевого покрытия содержит такие элементы, это по-видимому относится к влиянию поверхностной энергии расплава Al-Si, образующегося при нагревании и плавлении покрытия из Al-Si при температуре около 600°C. В способе для производства стального листа с покрытием на основе алюминия в соответствии с патентной литературой 6, упомянутой выше, один или больше элементов из Mg, Ca и Li содержатся в алюминиевой ванне, используемой для производства. Однако покрытый алюминием стальной лист, произведенный таким способом, не является стальным листом для горячего прессования, и в патентной литературе 6, приведенной выше, не предусматривается плавление сформированного слоя металлизации во время горячего прессования. Поэтому следует отметить, что патентная литература 6, приведенная выше, ничего не предлагает в плане уменьшения шероховатости поверхности предположительно благодаря плавлению слоя металлизации, что было впервые найдено авторами настоящего изобретения.

[0048] Для достижения вышеупомянутых эффектов эти элементы добавляются в общем количестве 0,02 мас.% или больше в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Эти щелочные металлы и щелочноземельные металлы являются элементами, которые очень легко окисляются, и также легко окисляются в алюминиевой ванне. Если добавляемое количество этих элементов превышает 2 мас.%, на поверхности листа образуются некоторые узоры из окисных пленок этих элементов. Соответственно верхний предел добавления щелочных металлов и щелочноземельных металлов устанавливается равным 2 мас.%.

[0049] За счет включения вышеупомянутых компонентов в слой 103 алюминиевого покрытия шероховатость поверхности слоя 103 алюминиевого покрытия становится малой, то есть, например, приблизительно от 0,4 до 1,0 мкм в качестве среднего арифметического шероховатости Ra.

[0050] Когда слой 103 алюминиевого покрытия в соответствии с настоящим вариантом осуществления формируется способом погружения в расплав, м