CN106811678A - 一种淬火合金化镀锌钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种淬火合金化镀锌钢板及其制造方法，该钢板的基体成分按重量百分比计如下：C 0.08％～0.65％，Si 0.01％～2.0％，Mn 0.80～3.00％，P≤0.020％，S≤0.020％，Al 0.02％～1.00％，含有Cr 0.50％～1.50％，Mo 0.15％～1.50％，Ni 0.50％～2.00％，Cu 0.20％～0.80％，B 0.001％～0.005％中的至少一种，其余为Fe和不可避免的杂质元素；该钢板的镀层为铁-锌合金。制造方法：钢板经过冶炼-连铸-热轧-酸洗-冷轧后，在连续热镀锌生产线上进行再结晶退火+热镀锌+锌层合金化处理。采用本发明生产的合金化镀锌钢板具有优良的冲压成型性能，同时成型后具有良好淬火性能，得到强度达到1000MPa以上的零件，并有效节约能源资源。
Description
技术领域
本发明属于镀锌板制造领域，尤其涉及一种适合淬火的合金化镀锌板及其生产方法。
背景技术
随着节能、环保要求的不断提高，汽车家电行业对于钢铁材料提出了更高的要求，钢铁材料不断向着高强度、长寿命的方向发展，强度、寿命的提高可以节约能源、资源，实现经济的可持续发展。强度的提高主要是通过相变强化来实现，如马氏体钢、双相钢等等，寿命的提高主要是防腐，通过表面保护层来实现，常见的是镀锌，后来发展到合金化镀锌板，大大提高了钢板的防腐蚀性能。
但钢铁材料强度的提高，带来了韧性和冲压成型性能的下降，为解决这个矛盾，发明了热压成型技术，即将钢板加热到奥氏体区，利用钢板在高温下的良好成型性能完成成型和淬火，得到强度很高的零件。
热压成型技术虽然解决了强度和成型性能之间的矛盾，但是其成本高、表面质量较差，工艺复杂，不适合大范围的推广。
本发明采用创新的成分设计，合金化镀锌钢板产品具有良好的成型性能和优良的感应淬火性能，成品感应淬火之后具有很高的强度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种淬火热浸镀合金化镀锌板及其制造方法，该钢板可以通过后续的加热淬火实现强化，从而实现减少材料使用量，节约能源、资源、较少温室气体排放的目的。
本发明的目的是这样实现的：
一种淬火合金化镀锌钢板，该钢板的基体成分按重量百分比计如下：C 0.08％～0.65％，Si 0.01％～2.0％，Mn 0.80％～3.00％，P≤0.020％，S≤0.020％，Al 0.02％～1.00％，含有Cr 0.50％～1.50％，Mo0.15％～1.50％，Ni 0.50％～2.00％，Cu 0.20％～0.80％，B 0.001％～0.005％中的至少一种，其余为Fe和不可避免的杂质元素；该钢板的镀层为铁-锌合金。
该钢板的基体成分还含有V 0.10％～0.50％，Ti 0.02％～0.20％，Nb 0.02％～0.20％，Ca 0.0005％～0.002％，Mg 0.0005％～0.002％中的至少一种。
钢板的基体组织为马氏体体积分数50％～100％+铁素体体积分数0％～50％。
本发明钢板的基体成分设计理由如下：
C 0.08％～0.65％，碳在本发明的钢中不以固溶强化为主，但影响所有的相变过程，并控制最终的组织和力学性能。不同的组织转变对于碳含量的要求差异很大，如为保证有较大的铁素体转变区，需控制其在较低含量；为保证马氏体转变的顺利进行，需要一定的碳含量；为保证过冷奥氏体的稳定性，需要其有较高的碳含量；为保证焊接性能，要求限制碳含量。
Si 0.01％～2.00％，是非碳化物形成元素，具有较高的固溶强化效果，可促进C向奥氏体富集，对铁素体中固溶的C有“清除”和“净化”作用，Si不溶于渗碳体，因此能够阻碍通过碳扩散反应的奥氏体-渗碳体转变，稳定奥氏体，使得残余奥氏体在室温下得以稳定存在。此外，Si可抑制马氏体板条间碳化物的析出，从而有利于获得马氏体板条间存在残余奥氏体的组织。
Mn 0.80～3.00％，锰是典型的奥氏体稳定化元素，可提高钢的淬透性，并起到一定的固溶强化作用，Mn作为扩大γ相区的元素，会降低A3、A1临界点，可推迟珠光体转变并降低贝氏体转变温度，但同时也推迟并延长铁素体转变，使贝氏体区右移，从而使钢种对控冷工艺条件的敏感性略为减小。高的Mn含量易在双相组织中引起强化相带状分布，从而造成性能的不均匀。
P≤0.020％，钢中的杂质，越少越好。
S≤0.020％，钢中的杂质元素，越少越好。
Al 0.02％～1.00％，对奥氏体形态的影响与Si相似，也是作为非碳化物形成元素，促进C向奥氏体富集并抑制渗碳体的析出。Al还可形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用。
Cr0.5-1.5％能够有效提高钢的淬透性和防止高温表面氧化。
Mo0.15-1.50％Mo有效地提高钢的淬透性，还能够强化晶界。含量小于0.15％难以起到上述作用，但含量过高则上述作用效果饱和，且成本较高。
Ni0.5-2.0％Ni是奥氏体化稳定元素，可以有效降低Ms点，同时可以提高材料塑性和低温韧性，但Ni价格高。
Cu0.20-0.80％通过析出ε-Cu实现析出强化，提高钢的强度。
B0.001-0.005能够显著提高钢的淬透性和净化晶界。含量低于0.001％时以上作用不明显，高于0.0050％时作用增加不明显。因此，如添加，B含量应控制在0.001-0.0050wt％范围
V0.10-0.50％，Ti0.02-0.20％，Nb0.02-0.20％，对晶粒细化、相变行为、奥氏体中C富集发挥显著作用。固溶状态的Nb延迟热变形过程中静态和动态再结晶和奥氏体向铁素体的相变，从而扩大动态再结晶终止温度和Ac3之间的温度范围，为在未再结晶区轧制提供了便利。Nb与C和N结合形成细小的碳氮化物也可延迟再结晶，阻止铁素体晶粒长大，从而具有强的细晶强化效果和较强的析出强化效果。Ti、V具有析出强化的作用。
Ca0.0005-0.002％，Mg0.0005-0.002％，能够净化钢质，改性夹杂物，提高钢的综合力学性能。
一种淬火合金化镀锌钢板的制造方法，钢板经过冶炼—连铸—热轧—酸洗—冷轧后，在连续热镀锌生产线上进行再结晶退火+热镀锌+锌层合金化处理，热轧终轧温度大于880℃，可以避免两相区轧制，卷取温度550℃～680℃，可以细化热轧钢板的组织，同时避免高温氧化对于钢板表面质量的影响。热镀锌加热温度在奥氏体化温度以下，避免因产生奥氏体而在随后的冷却过程中出现马氏体、贝氏体等强化相。冷轧压缩比大于40％，热镀锌加热温度控制在奥氏体化温度以下，热镀锌后的锌层合金化使锌层完全转化为锌铁合金，断后伸长率在28％以上，该合金化镀锌板具有优良的加工成形性能。
热镀锌再结晶退火加热温度控制在奥氏体化温度以下。再结晶退火加热温度控制在奥氏体化温度以下，之后将合金化钢板冲压成零件，对其淬火处理，所述淬火加热方式为感应加热或传导加热，加热温度为750℃～950℃，两相区加热或者奥氏体区加热，冷却方式是喷气冷却或喷雾冷却或喷水冷却，冷却速度大于10℃/s。零件强度要求较高的部分以较快的速度冷却，零件强度要求相对较低韧性要求较高的部分，以相对较慢的速度冷却，也可以将冷却终点选择在较高的温度，即强度和冷却速度需要匹配；零件淬火部位的抗拉强度大于1000MPa，伸长率大于10％，零件强度不同部分之间的组织性能有着均匀的过渡。
可以依据零件对于强度的要求选择加热温度和冷却速度，两相区加热，可以控制奥氏体的含量，从而控制马氏体的含量。冷却速度较高，可以保证奥氏体在冷却的过程中基本发生铁素体、珠光体转变，控制冷却速度和冷却终点温度，可以控制奥氏体转变产物，冷却速度相对较慢、终点温度较高，可以获得贝氏体组织，钢的强度相对较低、韧性较好，冷却速度相对较快、冷却终点温度较低，可以获得马氏体组织，钢的强度较高。
本发明的有益效果在于：采用本发明提供的的方法生产的合金化镀锌钢板具有优良的冲压成型性能，同时在成型后具有良好的淬火性能，可以得到强度达到1000MPa以上的零件，并能够有效的节约能源和资源。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行板经过冶炼—连铸—热轧—酸洗—冷轧后，在连续热镀锌生产线上进行再结晶退火+热镀锌+锌层合金化处理，之后冲压，淬火。本发明实施例钢的成分见表1。本发明实施例钢的主要工艺参数及性能见表2。
表1本发明实施例钢的成分
| 实施例 | C | Si | Mn | Al | Cr | Mo | Ni | Cu | B | V | Ti | Nb | Ca | Mg |
| 1 | 0.08 | 0.35 | 1.5 | 0.02 | 2.0 | 0.03 | ||||||||
| 2 | 0.09 | 0.01 | 1.6 | 0.5 | 0.3 | 0.002 | ||||||||
| 3 | 0.13 | 0.3 | 2.1 | 0.02 | 0.3 | 0.2 | 0.04 | 0.003 | ||||||
| 4 | 0.14 | 0.15 | 2.8 | 0.03 | 0.5 | |||||||||
| 5 | 0.15 | 0.4 | 2.3 | 0.04 | 0.5 | 0.003 | 0.001 | 0.001 | ||||||
| 6 | 0.17 | 1.5 | 2.0 | 0.1 | 0.3 | 0.05 | ||||||||
| 7 | 0.17 | 0.5 | 3.5 | 0.06 | 0.2 | 0.07 | ||||||||
| 8 | 0.20 | 2.0 | 2.5 | 0.03 | 0.005 | |||||||||
| 9 | 0.23 | 0.2 | 1.7 | 0.3 | 0.4 | 0.001 | 0.02 | 0.02 | ||||||
| 10 | 0.25 | 0.5 | 1.0 | 1.0 | 0.3 | 0.4 | 0.05 | 0.02 | ||||||
| 11 | 0.30 | 0.7 | 3.0 | 0.05 | 0.5 | 0.6 | ||||||||
| 12 | 0.40 | 1.8 | 0.8 | 0.6 | 1.0 | 0.8 | ||||||||
| 13 | 0.50 | 0.8 | 1.2 | 0.8 | 1.5 | 1.8 | 0.0005 | |||||||
| 14 | 0.65 | 1.0 | 1.4 | 0.04 | 1.5 | 0.0005 |
表2本发明实施例钢的主要工艺参数及性能
Claims (4)
1.一种淬火合金化镀锌钢板，其特征在于，该钢板的基体成分按重量百分比计如下：C 0.08％～0.65％，Si 0.01％～2.0％，Mn0.80％～3.00％，P≤0.020％，S≤0.020％，Al 0.02％～1.00％，含有Cr 0.50％～1.50％，Mo 0.15％～1.50％，Ni 0.50％～2.00％，Cu0.20％～0.80％，B 0.001％～0.005％中的至少一种，其余为Fe和不可避免的杂质元素；该钢板的镀层为铁-锌合金。
2.根据权利要求1所述淬火合金化镀锌钢板，其特征在于，该钢板的基体成分还含有V 0.10％～0.50％，Ti 0.02％～0.20％，Nb0.02％～0.20％，Ca 0.0005％～0.002％，Mg 0.0005％～0.002％中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述淬火合金化镀锌钢板，其特征在于，钢板的基体组织为马氏体体积分数50％～100％+铁素体体积分数0％～50％。
4.一种权利要求1-3中任一项所述淬火合金化镀锌钢板的制造方法，其特征在于，钢板经过冶炼—连铸—热轧—酸洗—冷轧后，在连续热镀锌生产线上进行再结晶退火+热镀锌+锌层合金化处理，其中热轧终轧温度大于880℃，卷取温度550℃～680℃，冷轧压缩比大于40％，再结晶退火加热温度控制在奥氏体化温度以下，之后将合金化钢板冲压成零件，对其淬火处理，所述淬火加热方式为感应加热或传导加热，加热温度为750℃～950℃，两相区加热或者奥氏体区加热，冷却方式是喷气冷却或喷雾冷却或喷水冷却，冷却速度大于10℃/s。
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