CN108374118A - 一种具有易于成型特性的热镀锌双相钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种具有易于成形特性冷轧热镀锌双相钢板及制造方法，其化学成分重量百分比为：C:0.08％‑0.15％、Si:0.5％‑1.2％、Mn:1.6％‑2.5％、P≤0.02％、S≤0.01％、Al:0.02％‑0.06％、Cr:0.2％‑0.4％、Mo:0.2％‑0.4％、N≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明的双相钢板屈服强度为450～560MPa，抗拉强度大于780MPa，断裂延伸率大于18％，加工硬化指数大于0.13，扩孔率大于25％。本发明通过化学成分和生产工艺的设计，细化奥氏体晶粒，并且使冷轧基板中珠光体弥散地分布在铁素体基体；在连续热镀锌线经过退火和冷却后，得到纯净均匀的铁素体，细小弥散的马氏体和纯净均匀的铁素体提高了双相钢的断裂延伸率和加工硬化指数，得到扩孔率大于25％的具有良好成形特性的冷轧热镀锌双相钢板，可用于汽车车身成形难度较大的结构件、防撞件等。

Description

一种具有易于成型特性的热镀锌双相钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及汽车用冷轧热镀锌超高强度薄板技术领域，尤其涉及一种具有易于成型特性的热镀锌双相钢板及其制造方法。

背景技术

钢板表面镀锌是钢板表面耐腐蚀防护的非常有效的手段。在汽车行业，中、高端汽车普遍使用的热镀锌钢板，热镀锌钢板工艺提高汽车钢板的耐蚀性能，同时又不影响最终涂漆表面的鲜映性。

随着汽车工业的快速发展，对轻量化、节能和安全性都提出了更高的要求，对汽车车身材料的要求也越来越高，汽车用钢板有不断减薄的趋势，但减薄的前提是钢板的强度和冲压性能必须得以提高。双相钢因其强度高、成形性能好等优点，在汽车车身上应用量是先进高强钢中最大的。但对于一些具有高拉延、高翻边特性的车身零件，传统双相钢成形上仍存在困难，只能使用较厚的低强度级别双相钢材料，这不利于车身的进一步减重。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有易于成形特性冷轧热镀锌双相钢板及制造方法，能在连续热镀锌生产线上生产屈服强度为450～560MPa，抗拉强度大于780MPa，断裂延伸率大于18％，加工硬化指数大于0.13，扩孔率大于25％的具有良好成形特性的冷轧热镀锌双相钢板。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种具有易于成型特性的热镀锌双相钢板，其化学成分重量百分比为：C:0.08％-0.15％、Si:0.5％-1.2％、Mn:1.6％-2.5％、P≤0.02％、S≤0.01％、Al:0.02％-0.06％、Cr:0.2％-0.4％、Mo:0.2％-0.4％、N≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。

为了进一步满足力学性能的命中率和稳定性，优选地：C:0.08％-0.10％、Si:0.8％-1.0％、Mn:1.7％-2.0％、P≤0.01％、S≤0.005％、Al:0.03％-0.05％、Cr:0.28％-0.36％、Mo:0.2％-0.28％、N≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明钢种成分控制原理如下：

C：是最重要的强化元素，是形成马氏体的主要元素，是双相钢获得高强度的保证，直接影响热镀锌双相钢中马氏体体积分数和马氏体的强度。但含碳量不能过高，如果碳含量过高，会增加马氏体与铁素体基体的硬度差，增加镀锌钢板翻边成形开裂的风险。另外碳含量过高还会降低钢板的焊接性能。本发明中碳含量控制在0.08％～0.15％，优选为0.08-0.10％。

Si：通常以固溶原子的形式存在于铁素体和奥氏体中，硅能提高碳的活度，在以较低冷却速度冷却过程中，促进碳的扩散，从而促进了先共析铁素体的形成，最终得到纯净的铁素体基体，改善热镀锌双相钢的延伸率。但硅含量不能过高，如果硅含量过高，会降低带钢的可镀性和可焊接性。本发明硅含量控制在的0.5％～1.2％，优选为0.8-1.0％。

Mn：是钢中常用的固溶强化元素，可以扩大奥氏体相区，稳定奥氏体的元素，从而有效提高奥氏体岛的淬透性。增加锰含量可以提高奥氏体稳定性，使C曲线右移，推迟珠光体转变和贝氏体转变，提高马氏体含量。但锰含量不能过高，如果锰含量过高，会降低带钢的可镀性和可焊接性。本发明锰含量控制在的1.6％～2.5％，优选为1.7-2.0％。

P：是一种价廉的固溶强化元素，但双相钢是通过相变强化来提高强度的，磷在双相钢中有害，磷易在晶界上偏聚引起脆化，使耐冲击性变差，并且会降低可焊接性。在本发明中控制磷含量≤0.02％，优选为P≤0.01％。

S：是一种有害元素，在双相钢中易形成MnS等夹杂物，引起热脆，易造成材料开裂，并且会降低可焊接性，在本发明中控制硫含量≤0.01％，优选S≤0.005％。

Al：铝是钢种常用的脱氧剂。另外，铝元素还能与氮元素相结合形成AlN，可以提高钢的耐常温时效性。但铝含量不能过高，如果铝含量过高，会造成氧化铝夹杂物增多，而且容易造成连铸过程水口堵塞。在本发明中铝含量控制在0.02-0.06％，优选为0.03-0.05％。

Cr：是钢中强碳化物形成元素，可改善临界退火时奥氏体的淬透性，显著延迟珠光体和贝氏体转变，使奥氏体充分转变为马氏体组织，增加马氏体含量。但铬含量不能过高，如果铬含量过高，会形成铬的碳化物，降低镀锌钢板的延展性。本发明铬的含量控制在0.2-0.4％，优选为0.28-0.36％。

Mo：是钢中强碳化物形成元素，明显延迟珠光体和贝氏体转变，从而增加马氏体含量，提高热镀锌双相钢的抗拉强度。但钼含量不能过高，如果钼含量过高，会形成钼的碳化物，降低镀锌钢板的延展性。本发明钼的含量控制在0.2-0.4％，优选为0.2-0.28％。

N：是一种有害元素，会降低钢的耐常温时效性，在双相钢中N越少越好。本发明控制氮含量≤0.005％。

所述钢板其屈服强度为450-560MPa，抗拉强度为780-900MPa，断裂延伸率大于18％，加工硬化指数大于0.13，扩孔率大于25％。

一种具有易于成型特性的热镀锌双相钢板的制造方法，具体包括：

1)连铸成板坯时，采用电磁感应搅拌；热连轧时，将板坯加热到1200-1250℃，保温120-180min，精轧开轧温度为1020-1100℃，终轧温度为870-930℃，卷曲温度为520-580℃；

2)临界退火温度为770-800℃，保温时间为40-80s；退火后采用炉内冷却，冷却速度为15-40℃/s；热浸镀为455-465℃，镀锌时间为3-8s；

3)退火炉内吹入含氧量为1.8-2.2wt％的氮气和空气混合气，使退火炉内露点达到-15～-20℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明的双相钢板其屈服强度为450～560MPa，抗拉强度大于780MPa，断裂延伸率大于18％，加工硬化指数大于0.13，扩孔率大于25％。

2)本发明通过化学成分和生产工艺的设计，细化奥氏体晶粒，并且使冷轧基板中珠光体弥散地分布在铁素体基体；在连续热镀锌线经过退火和冷却后，得到纯净均匀的铁素体，马氏体细小弥散地分布在铁素体基体上，避免了马氏体带形成。细小弥散的马氏体和纯净均匀的铁素体提高了双相钢的断裂延伸率和加工硬化指数，并得到扩孔率大于25％的具有良好成形特性的冷轧热镀锌双相钢板，可用于一些汽车车身成形难度较大的结构件、防撞件等。

附图说明

图1是本发明的热镀锌双相钢的退火工艺曲线图。

图2为本发明的热镀锌双相钢的微观组织图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

一种具有易于成型特性的热镀锌双相钢板，其化学成分重量百分比为：C:0.08％-0.15％、Si:0.5％-1.2％、Mn:1.6％-2.5％、P≤0.02％、S≤0.01％、Al:0.02％-0.06％、Cr:0.2％-0.4％、Mo:0.2％-0.4％、N≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。

为了进一步满足力学性能的命中率和稳定性，优选地：C:0.08％-0.10％、Si:0.8％-1.0％、Mn:1.7％-2.0％、P≤0.01％、S≤0.005％、Al:0.03％-0.05％、Cr:0.28％-0.36％、Mo:0.2％-0.28％、N≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。

所述钢板其屈服强度为450-560MPa，抗拉强度为780-900MPa，断裂延伸率为18％-25％，加工硬化指数为0.13-0.15，扩孔率为25％-35％。

一种具有易于成型特性的热镀锌双相钢板的制造方法，具体包括：

生产工艺过程为：炉内冶炼-炉外精炼-连铸成板坯-热连轧-冷酸连轧-碱洗-退火-热镀锌。

1)在氧气顶吹转炉中冶炼，在加热钢包中精炼，得到上述化学成分，之后通过连铸铸成板坯。在冶炼过程中，转炉冶炼目标温度为1660～1680℃，精炼目标温度为1650～1670℃，精炼时间大于35分钟。

2)连铸成板坯时，采用电磁感应搅拌，避免成分偏析；热轧时，将板坯加热到1200-1250℃，保温120-180min，精轧开轧温度为1020-1100℃，终轧温度为870-930℃，卷曲温度为520-580℃。

热轧：连铸坯采用冷装方式入炉,热轧采用低温终轧和低温卷曲，可以细化热轧组织晶粒。

冷轧：热轧卷板经酸洗后冷轧成冷轧薄板，冷轧压下率为50-70％。

3)临界退火温度为770-800℃，保温时间为40-80s；退火后采用炉内冷却，冷却速度为15-40℃/s；热浸镀为455-465℃，镀锌时间为3-8s；

4)退火炉内吹入含氧量为1.8-2.2wt％的氮气和空气混合气，使退火炉内露点达到-15～-20℃。

在热镀锌退火炉加热段进行预氧化处理，预氧化的方法是向退火炉内吹入含氧量为1.8-2.2％的氮气和空气混合气，使退火炉内露点达到-15～-20℃，增加了炉内氧的分压，实现Si、Mn元素的内氧化，抑制Si、Mn元素偏析到带钢表面形成氧化物薄膜，降低带钢的镀锌性能。

退火后采用炉内冷却，冷却速度为15-40℃/s；热浸镀为455-465℃，镀锌时间为3-8s，之后通过空冷、风冷和水冷冷却到40℃以下。对于热镀锌合金化产品，带钢镀锌后进入合金化炉，电感应加热到480-520℃，加热时间为6-15秒，热镀锌层转变为含铁量为8-13％的锌铁合金层，然后经过风冷、水冷冷却至40℃以下。见图1为热镀锌双相钢的退火工艺曲线图。

实施例1-3见表1-表4：

表1实施例钢的化学成分wt％

实施例	C	Si	Mn	P	S	Al	Cr	Mo	N
										1	0.095	0.89	1.74	0.008	0.003	0.047	0.31	0.22	0.0042
2	0.081	0.82	1.87	0.009	0.002	0.023	0.35	0.24	0.0044
										3	0.094	0.98	1.98	0.008	0.003	0.057	0.26	0.29	0.004
4	0.096	0.97	1.89	0.009	0.003	0.049	0.34	0.27	0.003

表2实施例钢的热轧工艺参数

实施例	加热温度℃	精轧开轧温度℃	终轧温度℃	卷曲温度℃
					1	1210	1030	875	575
2	1225	1090	915	548
					3	1245	1025	925	530
4	1205	1095	895	520

表3退火镀锌工艺参数

表4热镀锌双相钢力学性能

见图2为本发明的热镀锌双相钢的微观组织图片；本发明制备的热镀锌双相钢微观组织由高韧性的铁素体和高强度的马氏体组成，另外还存在少量的贝氏体和奥氏体。本发明通过钢种的化学成分、炼钢、热轧、冷轧和热镀锌过程的设计和精确控制，以达到细小岛状马氏体均匀分布在铁素体基体中，避免马氏体带的产生，并且要得到纯净的铁素体组织，产品材料性能良好，在保证钢种强度的同时，获得了高延伸率、高加工硬化指数和高扩孔率。而且通过镀锌退火工艺的控制，获得了良好的镀锌表面质量。

Claims (4)

1.一种具有易于成型特性的热镀锌双相钢板，其特征在于，其化学成分重量百分比为：C:0.08％-0.15％、Si:0.5％-1.2％、Mn:1.6％-2.5％、P≤0.02％、S≤0.01％、Al:0.02％-0.06％、Cr:0.2％-0.4％、Mo:0.2％-0.4％、N≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种具有易于成型特性的热镀锌双相钢板，其特征在于，其化学成分重量百分比为：C:0.08％-0.10％、Si:0.8％-1.0％、Mn:1.7％-2.0％、P≤0.01％、S≤0.005％、Al:0.03％-0.05％、Cr:0.28％-0.36％、Mo:0.2％-0.28％、N≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有易于成型特性的热镀锌双相钢板，其特征在于，所述钢板其屈服强度为450-560MPa，抗拉强度为780-900MPa，断裂延伸率为大于18％，加工硬化指数大于0.13，扩孔率为大于25％。

4.一种如权利要求1-3其中任意一项所述的具有易于成型特性的热镀锌双相钢板的制造方法，其特征在于，具体包括：

1)连铸成板坯时，采用电磁感应搅拌；热连轧时，将板坯加热到1200-1250℃，保温120-180min，精轧开轧温度为1020-1100℃，终轧温度为870-930℃，卷曲温度为520-580℃；

2)临界退火温度为770-800℃，保温时间为40-80s；退火后采用炉内冷却，冷却速度为15-40℃/s；热浸镀为455-465℃，镀锌时间为3-8s；

3)退火炉内吹入含氧量为1.8-2.2wt％的氮气和空气混合气，使退火炉内露点达到-15～-20℃。