CN108707815A - 一种800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板及其制造方法，其化学成分质量百分数为：C：0.08‑0.12％；Si：0.10‑0.20％；Mn：1.5‑2.5％；Cr：0.2‑0.4％；Mo：0.12‑0.20％；Als：0.03‑0.06％、P≤0.015％、S≤0.04％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明通过合理的成分以及工艺设计，保证组织中多相组织均衡配比，控制软性与硬性相的比例、弥散程度和分布状态。所生产的800MPa级纯锌镀层高强钢，屈服强度YS≥500MPa，抗拉强度TS为≥800MPa，扩孔率λ≥45％，表面质量等级达到FB表面及以上。

Description

一种800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于冷轧热镀锌汽车用钢制造领域，涉及一种800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板及其制造方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，节能降耗、增加安全可靠性能、提高车体耐蚀性能已成为用户的普遍追求，采用高强度镀锌板已成为汽车用钢发展的必然趋势。

为了适应撞车时乘坐人员的安全性和利用汽车车体的轻量化改善燃料消耗率，积极寻求抗拉强度800MPa级级以上且薄规格高强度钢板在汽车结构部件中的应用已经成为必然。在追求高强度高耐蚀性的同时，部分零部件对于良好翻边扩孔性能材料的需求也日益凸显。

为了获得高扩孔性纯锌镀层高强钢，利用Si的固溶强化铁素体相和Si的排碳作用稳定退火过程中奥氏体稳定性，目前通常高Si成分体系需要采用预氧化-还原技术或者闪镀Ni等方式避免高Si引起的表面质量较差，对设备要求较高。通常为了获得良好的扩孔性能，需要先将带钢冷却至马氏体转变点Ms以下，再行回火获得回火马氏体组织，通常需要设备改造或者新建产线才能实现，且改造成本较高，常规产线不易于实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板。

本发明的另一目的在于提供一种800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板的制造方法，通过合理的成分和工艺设计，保证力学性能、焊接性以及良好表面质量的要求，同时具有良好的扩孔性能。

本发明具体技术方案如下：

一种800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板，其化学成分质量百分数为：C：0.08-0.12％；Si：0.10-0.20％；Mn：1.5-2.5％；Cr：0.2-0.4％；Mo：0.12-0.20％；Als：0.03-0.06％、P≤0.015％、S≤0.04％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明提供的一种800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板的制造方法，包括以下步骤：

1)连铸炼钢；

2)热轧；

3)酸洗冷轧；

4)连续退火镀锌。

进一步地，步骤1)所述连铸炼钢采用LF炉和RH炉双联冶炼；减少成分中夹杂及S、P、H等有害元素残留；连铸中包目标温度控制在液相线温度以上10～40℃，浇铸过程中采用动态轻压下，以减少或者消除中心疏松和中心偏析缺陷。

进一步地，步骤2)所述热轧，铸坯出炉温度控制在1200～1260℃，保温时间2～4h。进一步的，热轧终轧温度控制在860～910℃；热轧卷取温度控制在520～620℃，板坯厚度180～230mm，热轧后厚度1.8mm～4.5mm。

步骤2)中铸坯出炉温度控制在1200～1260℃，出炉温度需精益控制，不宜过高，温度过高会生成更多的氧化铁皮，对于成品的表面质量具有很大影响，如压氧、氧化铁皮清除后的残留凹坑，经轧平后仍存在表面不一致，造成镀层不均等；热轧终轧温度控制在860～910℃，防止形变诱导铁素体相变以及形变过大，铁素体在形变带形核，形成带状组织；热轧卷取温度控制在520～620℃，如果温度过高，形成的铁素体与珠光体粗大，而使之后退火的组织粗大；而温度过低，形成硬性相马氏体或贝氏体组织，使冷轧轧制负荷增大，板坯厚度180～230mm，热轧后厚度1.8mm～4.5mm。

进一步地，步骤3)所述酸洗冷轧，是指：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率≥45％，以利于退火工艺的改进，冷轧后厚度0.5～2.5mm。

进一步地，步骤4)所述连续退火镀锌具体包括以下步骤：

4-1)将冷轧带钢加热到150℃预热，加热速度为3～6℃/s；

4-2)经过预热的带钢进一步加热到770～820℃；在此过程中冷轧珠光体和铁素体发生再结晶，当温度超过Ac1时发生奥氏体转变；

4-3)加热后的带钢在770～820℃保温60～120s进行两相区退火；该过程中实现部分奥氏体化，铁素体中的C、Mn等稳定奥氏体的元素向奥氏体中转移；

4-4)将保温后的带钢以2～6℃/s的速度缓慢冷却至650～700℃；该过程中部分奥氏体分解析出新生铁素体，C、Mn元素进一步向未转变的奥氏体中富集，使得未转变奥氏体稳定性得到补充；

4-5)然后将带钢以15～40℃/s的速度快冷至450～470℃；冷却速率过慢会出现珠光体或者贝氏体，降低钢板性能；冷却速率过快，对生产设备要求提高，生产困难程度和制造成本会相对增加；

4-6)带钢在450～470℃进行热浸镀锌3～6s，出锌锅后冷却至250℃以下；

4-7)带钢经淬水槽冷却至100℃以下。

所制备的800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板显微组织为：铁素体比例40～70％，贝氏体比例10～30％，马氏体比例≤30％。

本发明中各元素作用如下：

C：最有效的强化元素之一，对于马氏体的形成起关键作用，钢中碳含量决定双相钢的强度级别和马氏体的性能；由于马氏体含量和淬透性的设计要求，该级别强度的双相钢C含量一般在0.06-0.18％之间。本发明中C的成分控制在0.08-0.12％较低的范围。

Si：铁素体形成元素，起到固溶强化的作用，在两相区保温和缓冷时，可有效促进C向奥氏体扩散的作用，对铁素体有显著的净化作用，提高了双相钢中铁素体纯净度，稳定奥氏体组织；另一方面，Si含量超过一定限度时在钢板表面易形成高熔点氧化物，从而影响成品表面涂镀效果，要合理控制Si的添加量，所以本发明Si重量百分含量控制在Si：0.10-0.20％。

Mn：提高了奥氏体的稳定性，从而显著增加淬透性，Mn也起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用。另一方面，Mn是扩大γ区元素，当高的锰含量使珠光体转变开始时间推迟的同时，也会减缓铁素体的析出；而锰含量太低又满足不了淬透性要求，所以本发明Mn重量百分比含量控制在1.5-2.5％。

Cr：中强碳化物形成元素，和Mn元素一样能提高钢的淬透性，与其他合金元素搭配加入钢中，能大大提高钢的淬透性，从而推迟珠光体转变和贝氏体转变，而且扩大了卷取窗口，Cr也是一种固溶强化元素，起到对基体的强化作用。另一方面，过高的Cr含量，会使钢的淬透性大大提高，从而使强度大大增加，恶化了钢的成形性与焊接性。因此较佳的Cr含量应控制在0.2-0.4％以内。

Mo：在退火冷却时能抑制珠光体的生成，提高成品强度和延伸率。Mo含量过低，效果不明显；若过高，使成本上升。所以本发明Mo重量百分比含量控制在0.12-0.20％。

Als：Al在双相钢中所起的作用与Si相似，同时Al还可形成AlN析出，起到一定的细化晶粒的作用。少量Al的存在，保证强度性能的前提下，可使双相钢的延伸性能提高。所以本发明Al重量百分比含量控制在0.03-0.06％。

P、S、N：为减少钢中有害杂质对钢的冲压性能的不良影响，严格控制钢中的P、S、N的含量，P≤0.015％、S≤0.04％、N：≤0.005％。

本发明专利中合理控制成品组织中铁素体、贝氏体、马氏体比例及相构成确保产品具有良好的扩孔翻边能力，实际产品铁素体比例40～70％，贝氏体比例10～30％，马氏体比例≤30％，通过钢区的控制(LF+RH双联控制以及动态轻压下和电磁搅拌)保证了板坯质量和合金元素的精确命中，减少铸坯成分偏析和中心疏松的缺陷。采用低温卷取的方式避免热轧区域带状组织的产生，同时通过合理控制卷取温度避免表面Si、Mn富集造成成品表面镀层不均。控制Si、Cr、Mo等元素的添加保证奥氏体镀前转变为先共析铁素体和贝氏体，镀后剩余奥氏体转变为马氏体，从而保证了含有铁素体、贝氏体、马氏体多相复合组织，确保软性及硬性组织的均衡配比，得到良好的扩孔性能。同时合理添加合金元素C、Si、Mn、Cr等元素保证良好综合性能的同时，也保证镀锌成品具有较高的表面质量。配方配合合理的热轧、连退工艺和镀锌工艺能够获得抗拉强度在800MPa以上，扩孔率λ≥45％的高强度纯锌镀层钢板，保证良好的力学性能和涂镀质量，而且常规产线即可生产，保证钢板的稳定生产。

与现有技术相比，本发明通过合理的成分以及工艺设计，保证组织中多相组织均衡配比，控制软性与硬性相的比例、弥散程度和分布状态。此外获得力学性能良好的800MPa级纯锌镀层产品，同时要兼顾成分经济性和成分、工艺对表面涂镀的影响。所生产的800MPa级纯锌镀层高强钢，屈服强度YS≥500MPa，抗拉强度TS为≥800MPa，扩孔率λ≥45％，表面质量等级达到FB表面及以上，表面质量良好。

附图说明

图1为连续热镀锌工艺示意图；

图2为本发明钢材采用金相显微镜组织照片；

图3为本发明钢材扫描电镜组织形貌图。

具体实施方式

实施例1

一种800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板，其化学成分质量百分数为：C：0.11％；Si：0.20％；Mn：2.01％；Cr：0.35％；Mo：0.18％；Als：0.046％、P≤0.015％、S≤0.04％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。具体如下表1。

上述800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板的制造方法，包括以下步骤：

1)连铸炼钢：采用LF炉和RH炉双联冶炼；连铸中包目标温度控制在液相线温度以上10～40℃，浇铸过程中采用动态轻压下。

2)热轧：铸坯出炉温度控制在1235℃，保温时间2.5h。热轧终轧温度控制在883℃。热轧卷取温度控制在553℃，板坯厚度230mm，热轧后厚度2.2mm。

3)酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率≥45％，冷轧后厚度1.0mm。

4)连续退火镀锌；

4-1)将冷轧带钢加热到150℃预热，加热速度为4℃/s；

4-2)经过预热的带钢进一步加热到810℃；

4-3)加热后的带钢在799℃保温65s进行两相区退火；

4-4)将保温后的带钢以4℃/s的速度缓慢冷却至686℃；

4-5)然后将带钢以25℃/s的速度快冷至465℃；

4-6)带钢在450℃进行热浸镀锌3s，出锌锅后冷却至250℃以下；

4-7)带钢经淬水槽冷却至100℃以下。

实施例2-5钢材的配方如下表1，制造方法工艺同实施例1，具体工艺参数如下表1所示。

表1实施例1-5配方、工艺及性能

上表1中实施例1-5配方中，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明设计的钢种性能优异，具有良好的应用前景，并且生产成本低廉，市场竞争力强，产品附加值高，适合市场推广。800MPa级纯锌镀层高强钢产品吨钢利润约为1200元，目前年销售3000吨计算，可实现年新增利润360万元。

Claims (8)

1.一种800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板，其特征在于，所述800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板化学成分质量百分数为：C：0.08-0.12％；Si：0.10-0.20％；Mn：1.5-2.5％；Cr：0.2-0.4％；Mo：0.12-0.20％；Als：0.03-0.06％、P≤0.015％、S≤0.04％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.一种权利要求1所述的800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

1)连铸炼钢；

2)热轧；

3)酸洗冷轧；

4)连续退火镀锌；

其特征在于，步骤1)所述连铸炼钢，采用LF炉和RH炉双联冶炼；连铸中包目标温度控制在液相线温度以上10～40℃，浇铸过程中采用动态轻压下。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，步骤2)所述热轧，铸坯出炉温度控制在1200～1260℃，保温时间2～4h。

4.根据权利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，步骤2)所述热轧，热轧终轧温度控制在860～910℃。

5.根据权利要求2-4任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤2)中，热轧卷取温度控制在520～620℃，板坯厚度180～230mm，热轧后厚度1.8mm～4.5mm。

6.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，步骤3)所述酸洗冷轧，是指：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率≥45％，冷轧后厚度0.5～2.5mm。

7.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，步骤4)所述连续退火镀锌具体包括以下步骤：

4-1)将冷轧带钢加热到150℃预热，加热速度为3～6℃/s；

4-2)经过预热的带钢进一步加热到770～820℃；

4-3)加热后的带钢在770～820℃保温60～120s进行两相区退火；

4-4)将保温后的带钢以2～6℃/s的速度缓慢冷却至650～700℃；

4-5)然后将带钢以15～40℃/s的速度快冷至450～470℃；

4-6)带钢在450～470℃进行热浸镀锌3～6s，出锌锅后冷却至250℃以下；

4-7)带钢经淬水槽冷却至100℃以下。

8.根据权利要求2-7任一项所述的制造方法，其特征在于，所制备的800MPa级纯锌镀层高扩孔钢板显微组织为：铁素体比例40～70％，贝氏体比例10～30％，马氏体比例≤30％。