CN111850392A - 一种改善热镀锌高强if钢汽车外板表面质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法，所述IF钢由以下化学成分按质量百分比组成：C≤0.01wt％，Si≤0.03wt％，Mn≤0.9wt％，P≤0.08wt％，S≤0.025wt％，Alt≥0.01wt％，Ti≤0.12wt％，N≥0.002wt％，Nb≤0.09wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明方法实现了消除热镀锌高强IF钢变形后表面橘皮的缺陷，从而提高热镀锌高强IF钢变形后表面品质。高强IF钢属于超低碳钢种，在不增加碳含量的前提下，通过控制Ti、N两种微合金元素的含量，可有效增加TiC、TiN、TiCN析出物的数量，以达到细晶强化的目的。

Description

一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法

技术领域

本发明属于热镀锌高强IF钢生产领域，尤其涉及一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法。

背景技术

随着汽车向减重、轻量化方向发展，兼有高强度和超深冲性能的热镀锌高强IF(Interstitial-Free Steel，无间隙原子钢)钢板得到迅速发展，并逐步开始被各大汽车厂用于汽车外覆盖件。但是以往各汽车厂对该钢种只用于汽车内板，而钢厂只关注该钢种的强度等级和深冲性能，对于该钢种变形之后的表面质量未加控制。而钢板在冲压变形之后的表面质量，对于汽车外板是极其重要的考核指标，这一点制约了热镀锌高强IF钢在外板上的推广，尤其强度级别为340MPa以上的热镀锌高强IF钢变形后表面橘皮严重，如图2所示。汽车厂采用的电泳工艺漆膜较薄，无法遮盖变形后钢板表面橘皮缺陷影响美观，给客户的使用造成一定影响。

该系列钢种表面质量控制的难点在于：钢厂只关注于未变形前钢板、卷料镀层的表面质量，而对变形后由微观组织引起的表面橘皮问题未加考虑。而汽车厂在对材料冲压变形之后，由微观组织导致的橘皮问题表现的较为严重。然而对于该钢种微观组织的影响因素贯穿于整个炼钢、轧钢及退火全过程。大部分钢厂目前对该钢种的生产参数控制范围明显过大，导致由微观组织引起的变形后表面橘皮问题突出。由于影响该钢种微观组织的因素过于复杂，而钢厂的生产控制参数简单粗糙，无法完全杜绝材料变形后橘皮问题的产生，从而造成汽车厂的大量零件报废。

综上，现有技术中热镀锌高强IF钢在变形后普遍存在表面橘皮缺陷的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法，解决或部分解决热镀锌高强IF钢变形后表面橘皮缺陷的技术问题，提高热镀锌高强IF钢汽车外板变形后表面质量。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法，所述IF钢由以下化学成分按质量百分比组成：C≤0.01wt％，Si≤0.03wt％，Mn≤0.9wt％，P≤0.08wt％，S≤0.025wt％，Alt≥0.01wt％，Ti≤0.12wt％，N≥0.002wt％，Nb≤0.09wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。

所述IF钢由以下化学成分按质量百分比组成：C≤0.007wt％，Si≤0.03wt％，Mn≤0.9wt％，P≤0.08wt％，S≤0.025wt％，Alt≥0.01wt％，Ti 0.042wt％～0.051wt％，N0.0021wt％～0.0031wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。

一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法，包括：

1)对粗轧加热后的高强IF钢板坯进行精轧时，将精轧终轧温度控制在920～950℃；

2)精轧高强IF钢板进行卷曲时，卷曲温度控制在700～740℃；

3)高强IF钢热卷开卷进行冷轧，获得冷轧高强IF钢卷，冷轧高强IF钢卷退火温度控制在800～830℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明方法实现了消除热镀锌高强IF钢变形后表面橘皮的缺陷，从而提高热镀锌高强IF钢变形后表面品质。在炼钢生产时，要求高强IF钢种化学成分中的Ti、N两种元素质量百分比(wt％)同时满足：Ti≥0.04wt％，N≥0.02wt％。高强IF钢属于超低碳钢种，在不增加碳含量的前提下，通过控制Ti、N两种微合金元素的含量，可有效增加TiC、TiN、TiCN析出物的数量，以达到细晶强化的目的。

附图说明

图1为本申请实施例中一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法的流程图；

图2为本申请实施例中热镀锌高强IF钢汽车外板变形后表面橘皮缺陷的宏观形貌图；

图3为本申请实施例中热镀锌高强IF钢汽车外板变形后表面橘皮缺陷的金相组织显微图片：

图4为本申请实施例中改善前热镀锌高强IF钢汽车外板钢板金相组织显微图片；

图5a为本申请实施例中改善后热镀锌高强IF钢汽车外板变形后表面质量宏观形貌图；

图5b为本申请实施例中改善后热镀锌高强IF钢汽车外板钢板金相组织显微图片；

图6a为本申请实施例中改善后热镀锌高强IF钢汽车外板变形后表面质量宏观形貌图；

图6b为本申请实施例中改善后热镀锌高强IF钢汽车外板钢板金相组织显微图片；

图7为本申请实施例中改善后热镀锌高强IF钢汽车外板变形后表面质量宏观形貌图；

图8为本申请实施例中改善后热镀锌高强IF钢汽车外板变形后表面金相组织显微图片；

图9为本申请实施例中改善后热镀锌高强IF钢汽车外板钢板金相组织显微图片；

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

实施例

见图1，一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法，包括：

步骤S01：对高强IF钢化学成分中的微量元素含量进行调整，并浇铸板坯。

IF钢的化学成分按质量百分比包括：C≤0.01wt％，Si≤0.03wt％，Mn≤0.9wt％，P≤0.08wt％，S≤0.025wt％，Alt≥0.01wt％，Ti≤0.12wt％，N≥0.002wt％，Nb≤0.09wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。

在炼钢生产时，要求高强IF钢种化学成分中的Ti、N两种元素质量百分比(wt％)同时满足：Ti≤0.12wt％，N≥0.002wt％。高强IF钢属于超低碳钢种，在不增加碳含量的前提下，通过控制Ti、N两种微合金元素的含量，可有效增加TiC、TiN、TiCN析出物的数量，以达到细晶强化的目的。

例如：将Ti含量控制在0.042～0.051wt％，同时N含量控制在0.0021～0.0031wt％。

步骤S02：对高强IF钢板坯进行加热处理。

步骤S03：对加热后的高强IF钢板坯进行粗轧和精轧，获得精轧高强IF钢板；

精轧时，将精轧终轧温度控制在920～950℃。终轧温度的控制方向，以偏向低温区为佳，越接近920℃越好。通过降低热轧精轧的终轧温度，减小终轧温度的波动范围，有利于细化热轧板微观组织晶粒尺寸。

例如：可以将终轧温度设置为920℃，或930℃，或940℃，或950℃。

步骤S04：对精轧高强IF钢板进行卷取，获得高强IF钢热卷；

将卷曲温度控制在700～740℃，越接近700℃越好。通过降低卷曲温度，减小卷曲温度的波动范围，有利于抑制热轧后再结晶晶粒的长大，稳定整卷长度方向的组织均匀性，保证整卷的力学性能稳定。

例如：可以将卷曲温度控制在700℃，或710℃，或720℃，或730℃，或740℃。

步骤S05：对高强IF钢热卷开卷进行冷轧，获得冷轧高强IF钢卷。

步骤S06：对冷轧高强IF钢卷进行连续退火处理，退火温度控制在800～830℃。采用较高的退货温度，可以保证冷轧后的钢板再结晶完成。但过宽的退火温度范围，会使得冷轧钢板再结晶之后的晶粒异常长大。本实施例中将退火温度控制范围收窄，可以有效控制冷轧钢板的再结晶晶粒长大，达到细化晶粒的目的。

例如：可以将冷轧高强IF钢卷连续退火温度设置为800℃，或810℃，或820℃，或830℃。

步骤S07：对连续退火后的高强IF钢卷进行热镀锌，获得热镀锌高强IF钢卷。

本发明的优点：解决了热镀锌高强IF钢板由于显微组织中晶粒粗大或不均匀导致的钢板在冲压变形之后宏观表面产生的橘皮问题，提高了热镀锌高强IF钢板用作汽车外板材料时的表面质量。方法简易、成本效益明显，利用本发明可以在现有设备条件下，不用进行设备改造即可实现改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的效果。

具体的：

1、本发明可明确微观组织中晶粒大小对热镀锌高强IF钢汽车外板表面橘皮问题形成的影响。

变形后宏观形貌出现了橘皮问题的材料，其表面橘皮缺陷用肉眼和手感均可以很容易的探测到，如图2所示；经过对变形后出现橘皮缺陷的位置进行取样，并对其纵截面进行显微组织的分析检测，发现橘皮缺陷位置的纵截面显微组织中晶粒大小不均匀，有明显的混晶现象，如图3所示；对变形后发生橘皮缺陷相近位置的未变形板料，同样对其纵截面进行了显微组织分析检测。可以观察到，即使未经过变形，原始板料的显微组织中晶粒尺寸大小不一，也存在明显的混晶现象，如图4所示。

2、炼钢连铸过程中，微量元素Ti、N含量对显微组织的影响。

Ti元素作为一种微合金化元素，是高强IF钢种的一种重要添加成分。高强IF钢种的Ti、Nb处理可以使固溶体中的间隙原子C和N得以清除，得到纯净的铁素体基体，从而消除间隙原子的不利影响。而现实中，Nb合金的价格要远高于Ti合金，基于成分方面的考虑，一般钢厂对于该钢种炼钢过程中Nb元素的添加控制都非常严格。本着节约成本的前提，本实施例在高强IF钢炼钢过程中对Ti元素加大了投入量。而在超低碳高强IF钢中，当化学成份中的Ti含量低于0.02wt％时，其形成的TiC、TiCN量偏少，不足以消除固溶体中的间隙原子；而当化学成分中的Ti含量高于0.06wt％时，Ti的析出物会转变为FeTiP，对成品钢板的r值有不利影响。因此，本实施例中，将Ti含量的范围控制在0.042～0.051wt％，既保证能够完全清除间隙原子，又不至于形成其它析出物影响最终性能。

N元素作为钢中的一种微量元素，其作用和C元素基本一致。在本实施例中，超低碳高强IF钢中的C元素含量非常低，基本都在0.002wt％～0.003wt％的范围内。适量的添加N元素，可以保证生成大量的TiN，起到钉扎晶界，阻碍晶粒长大的效果。但过量的添加N元素，会导致夹杂物增多，不利于钢水纯净。因此，在本实施例中，N元素含量控制在0.0021wt％～0.0031wt％。

3、热轧精轧终轧温度对热镀锌高强IF钢晶粒尺寸的影响。

冷轧用的热轧板卷通常都在奥氏体相区进行轧制，终轧温度在Ar₃以上，终轧温度对热轧板卷的晶粒大小的影响规律为：终轧温度越低，热轧后的晶粒等级越高，晶粒尺寸越小。终轧温度越高，则反之。然而终轧温度最低是不能低于Ar₃温度的，否则热轧将会进入两相区，导致织构的产生，影响成品钢板某一方向上的性能。为了控制热轧板卷中的晶粒尺寸，将终轧温度控制在920～950℃，通过减小终轧温度波动范围，控制热轧板卷的晶粒尺寸并保持晶粒尺寸的均匀性。

4、热轧精轧卷曲温度对热镀锌高强IF钢晶粒尺寸的影响。

随着卷曲温度的升高，有利于奥氏体中的TiC、TiN和TiCN的析出和粗化，特别是在较低的精轧终轧温度下发生的析出。而更多的碳氮化物的析出，有利于第二相粒子发挥出钉扎晶界的作用，晶粒大小得到进一步的控制。但是卷曲温度太高也有缺点，比较明显的是在热轧卷冷却过程中冷速不均导致的卷头、卷中、卷尾性能波动较大。因此，将热轧精轧卷曲温度范围控制在700～740℃，减小卷曲过程中温度范围波动，在保证得到细小晶粒的同时，保证了整卷长度方向上的性能稳定。

5、连续退火温度对热镀锌高强IF钢种晶粒尺寸的影响。

退火工艺是决定热镀锌高强IF钢种性能及晶粒尺寸的最后一道工序。在热镀锌高强IF钢的退火过程中，要完成铁素体的回复再结晶、两相粒子的析出等过程。较高的退火温度，可以保证铁素体的回复再结晶充分完成，更多的两相粒子析出，从而形成细小的晶粒尺寸。但随着退火温度的升高，晶粒度会随之降低，晶粒异常长大，从而形成混晶。因此，将冷轧高强IF钢卷的退货温度控制在800～830℃，减小退火过程中温度范围波动，消除混晶问题。

以上，在对热镀锌高强IF钢的热轧精轧终轧温度、卷曲温度及冷轧后连续退火温度的理论进行了系列研究之后，对采用不同工艺生产的热镀锌高强IF钢板最终成品变形前、后表面宏观形貌及显微组织晶粒大小进行了研究，详见下表：

其中：

1#卷对应热镀锌高强IF钢汽车外板变形后橘皮缺陷位置的宏观形貌图、橘皮缺陷金相组织显微图片，以及未变形钢板金相组织显微图片，如图2、图3、图4所示；

2#卷对应的热镀锌高强IF钢汽车外板变形后表面宏观形貌图，以及未变形钢板金相组织显微图片，如图5a、图5b所示；

3#卷对应的热镀锌高强IF钢汽车外板变形后表面宏观形貌图，以及未变形钢板金相组织显微图片，如图6a、图6b所示；

4#卷对应的热镀锌高强IF钢汽车外板变形后表面宏观形貌图、金相组织显微图片，以及未变形钢板金相组织显微图片，如图7、图8、图9所示。

Claims (3)

1.一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法，其特征在于，所述IF钢由以下化学成分按质量百分比组成：C≤0.01wt％，Si≤0.03wt％，Mn≤0.9wt％，P≤0.08wt％，S≤0.025wt％，Alt≥0.01wt％，Ti≤0.12wt％，N≥0.002wt％，Nb≤0.09wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法，其特征在于，所述IF钢由以下化学成分按质量百分比组成：C≤0.007wt％，Si≤0.03wt％，Mn≤0.9wt％，P≤0.08wt％，S≤0.025wt％，Alt≥0.01wt％，Ti 0.042wt％～0.051wt％，N0.0021wt％～0.0031wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的一种改善热镀锌高强IF钢汽车外板表面质量的方法，其特征在于，包括：

1)对粗轧加热后的高强IF钢板坯进行精轧时，将精轧终轧温度控制在920～950℃；

2)精轧高强IF钢板进行卷曲时，卷曲温度控制在700～740℃；

3)高强IF钢热卷开卷进行冷轧，获得冷轧高强IF钢卷，冷轧高强IF钢卷退火温度控制在800～830℃。

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