TWI580799B - High strength and high elongation hot dip galvanized steel manufacturing method - Google Patents

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Wei-Ren Zheng
Long-Ren Jiang
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China Steel Corp
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Description

高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法
本發明係關於一種鋼材之製造方法，特別係關於一種高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法。
為因應節能減碳的需求，汽車工業界致力於減輕車體之重量，以降低油耗達到節能減碳的目的。
習知減輕車體重量之有效途徑是薄化車體用鋼板之厚度，然而在薄化鋼板之厚度時，卻又不能犧牲車體之安全性，因此，車體鋼板的強度及延展性勢必要進一步提升。
近幾年鋼鐵業已有發展出符合上述需求之錳矽高強度雙相鋼及相變誘發塑性鋼，用以作為車體鋼板。惟，錳矽高強度雙相鋼及相變誘發塑性鋼之熱浸鍍鋅性不佳，使得其在車體應用上仍有所限制。
故有必要提供一創新且具進步性之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，以解決上述問題。
本發明提供一種高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，包括以下步驟：提供一鋼材，該鋼材包括0.05-0.65wt%碳、5.0-8.0wt%錳、0.5-3.5wt%矽、0.01-0.1wt%鋁及其餘之鐵與不可避免之雜質；熱軋該鋼材，以使該鋼材之顯微組織包含10%以上之沃斯田鐵及其餘之肥粒鐵；酸洗及冷軋該鋼材；對該鋼材進行連續退火；以及冷卻該鋼材至450-550℃，並將冷卻後之該鋼材浸入一含鋁之鋅浴中進行熱浸 鍍鋅，即製得高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材。
本發明藉由控制鋼材組成、退火條件及熱浸鍍鋅條件，可製作出抗拉強度大於1400MPa及均勻伸長率與總伸長率皆大於25%之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材，其鋼材之性質符合高強度高伸長率車用鋼板鋼材之性質需求。
為了能夠更清楚瞭解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明所述目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
S11~S15‧‧‧步驟
圖1顯示本發明高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法流程圖；圖2顯示發明例鋼材與比較例鋼材之抗拉強度-伸長率曲線圖；圖3顯示發明例鋼材與比較例鋼材在不同露點溫度退火後之表面氧化物形貌電子顯微鏡照片；及圖4顯示鋼材在0℃露點退火熱浸鍍鋅後之鍍層表面觀察照片。
圖1顯示本發明高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法流程圖。參閱圖1之步驟S11，提供一鋼材，該鋼材包括0.05-0.65wt%碳、5.0-8.0wt%錳、0.5-3.5wt%矽、0.01-0.1wt%鋁及其餘之鐵與不可避免之雜質。在此步驟中，該鋼材係以連續鑄造製得。且較佳地，錳含量與矽含量之和大於5wt%，且小於10wt%，以確保鋼材可以在最終熱處理後獲得10%以上之殘留沃斯田鐵，並藉由應變誘發麻田散鐵相變態，提供鋼材所需之機械性質。
此外，該鋼材亦可包括鈦、釩、鈮、磷及銅，前述各別元素含量低於0.1wt%，且總含量低於0.3wt%。
參閱步驟S12，熱軋該鋼材，以使該鋼材之顯微組織包含10%以 上之沃斯田鐵及其餘之肥粒鐵。較佳地，熱軋加熱溫度為1100至1300℃，熱軋完軋溫度為800至950℃，熱軋盤捲溫度為500至650℃。
參閱步驟S13，酸洗及冷軋該鋼材。較佳地，冷軋裁減率為20至70%。
參閱步驟S14，對該鋼材進行連續退火。較佳地，退火溫度為550至850℃，而退火時間為20至300秒。由於鋼材在熱浸鍍鋅前的退火升溫過程中，會導致鋼材中添加的矽、鋁及錳等合金偏析至表面氧化，因而產生氧化膜並造成鋼材在熱浸鍍鋅時，鋅液在鋼材表面的潤濕性惡化，以致鋅層無法附著或產生大量未鍍點。因此，為克服上述問題，在本實施例中，其退火氣氛的露點溫度應高於-20℃，以使鋼材表面可生成粒徑超過50nm的氧化錳(MnO)與多孔性(SiMn)Ox或(SiAlMn)Ox非晶質氧化物。
參閱步驟S15，冷卻該鋼材至450-550℃，並將冷卻後之該鋼材浸入一含鋁之鋅浴中進行熱浸鍍鋅，即製得高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材。較佳地，冷卻速率為3-50℃/秒，而鋅浴的鋁含量為1.5-10.0wt%，其經由提高鋅浴中的鋁含量至1.5wt%以上，可將氧化錳(MnO)還原去除，並藉由鋁熱還原反應將少量多孔性(SiMn)Ox或(SiAlMn)Ox非晶質氧化物還原，以使得鐵鋁介金屬化合物得以在鐵鋅介面形成，進而大幅提高鋅液在鋼材表面的潤濕性，並可得到表面均勻及附著性優異的熱浸鍍鋅鍍層。此外，在本實施例中，較佳之鍍鋅時間為2至10秒。
茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。
發明例採用6wt%錳-3wt%矽-0.15wt%碳之鋼材，比較例採用2wt%錳-2wt%矽-0.15wt%碳之鋼材。發明例鋼材與比較例鋼材先經相似的熱冷軋製程後，再分別於780℃及700℃退火之後，進行拉伸試 驗。
參閱圖2，其係顯示發明例鋼材與比較例鋼材之抗拉強度-伸長率曲線圖。圖2之結果顯示，比較例鋼材的抗拉強度只有1192MPa，均勻伸長率為13%，總伸長率為17%，強塑積為20GPa%。而發明例鋼材的抗拉強度超過1400MPa，均勻伸長率與總伸長率皆超過25%，其強塑積更超過35GPa%，遠優於比較例鋼材。
參閱圖3，其係顯示發明例鋼材與比較例鋼材在不同露點溫度退火後之表面氧化物形貌電子顯微鏡照片。圖3顯示比較例鋼材在-30℃露點退火後，其表面生成的氧化物粒徑較粗大，且具大面積連續非晶質氧化物生成。而發明例鋼材在0℃露點退火後，其表面氧化物粒徑較細小，且僅局部覆蓋。
參閱圖4，其係顯示鋼材在0℃露點退火熱浸鍍鋅後之鍍層表面觀察照片。圖4顯示比較例鋼材浸入鋁含量為0.7wt%之鋅浴進行熱浸鍍鋅後，其鋼材鍍層表面出現非常多的未鍍點。而發明例鋼材浸入鋁含量為2.5wt%及5wt%之鋅浴進行熱浸鍍鋅後，其鋼材鍍層表面平坦且無未鍍點。此外，發明例鋼材將90度彎曲試驗結果亦顯示鍍層並無剝離現象。
上述實驗結果證明本發明藉由控制鋼材組成、退火條件及熱浸鍍鋅條件，確實可製作出抗拉強度大於1400MPa及均勻伸長率與總伸長率皆大於25%之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材，其鋼材之性質符合高強度高伸長率車用鋼板鋼材之性質需求。
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
511~S15‧‧‧步驟

Claims (13)

  1. 一種高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，包括以下步驟：(a)提供一鋼材，該鋼材包括0.05-0.65wt%碳、5.0-8.0wt%錳、0.5-3.5wt%矽、0.01-0.1wt%鋁及其餘之鐵與不可避免之雜質；(b)熱軋該鋼材，以使該鋼材之顯微組織包含10%以上之沃斯田鐵及其餘之肥粒鐵；(c)酸洗及冷軋該鋼材；(d)對該鋼材進行連續退火，退火氣氛的露點溫度高於-20℃；以及(e)冷卻該鋼材至450-550℃，並將冷卻後之該鋼材浸入一含鋁之鋅浴中進行熱浸鍍鋅，即製得高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材。
  2. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(a)之該鋼材係以連續鑄造製得。
  3. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(a)之該鋼材另包括鈦、釩、鈮、磷及銅，前述各別元素含量低於0.1wt%，且總含量低於0.3wt%。
  4. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(b)之熱軋加熱溫度為1100至1300℃，熱軋完軋溫度為800至950℃，熱軋盤捲溫度為500至650℃。
  5. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(c)之冷軋裁減率為20至70%。
  6. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(d)之退火溫度為550至850℃。
  7. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(d)之退火時間為20至300秒。
  8. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(e)之冷卻速率為3-50℃/秒。
  9. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(e)之鋅浴的鋁含量為1.5-10.0wt%。
  10. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(e)之鍍鋅時間為2至10秒。
  11. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(e)所製得之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之抗拉強度大於1400MPa。
  12. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(e)所製得之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之均勻伸長率大於25%。
  13. 如請求項1之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之製造方法，其中步驟(e)所製得之高強度高伸長率熱浸鍍鋅鋼材之總伸長率大於25%。
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