CN102828127A - 一种耐蚀性好的热浸镀锡锌燃油箱高强钢板及其制造方法 - Google Patents

一种耐蚀性好的热浸镀锡锌燃油箱高强钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐蚀性好的热浸镀锡锌燃油箱高强钢板及其制造方法,其元素含量为,质量百分数:C0.02%~0.10%,Si≤0.30%,Mn0.20%~2.50%,P≤0.10%,S≤0.05%,Cr0.05%~0.50%,Ni0.02%~1.00%,Cu0.02%~0.50%,Mo0.02%~0.50%,Ti≤0.15%,Nb≤0.15%以及Fe和其它一些不可避免的杂质,钢板采用冶炼、铸造、热轧、冷轧及连续热浸镀锡锌的工艺路线,其连续退火过程钢带加热至两相区保温10~100s,温度为700~850℃,然后以10~100℃/s的速度快冷至300±50℃,保温0~150s,温度280±30℃区间热浸镀锡锌,镀后风冷至室温。本发明的优点及效果在于,克服了传统含铅镀层钢板对环境的有害作用、IF钢板强度较低的缺点,同时具有良好的耐腐蚀性能、成型性能。

Description

一种耐蚀性好的热浸镀锡锌燃油箱高强钢板及其制造方法
技术领域
本发明属于钢板热浸镀技术领域,具体涉及一种耐蚀性好的热浸镀锡锌燃油箱高强钢板及其制造方法。
背景技术
燃油箱用钢板是一类特别的材料,绝大多数是表面处理钢板。这类钢板所要求的性能有:1)耐蚀性这不仅要求耐外部大气、沿海等环境腐蚀,而且还必须耐燃油箱内部的燃料和水分腐蚀。2)冲压成形性燃油箱大多位于车身下及其狭小的空间内,形状往往十分复杂,因而要求母板具有优良的机械性能和表面的润滑性能。3)焊接性燃油箱在制造过程中需要进行上下箱体之间的缝焊,各部件准确结合的点焊、导管与箱体之间的钎焊等等,对燃油箱钢板材料的焊接性能提出了很高的要求。4)涂装性在制造工艺中大部分燃油箱都需要进行涂漆处理,因此燃油箱钢板材料还必须具备良好的涂装性能。
汽车燃油箱在制造的过程中,需要经过较为复杂的冲压成型工艺,因此要求钢板本身具备良好的成型性能,同时成型过程中可能造成镀层的局部破坏,这就要求钢板本身也必须具备耐腐蚀性能,铝镇静钢、IF钢、高强度IF钢(如WO2008126945A1)、高强度低合金钢、不锈钢(如US2004094240A1)等都曾用于燃油箱的制造,但IF钢强度不足,铝镇静钢成型性能及强度不足,高强度低合金钢成型性能欠佳,不锈钢的成本太高,不能为汽车厂家接受。
随着对汽车安全性能、使用年限、节能环保、经济性能等要求的不断提高,现有的这些钢种已经不能满足要求,迫切需要开发同时具有高强度、高成型性能、耐腐蚀的新型燃油箱用钢板材料。
传统汽车燃油箱钢板材料是镀铅锡合金钢板,这是一种热浸镀或电镀Pb-8%Sn合金的表面处理钢板,一般国际上称Terne板。由于含Pb镀层钢板具有良好的焊接性、耐蚀性、润滑性(冲压成形性)和涂装性能,近年来,随着人们环保意识的增强,无铅化的要求也越来越高,各种含铅的材料相继被各国立法禁止使用。
为了适应新的环保法规,替代镀铅锡合金钢板的材料开发有了很大的进展,世界上各大钢铁公司都在竞相开发各种汽车燃油箱用无铅钢板材料。热镀锌钢板虽然成本较低且耐蚀性能较好,但是对于燃油箱内部燃油的耐蚀性来说,锌并不是很好的材料,锌会被含水或劣化汽油腐蚀而产生易于堵塞燃油过滤器的白锈。另外,锌镀层中的锌易于玷污Cu电极,因此焊接性能较差。新开发的其它品种镀层钢板,如:热浸镀Al钢板、热浸镀Zn-Sn钢板(如JP2005336574A)、电镀Zn-Ni钢板、在热浸镀Zn层上镀Ni的双层镀钢板,预涂层合金化热浸镀Zn钢板和预涂层电镀Zn-Ni钢板等,已在汽车制造厂实际使用。其中热镀Sn-Zn合金钢板目前是无铅镀层燃油箱钢板的一个主流,同时具有优良的耐腐蚀性能和冲压性能(摩擦系数较小)。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种具有良好耐蚀性能的热浸镀锡锌合金燃油箱高强钢板及其制造方法,该镀层钢板具有优良的成型性能、耐腐蚀性能、较高的强度。
本发明的目的是这样实现的,
本发明钢板含有以下元素(元素含量为质量百分数):C0.02%~0.10%,Si≤0.30%,Mn0.20%~2.50%,P≤0.10%,S≤0.05%,Cr0.05%~0.50%,Ni0.02%~1.00%,Cu0.02%~0.50%,Mo0.02%~0.50%,Ti≤0.15%,Nb≤0.15%以及Fe和其它一些不可避免的杂质。
本发明钢板最终组织具主要有铁素体+贝氏体或铁素体+马氏体或铁素体+贝氏体+马氏体的组织组成,其中贝氏体和马氏体的体积比为10%~40%,还可能含有体积百分比为不大于5%的奥氏体。
本发明镀层钢板采用冶炼、铸造、热轧、冷轧及连续热浸镀锡锌的工艺路线制造,其特点为,锡锌合金的成分为锌含量5%~20%(质量百分数),余量为锡及其它一些不可避免的杂质,锡锌合金也可以含有少量的RE,其连续退火过程钢带加热至两相区保温10~100秒,温度区间为700~850℃,然后以10~100℃每秒的速度快冷至300±50℃的区间保温0~150秒,在280±30℃的温度区间热浸镀锡锌,镀后风冷至室温。
本发明的元素选择理由为:
C0.02%~0.10%,碳含量过低钢板强度不足,含量过高将在组织中出现珠光体,对成型性能、焊接性能不利。
Si≤0.30%,硅含量过高,将引起钢板表面在退火过程中的选择性氧化,生成的氧化物影响钢板的热浸镀性能。
Mn0.20%~2.50%,含量过低,强度不足,含量过高,将引起钢板中严重的带状组织,同时影响热镀性能。
P≤0.10%,一定的P含量可以提高钢的耐蚀性能,但含量太高易引起冷脆,对成型性能不利。
S≤0.05%,钢中的杂质,越少越好。
Cr0.05%~0.50%,可以起到固溶强化和增强淬透性的作用,含量过低,不能使C曲线右移,含量过高造成钢的硬度上升,成本增加。
Ni0.02%~1.00%,可以提高钢的耐腐蚀性能、低温韧性,同时提高热浸镀浸润性。含量太低了没有效果,太高增加成本。
Cu0.02%~0.50%,可以起到固溶强化、沉淀强化、析出强化(硫化铜)的作用,含量太低没有明显作用,含量太高使钢趋向硬化。
Mo0.02%~0.50%,右移C曲线,促使贝氏体形成,固溶强化,含量太低没有明显作用,含量太高使钢的成本增加。
Ti≤0.15%,Nb≤0.15%,主要起到析出强化的作用。
镀层为锡锌合金,锌含量为5%~20%,锌含量过低不能提供有效的牺牲阳极保护作用,含量太高引起耐腐蚀性能的恶化。
本发明的工艺特点在于,连续退火过程钢带加热至两相区保温10~100秒,时间过短组织不能均匀化,时间过长将引起组织的过分长大。
温度区间为700~850℃,温度太低不能达到两相区,温度过高使奥氏体的量增加,造成钢的塑性不足。
然后以10~100℃每秒的速度快冷至300±50℃的区间保温0~150秒,冷却速度不足将产生珠光体相变,太高了不易达到;保温温度太高将引起钢的强度下降,温度太低不能满足热浸镀的要求。
本发明在280±30℃的温度区间热浸镀锡锌,温度太低不能保证镀液的流动性、浸润性,温度太高给后续冷却工序造成困难,同时浪费能源。
本发明的优点及效果在于,克服了传统含铅镀层钢板对环境的有害作用、IF钢板强度较低的缺点,同时具有良好的耐腐蚀性能、成型性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的内容做详细介绍。
实施例1:
钢的化学成分如表1所示,退火工艺为820℃保温20秒,以50℃每秒的速度冷却到320℃保温60秒后热镀,镀液温度为300℃,镀液锌含量为8wt.%,余量为锡和不可避免的杂质,出镀液后气刀吹扫,风冷至室温,组织为铁素体+贝氏体+奥氏体,其体积含量分别为69%-83%、15%-23%、2%-5%。
实施例2:
钢的化学成分如表1所示,退火工艺为800℃保温40秒,以20℃每秒的速度冷却到300℃保温20秒后热镀,镀液温度为290℃,镀液锌含量为10%wt.%,余量为锡和不可避免的杂质,出镀液后气刀吹扫,风冷至室温,组织为铁素体+马氏体+贝氏体,其体积含量分别为56%-68%、20%-30%、5%-20%。
实施例3:
钢的化学成分如表1所示,退火工艺为780℃保温60秒,以70℃每秒的速度冷却到280℃保温50秒后热镀,镀液温度为270℃,镀液锌含量为12wt.%,余量为锡和不可避免的杂质,出镀液后气刀吹扫,风冷至室温,组织为铁素体+贝氏体+马氏体,其体积含量分别为50%-80%、15%-25%、15%-35%。
实施例4:
钢的化学成分如表1所示,退火工艺为790℃保温80秒,以40℃每秒的速度冷却到290℃保温70秒后热镀,镀液温度为280℃,镀液锌含量为wt.%,余量为锡和不可避免的杂质,出镀液后气刀吹扫,风冷至室温,组织为铁素体+马氏体+贝氏体,其体积含量分别为44%-67%、15%-30%、3%-41%。
表1实施例钢的化学成分(质量分数)%
表2实施例钢的力学性能
 序号  屈服强度,MPa  抗拉强度,MPa  伸长率,A50mm,%
 实施例1   360   630   32
 实施例2   600   915   19
 实施例3   455   760   28
 实施例4   510   820   25

Claims (4)

1.一种耐蚀性好的热浸镀锡锌燃油箱高强钢板,其特征在于钢板含有以下元素,元素含量为质量百分数:C0.02%~0.10%,Si≤0.30%,Mn0.20%~2.50%,P≤0.10%,S≤0.05%,Cr0.05%~0.50%,Ni0.02%~1.00%,Cu0.02%~0.50%,Mo0.02%~0.50%,Ti≤0.15%,Nb≤0.15%以及Fe和其它一些不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐蚀性好的热浸镀锡锌燃油箱高强钢板,其特征在于钢板最终组织具有铁素体+贝氏体或铁素体+贝氏体+马氏体的组织组成,其中硬质相的体积比为10%~40%,还可能含有体积百分比为不大于5%的奥氏体。
3.根据权利要求1所述的一种耐蚀性好的热浸镀锡锌燃油箱高强钢板的制造方法,钢板采用冶炼、铸造、热轧、冷轧及连续热浸镀锡锌的工艺路线制造,其特征在于,其连续退火过程钢带加热至两相区保温10~100秒,温度区间为700~850℃,然后以10~100℃每秒的速度快冷至300±50℃的区间保温0~150秒,在280±30℃的温度区间热浸镀锡锌,镀后风冷至室温。
4.根据权利要求3所述的一种耐蚀性好的热浸镀锡锌燃油箱高强钢板的制造方法,其特征在于,热浸镀锡锌所采用的锡锌合金的成分为,质量百分数,锌含量5%~20%,余量为锡及其它一些不可避免的杂质。
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