CN104419867A

CN104419867A - 1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN104419867A
Application number: CN201310398305.8A
Authority: CN
Inventors: 李锋; 吕家舜; 杨洪刚; 周芳
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2033-09-05
Also published as: CN104419867B

Abstract

本发明提供一种1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板及其生产方法，钢板的化学成分重量百分数为：C:0.15%～0.35%，Si:0.50%～1.80%，Mn:2.0%～5.0%，Mn/Si不小于2，其余为铁和不可避免的杂质；镀层的化学成分重量百分数为：Al：1%～15%，Mg：1%～5%，Al/Mg≥1，其余为Zn和不可避免的杂质。生产方法包括冶炼-连铸-热连轧-冷连轧-连续热浸镀工艺，按照本发明制造的高耐蚀超高强锌铝镁镀层钢板，强度为1250～1500MPa，断后伸长率为12%～18%，耐蚀性为普通镀锌板的4倍以上，镀层180°5a弯曲时无裂纹、不剥落，满足高耐蚀高强度减量化需求。

Description

1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于热浸镀领域，特别涉及一种1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板及其生产方法。

背景技术

在热浸镀领域中，为了提高镀锌钢板的耐蚀性和钢板的强度，开发了DP、TRIP、CP、QP等450～1000MPa级镀锌钢板和合金化镀锌钢板，但镀锌钢板耐蚀性较差，合金化镀锌钢板镀层易粉化，腐蚀后易出现红锈。JP2010235989、JP2009228080、JP2009228079等专利公开了590MPa高强度锌铝镁镀层钢板。JP2011153361公开了780MPa高强度锌铝镁镀层钢板，钢基化学成分为C0.05%～0.18%，Si0.1%～0.8%，Mn1.5%～2.3%，P<0.05%，S<0.01%，B0.0005%～0.005%，Ti0.01%～0.10%，钢基组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体平均晶粒尺寸为8μm，马氏体晶粒尺寸为0.7～5μm，马氏体体积分数为15%～45%，在钢中还可以加入Nb0.01%～0.1%，Cr0.01%～1.0%，Mo0.01%～0.5%中的1种或2种以上。上述技术钢板的强度较低，难以满足高耐蚀高强度减量化需求。

发明内容

本发明的目的在于提供开发出一种1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板及其生产方法，以满足高耐蚀高强度减量化需求。

本发明的目的是这样实现的，一种1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板，其特征在于钢板的化学成分重量百分数为：C:0.15%～0.35%，Si:0.50%～1.80%，Mn:2.0%～5.0%，Mn/Si不小于2，其余为铁和不可避免的杂质；镀层的化学成分重量百分数为：Al：1%～15%，Mg：1%～5%，Al/Mg≥1，其余为Zn和不可避免的杂质。

钢板的化学成分还添加重量百分数为：Cr:0.05%～1.00%，Mo:0.01%～0.50%，Ni:0.05%～1.00%，B:0.002%～0.010%，Ti:0.01%～0.10%，V:0.01%～0.10%，Nb:0.01%～0.10%中的一种或多种。

钢板的室温组织含有马氏体和残余奥氏体，其中马氏体的体积百分数不小于50%，残余奥氏体的体积百分数不小于5%；镀层表面存在MgZn₂以及由MgZn₂、富锌相、富铝相组成的3元共晶组织，3元共晶的片层间距可达1μm以下。钢板与镀层之间由较薄的铝铁或铝铁锌金属间化合物构成。

碳是钢中最经济、最主要的合金元素，对钢的最终组织和强度影响都很大，可以明显提高钢的淬透性和淬硬性。如果碳含量过低，在奥氏体转变成马氏体时不能产生足够的畸变以强化马氏体，钢板的强度不足；但过高的碳含量对塑性、韧性、焊接性产生不利影响。因此其含量范围为0.15%～0.35%。

硅是固溶强化元素，可以改变奥氏体转变温度，还可以抑制渗碳体析出，稳定奥氏体；但过高的硅会使钢板表面的氧化膜难以去除，硅的含量范围为0.50%～1.80%。

锰是置换型固溶强化元素，可以改变奥氏体转变温度，有利于获得细小的相变产物，提高钢的淬透性，锰的含量范围为2.0%～5.0%，优选为2.6%～5.0%。

锰/硅比小于2时，预热后的钢板表面易形成稳定性较高的硅、锰系氧化物，难以在后续的退火及热浸镀过程中还原，钢板的可镀性差，易产生漏镀缺陷，镀层的附着力较差。

为了提高淬透性，还可以加入铬和硼，铬还可以起到固溶强化作用和提高钢的耐蚀性。铬和硼的范围分别为0.05%～1.00%和0.0020%～0.0100%。

镍的作用与锰类似，此外还可以改善捆带钢的耐蚀性能，但镍元素的价格较高，其含量范围为0.05%～1.00%。

钼的加入可以提高淬透性，同时提高钢的性能稳定性，其含量范围为0.01%～0.50%。

钛、钒、铌主要起到细化晶粒和析出强化的作用，其含量范围为0.01%-0.10%。

镀层中铝含量小于1.0%时，提高耐蚀性的效果不显著，铝含量高于15%，底渣增加。镀层中镁含量小于1.0%时，提高耐蚀性的效果不显著，镁含量高于5%，顶渣增加。Al/Mg<1时，浮渣较多，镀层表面质量下降。

钢板的室温组织中马氏体的体积百分数小于50%时，钢板的强度不足，残余奥氏体的体积百分数小于5%时，钢板的塑韧性不足；镀层表面没有MgZn₂时，镀层腐蚀产物不易稳定，抑制氧扩散的能力不足，pH将持续增加，锌的溶解速度较快，镀层耐腐蚀能力不足；MgZn₂不能形成3元共晶组织以及3元共晶的片层间距较大时，镀层变形时易出现较严重的裂纹，影响钢板的可加工性能。钢板与镀层之间没有铝铁或铝铁锌金属间化合物时，镀层的附着性不好，易于从钢板表面脱落；钢板与镀层之间金属间化合物较厚时，镀层韧性较差，镀层变形时易出现裂纹。

生产方法还包括冶炼-连铸-热连轧-冷连轧-连续热浸镀工艺，其中冶炼按照所述钢板的化学成分进行，热轧终轧温度为850～950℃，热轧卷取温度为600～750℃，冷轧压下率50%～70%。

将冷轧后的钢带在露点不低于-10℃气氛中预热到550～750℃，随后在露点不高于-10℃N₂+H₂气氛（H₂体积分数为5%～50%）中加热到800℃～950℃温度之间，保温时间0～200s，以≥15℃/s的冷却速度冷却至200℃～500℃，保温时间0～300s，随后再加热到（T_B-10）～（T_B+50）℃浸入镀液，镀液成分为Al：1%～15%，Mg：1%～5%，Al/Mg≥1，其余为Zn和不可避免的杂质，镀液温度（T_B）为（熔点+40）～（熔点+200）℃，浸镀时间为2s～10s，经气刀擦拭后冷却至室温。

铸坯可以采用热装热送方式入炉，入炉温度不小于600℃。

热轧终轧温度低于850℃时，易出现混晶组织，终轧温度高于950℃，轧辊磨损过快。热轧卷取温度低于600℃时，钢板强度过高，后续冷轧困难，卷取温度高于750℃时，钢板表面氧化铁皮较厚，酸洗困难。冷轧压下率低于50%时，成本增加较多，冷轧压下率高于70%时，轧辊磨损过快。

预热时露点低于-10℃时，钢中硅易在钢板表面富集，形成稳定性高的SiO₂，影响钢板的可镀性。预热温度低于550℃时，钢中硅在后续加热过程中仍会向表面富集，预热温度高于750℃时，钢板表面氧化严重，钢板的可镀性差。

加热时露点高于-10℃时，氢气含量低于5%时，气氛的还原性较差，氢气含量高于50%，成本增较多。加热温度低于800℃时，钢奥氏化不充分，钢中奥氏体含量过低，冷却后钢的强度较低，加热温度高于950℃时，成本增加。当加热温度较高时，可以适当减少保温时间，保温时间过长时，设备投资较高。

冷却速度小于15℃/s时，钢中马氏体含量过低，钢的强度较低。冷却温度低于200℃时，钢中奥氏体、铁素体含量过低，钢的延伸率较低，冷却温度高于500℃时，钢中马氏体含量较低，钢的强度不足，适当的保温时间有利于提高钢的延伸率，但保温时间过长时，钢的强度下降较多。

钢板入镀液前的温度低于T_B-10℃时，镀液中部分元素易在钢板表面析出，影响钢板表面质量，钢板入镀液前的温度高于T_B+50℃时，钢板与镀液反应过快，铁损较大。

镀液成分与镀层成分相同。镀液温度低于锌合金熔点+40℃时，镀液流动性不好，底渣增加，镀液温度高于锌合金熔点+200℃时，镀液氧化严重，顶渣增加。

钢板在镀液中浸镀时间小于2s时，镀液与钢板反应不充分，钢板在镀液中浸镀时间大于10s时，铁损增加。

按照本发明制造的高耐蚀超高强锌铝镁镀层钢板，强度为1250～1500MPa，断后伸长率为12%～18%，耐蚀性为普通镀锌板的4倍以上，镀层180°5a弯曲时无裂纹、不剥落，满足高耐蚀高强度减量化需求。

具体实施方式

钢板和镀层的化学成分见表1，对应的工艺见表2。

表1钢板和镀层的化学成分，%

表2工艺参数

表2（续1）工艺参数

表2（续2）工艺参数

表3钢板的性能

本领域技术人员应当意识到，以上的实施例仅用于说明本发明，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板，其特征在于钢板的化学成分重量百分数为：C:0.15%～0.35%，Si:0.50%～1.80%，Mn:2.0%～5.0%，Mn/Si不小于2，其余为铁和不可避免的杂质；镀层的化学成分重量百分数为：Al：1%～15%，Mg：1%～5%，Al/Mg≥1，其余为Zn和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板，其特征在于钢板的化学成分Mn的重量百分数为：2.6%～5.0%。

3.根据权利要求1或2所述的1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板，其特征在于钢板的化学成分还添加重量百分数为：Cr:0.05%～1.00%，Mo:0.01%～0.50%，Ni:0.05%～1.00%，B:0.002%～0.010%，Ti:0.01%～0.10%，V:0.01%～0.10%，Nb:0.01%～0.10%中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的一种1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板，其特征在于钢板的室温组织含有马氏体和残余奥氏体，其中马氏体的体积百分数不小于50%，残余奥氏体的体积百分数不小于5%；镀层表面存在MgZn₂以及由MgZn₂、富锌相、富铝相组成的3元共晶组织，3元共晶的片层间距可达1μm以下；钢板与镀层之间由较薄的铝铁或铝铁锌金属间化合物构成。

5.根据权利要求3所述的一种1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板，其特征在于钢板的室温组织含有马氏体和残余奥氏体，其中马氏体的体积百分数不小于50%，残余奥氏体的体积百分数不小于5%；镀层表面存在MgZn₂以及由MgZn₂、富锌相、富铝相组成的3元共晶组织，3元共晶的片层间距可达1μm以下；钢板与镀层之间由较薄的铝铁或铝铁锌金属间化合物构成。

6.一种用于权利要求1～5任一项所述的1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板的生产方法，包括冶炼-连铸-热连轧-冷连轧-连续热浸镀工艺，其特征在于冶炼按照所述钢板的化学成分进行；热轧终轧温度为850～950℃，热轧卷取温度为600～750℃，冷轧压下率50%～70%；将钢带在露点不低于-10℃气氛中预热到550～750℃，随后在露点不高于-10℃N₂+H₂气氛中加热到800～950℃温度，其中H₂体积百分数为5%～50%，保温时间0～200s，以≥15℃/s的冷却速度冷却至200℃～500℃，保温时间0～300s，随后再加热到（T_B-10）～（T_B+50）℃浸入镀液，镀液成分为Al：1%～15%，Mg：1%～5%，Al/Mg≥1，其余为Zn和不可避免的杂质，镀液温度（T_B）为（熔点+40）～（熔点+200）℃，浸镀时间为2s～10s，经气刀擦拭后冷却至室温。

7.根据权利要求6所述的1250MPa级超高强锌铝镁镀层钢板的生产方法，其特征在于铸坯采用热装热送方式入炉，入炉温度不小于600℃。