CN105492635B - 高强度热轧电镀钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了高强度热轧电镀钢板，所述高强度热轧电镀钢板能够在电镀之时抑制材料劣化的出现同时具有高强度，还公开了用于制造高强度热轧电镀钢板的方法。根据本发明的高强度热轧电镀钢板包括：以重量％计由如下物质组成的热轧钢板基础材料：0.03‑0.1％的C，不大于0.06％的Si，0.7‑2.0％的Mn，不大于0.02％的P，不大于0.01％的S，0.1‑0.5％的至少一种形成沉淀物的元素，0.3‑1.0％的Al，0.1‑0.5％的Mo，和残留的水，和不可避免的杂质；和在热轧钢板基础材料的表面上形成的电镀层。

Description

高强度热轧电镀钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于制造在其上具有形成的电镀层的热轧钢板的技术，更特别地涉及高强度热轧电镀钢板及其制造方法，所述高强度热轧电镀钢板能够在电镀之时抑制材料劣化而同时具有780Ma或更大的高抗张强度。
背景技术
为了克服高油价时代，汽车工业尝试减小车身的重量。因此，在开发高强度钢从而减小部件重量方面进行了许多研究。
需要高强度钢的汽车部件的典型示例可能包括底盘。底盘的材料需要高的抗张强度用于耐久性和高的伸长和冲缘加工性质用于实现复杂部件的形状。在冬季频繁进行使用氯化钙的除雪工作。因此，底盘可能被氯化钙腐蚀。因此，底盘的材料需要耐腐蚀性质从而避免这种腐蚀。
作为底盘的材料，通常使用电镀钢板。多数电镀钢板为冷轧电镀钢板。冷轧电镀钢板需要冷轧过程和退火热处理。因此，冷轧电镀钢板的制造过程复杂，并且制造成本较高。
因此，开发了通过电镀热轧钢板获得的热轧电镀钢板。然而在通常的热轧电镀钢板的情况下，在电镀之时可能出现材料劣化。因此，电镀仅适用于具有440MPa或更小的抗张强度的热轧钢板。
本发明的相关技术公开在2012年11月6日公开的题为 的韩国专利特开公开No.10-2012-0121810中。
发明内容
技术问题
本发明的实施方案涉及高强度热轧电镀钢板及其制造方法，通过过程控制和合金元素例如铝和硅，所述高强度热轧电镀钢板的材料品质在电镀之时几乎不改变，同时具有高强度。
技术方案
在一个实施方案中，用于制造高强度热轧电镀钢板的方法可以包括：(a)重新加热由如下物质组成的厚板：0.03-0.1重量％的碳(C)，0.06重量％以下的硅(Si)，0.7-2.0重量％的锰(Mn)，0.02重量％以下的磷(P)，0.01重量％以下的硫(S)，0.1-0.5重量％的一种或多种形成沉淀物的元素，0.3-1.0重量％的铝(Al)，0.1-0.5重量％的钼(Mo)、铁(Fe)，和不可避免的杂质，形成沉淀物的元素在500至900℃下形成沉淀物；(b)热轧厚板；(c)冷却经热轧的厚板，然后弯曲经冷却的厚板；和(d)电镀经弯曲的厚板。
所述方法可以进一步包括(e)使具有在其上形成的电镀层的厚板合金化。
步骤(b)可以包括：在950至1050℃下粗轧经重新加热的厚板；和在800至900℃的精制温度条件下精轧经粗轧的厚板。
步骤(c)可以包括以100℃/秒或更大的平均冷却速度冷却经热轧的厚板，然后在580至660℃下弯曲经冷却的厚板。
步骤(d)可以包括展开和酸洗经弯曲的厚板，并且热浸电镀厚板而不在Ac1或更大的温度下进行热处理。
形成沉淀物的元素可以包含0.03-0.1重量％的铌(Nb)，0.03-0.1重量％的钛(Ti)，和0.08-0.3重量％的钒(V)的一种或多种，或者包含Nb、Ti和V的全部。
在另一个实施方案中，高强度热轧电镀钢板可以包括：由如下物质组成的热轧钢板基础材料：0.03-0.1重量％的C，0.06重量％以下的Si，0.7-2.0重量％的Mn，0.02重量％以下的P，0.01重量％以下的S，0.1-0.5重量％的一种或多种形成沉淀物的元素，0.3-1.0重量％的Al，0.1-0.5重量％的Mo、Fe，和不可避免的杂质，形成沉淀物的元素在500至900℃下形成沉淀物；和在热轧钢板基础材料的表面上形成的电镀层，其中高强度热轧电镀钢板具有780至900MPa的抗张强度，700至850MPa的屈服强度，14至22％的伸长，和55％或更大的圆孔扩张。
热轧电镀钢板的热轧钢板基础材料可以具有由铁素体单相结构组成的微结构，并且在所述铁素体单相结构中形成尺寸小于10nm的精细沉淀物。
形成沉淀物的元素可以包含0.03-0.1重量％的Nb，0.03-0.1重量％的Ti，和0.08-0.3重量％的V的一种或多种，或者包含Nb、Ti和V的全部。
有利效果
根据本发明的实施方案，可以通过形成沉淀物的元素例如Nb、Ti和V来保证强度，并且可以通过对Si的抑制和Al的加入改进可电镀性。
特别地，由于热轧钢板基础材料包含0.1-0.5重量％的Mo，在电镀之时可以降低C的活性，并且可以抑制沉淀物的粗化。因此，由于在电镀之时可以防止材料劣化，有可能制造具有出色的伸长和冲缘加工性质同时具有高强度的高强度热轧电镀钢板。
附图说明
通过如下具体描述结合所附附图，本发明的以上和其它方面、特征和优点将变得明显，在这些附图中：
图1示意性地显示了根据本发明的实施方案的用于制造高强度热轧电镀钢板的方法；
图2显示了根据实施方案1的样本在电镀之前和之后的沉淀物；
图3显示了根据实施方案1的样本在电镀之前和之后的微结构；
图4显示了根据实施方案1的样本在电镀之前和之后的抗张强度和屈服强度；和
图5显示了根据实施方案1和对比实施例1至4的样本的表面。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的实施方案的高强度热轧电镀钢板及其制造方法。
高强度热轧电镀钢板
根据本发明的实施方案的高强度热轧电镀钢板可以包括热轧钢板基础材料和在其表面上形成的电镀层。
此时，根据本发明的实施方案的高强度热轧电镀钢板的热轧钢板基础材料可以包含0.03-0.1重量％的碳(C)，0.06重量％以下的硅(Si)，0.7-2.0重量％的锰(Mn)，0.02重量％以下的磷(P)，0.01重量％以下的硫(S)，0.1-0.5重量％的一种或多种形成沉淀物的元素，0.3-1.0重量％的铝(Al)和0.1-0.5重量％的钼(Mo)。形成沉淀物的元素可以在500至900℃的温度下形成沉淀物。
除了上述合金元素之外的其它元素可以包含铁(Fe)和在炼钢过程中出现的不可避免的杂质。
在下文中，将如下描述根据本发明的实施方案的高强度热轧电镀钢板中包含的元素的作用和含量。
碳(C)
C为有助于增加钢的强度的元素。
希望地，相对于根据本发明的实施方案的热轧钢板基础材料的总重量，可以以0.03-0.1重量％加入C。当C的加入小于0.03重量％时，难以保证780MPa或更大的目标抗张强度。另一方面，当C的加入大于0.1重量％时，可能破坏伸长和冲缘加工性质。
硅(Si)
Si为有助于保证强度并且充当脱氧剂用于除去钢中的氧的元素。
希望地，相对于根据本发明的实施方案的热轧钢板基础材料的总重量，可以加入0.06重量％以下的Si。当Si的加入超过0.06重量％时，可能破坏可电镀性和合金化程度。
锰(Mn)
Mn为增加钢的强度和韧性并且改进钢的可硬化性的元素。相比于C的加入，Mn的加入可以抑制延展性的降低同时增加强度。
希望地，相对于根据本发明的实施方案的热轧钢板基础材料的总重量，可以以0.7-2.0重量％加入Mn。当Mn的加入小于0.7重量％时，加入可能没有效果。另一方面，当Mn的加入超过2.0重量％时，可能过多地形成基于MnS的非金属夹杂物。在焊接操作的过程中，可能产生裂纹等从而降低可焊接性。
磷(P)
P为有助于改进强度的元素。然而，当包含大量的P时，可能形成精细偏析以及中心偏析从而对材料品质产生负面影响，并且降低可焊接性。
因此，在本实施方案中，相对于热轧钢板基础材料的总重量，P的含量限制于0.02重量％以下。
硫(S)
S为偶联至Mn并且形成非金属夹杂物的元素，并且非金属夹杂物可能降低韧性和可焊接性。
因此，在本实施方案中，相对于热轧钢板基础材料的总重量，S的含量限制于0.01重量％以下。
形成沉淀物的元素
形成沉淀物的元素用于在500至900℃的温度下形成沉淀物。形成沉淀物的元素的典型示例可以包括铌(Nb)、钛(Ti)，和钒(V)。热轧钢板基础材料可以包含一种或两种或多种形成沉淀物的元素。
相对于根据本发明的实施方案的热轧钢板基础材料的总重量，可以以0.1-0.5重量％加入形成沉淀物的元素。当形成沉淀物的元素的含量小于0.1重量％时，通过沉淀硬化改进强度的效果不足。另一方面，当形成沉淀物的元素的含量超过0.5重量％时，可能形成过量的沉淀物从而降低可加工性和表面品质。
Ti沉淀物可能在900至1000℃的温度下形成，Ni沉淀物可能在600至800℃的温度下形成，V沉淀物可能在400至600℃的温度下形成。考虑到该方面，形成沉淀物的元素可以包含Ni、Ti和V的全部，从而在热轧和冷却过程中进行沉淀。
当形成沉淀物的元素包含Nb、Ti和V的全部时，可以分别以0.03至0.1重量％，0.03-0.1％和0.08-0.3％加入Nb、Ti和V，并且考虑如下方面。当加入的Nb和Ti超过0.03重量％时，可以获得沉淀硬化效果，但是当加入的Nb和Ti超过0.1重量％时，可能降低可加工性和表面品质。此外，当加入的V超过0.08重量％时，可以获得沉淀硬化效果，但是当加入的V超过0.3重量％时，可能降低可加工性。
铝(Al)
在本实施方案中，Al可以充当脱氧剂，并且用于改进可电镀性。
希望地，相对于根据本发明的实施方案的热轧钢板基础材料的总重量，可以以0.3-1.0重量％加入Al。当Al的加入小于0.3重量％时，脱氧效果可能不足。另一方面，当Al的含量超过1.0重量％时，钢板的韧性可能降低。
钼(Mo)
在本实施方案中，如果需要的话，可以在热轧钢板的表面上进行电镀，并且可以进行合金化热处理。电镀和合金化热处理可以在450至550℃的温度下进行，所述温度与V的沉淀温度范围重叠。因此，在形成沉淀物的元素中，V最适用于沉淀硬化。然而，当V沉淀物粗化时，在电镀过程或合金化热处理过程中材料品质可能显著变化。
此时，当加入Mo时，在包括电镀和合金化热处理的温度范围的高温下Mo可能降低C的活性，并且干扰沉淀物的生长。因此，在电镀过程或合金化热处理之时可以防止材料劣化。
希望地，相对于热轧钢板基础材料的总重量，可以以0.1-0.5重量％加入Mo。当Mo的加入小于0.1重量％时，加入可能没有效果。另一方面，当Mo的加入超过0.5重量％时，可能降低钢板的成形性和冲缘加工性质。
根据本发明的实施方案的高强度热轧电镀钢板可以在由厚板制造热轧钢板之后通过热浸电镀过程以各种热浸电镀钢板的形式制造。更具体地，高强度热轧电镀钢板可以包括具有在其上形成的热轧镀锌层的HGI(热浸镀锌)钢板，或具有在热轧钢板基础材料上形成的合金化热轧镀锌层的HGA(热轧镀锌)钢板。
通过Mo、Al和形成沉淀物的元素的合金组成和热轧和电镀过程，根据本发明的实施方案的高强度热轧电镀钢板可以具有由铁素体单相结构组成的最终微结构，并且在所述铁素体单相结构中形成尺寸为10nm或更小的精细沉淀物。在铁素体单相结构中，铁素体可以具有98％或更大的面积比。
此外，根据本发明的实施方案的高强度热轧电镀钢板可以具有780至900MPa的抗张强度，700至850MPa的屈服强度，14至22％的伸长，和55％或更大的圆孔扩张。
用于制造高强度热轧电镀钢板的方法
在下文中，将描述根据本发明的实施方案的用于制造高强度热轧电镀钢板的方法。
图1示意性地显示了根据本发明的实施方案的用于制造高强度热轧电镀钢板的方法。
参考图1，根据本发明的实施方案的用于制造高强度热轧电镀钢板的方法可以包括厚板重新加热(S110)，热轧(S120)，冷却/弯曲(S130)，和电镀(S140)。
厚板重新加热
在厚板重新加热步骤S110中，可以重新加热具有上述组成的厚板半成品。例如，可以在1200℃或更大的温度下进行厚板重新加热80分钟或更久。通过厚板加热，可以重新使用形成沉淀物的元素例如Ti、Nb和V。因此，在热轧过程中可以形成精细沉淀物。
热轧
在热轧步骤S120中，厚板可以进行热轧。
热轧可以包括在精轧温度等于或大于Ar3的条件下进行的各种公知方法。更希望地，可以在950至1050℃的温度下进行粗轧，然后可以在800至900℃的温度下进行精轧。在上述粗轧条件下，可以形成大量高温精细沉淀物。在精轧条件下，奥氏体晶粒在铁素体相变之前可以具有10至30μm的尺寸，这在强度和伸长方面是优选的。
冷却/弯曲
在冷却/弯曲步骤S130中，经热轧的厚板可以冷却和弯曲，从而保证足够的强度和韧性。
此时，可以以100℃/秒或更大的平均冷却速度进行冷却使得晶粒沉淀物生长。此外，可以在最适合于形成铁素体单相结构的580至660℃的温度下进行弯曲，并且在铁素体相变过程中可能由于Ti、Nb和V之间的使用率的不同形成大量的精细沉淀物。可以通过冷却/弯曲过程将铁素体结构的晶粒尺寸设定为2至7μm的范围。
在弯曲过程之后，厚板可以自然地冷却至室温。
电镀
在电镀步骤S140中，经制造的热轧钢板基础材料可以进行电镀从而制造热轧电镀钢板。通过电镀过程，钢板可以具有耐腐蚀性。
在电镀过程之前，可以进一步进行酸洗过程以使用盐酸来酸洗钢板的表面，从而除去热轧钢板基础材料上的鳞屑。
电镀过程可以包括将钢板连续浸渍在电镀槽中。在电镀过程之后，可以进一步进行合金化热处理。
在电镀过程之前，可以进行热处理从而在Ac1或更大的温度下加热钢板。然而，由于根据本发明的实施方案的钢板在电镀过程之前和之后的材料品质差别较小，可以在酸洗过程之后进行热浸电镀而不进行热处理。当省略热处理时，热轧电镀钢板的制造成本可以显著降低。
通过电镀过程，可以制造HGI或HGA钢板。
可以在450至500℃的温度下进行电镀过程。此外，可以在460至500℃的温度下进行合金化热处理约5至100秒。
实施方案
在下文中，将参考优选的实施方案详细描述本发明的结构和操作。然而，实施方案仅为示例，并且不能限制本发明的范围。
由于本领域技术人员容易理解本文未描述的内容，在本文中省略其描述。
1.制造热轧电镀钢板的样本
制造具有下表1的组成的钢锭，然后在1250℃的温度下重新加热120分钟。然后，在约1000℃的温度下进行粗轧，并且在850℃的温度下进行精轧。然后，以150℃/秒的平均冷却速度使钢锭冷却至600℃，并且在600℃下维持30秒。然后，钢锭自然地冷却从而制造热轧钢板基础材料的样本。
然后，热轧钢板基础材料的样本进行酸洗，在460℃的温度下进行热浸镀锌，并且在500℃的温度下进行合金化热处理。
[表1](单位：重量％)
2.微结构
图2显示了根据实施方案1的样本在电镀之前和之后的沉淀物。参考图2，根据实施方案1的样本中的沉淀物的尺寸在电镀之前和之后不变化。
图3显示了根据实施方案1的样本在电镀之前和之后的微结构。参考图3，根据实施方案1的样本在电镀之前和之后具有铁素体单相结构，并且其结构不变化。
图2和3的结果是因为，由于Mo的加入使得的C活性降低，在电镀之时不出现材料劣化。
3.机械性质评估
对于根据实施方案1至3和对比实施例1至7的样本，进行抗张试验和冲缘加工性质(圆孔扩张)试验。在合金化热处理之后，观察样本的表面。
通过JIS-5样本进行抗张试验。
圆孔扩张试验如下进行：形成初始直径d0为10mm的圆孔，然后通过60度锥状冲孔机扩张，在裂缝穿过板的时间点测量圆孔的直径d从而评估圆孔扩张((d-d0)/d0X 100)。
[表2]
参考表2，根据实施方案1至3的满足本发明中建议的条件的样本满足780至900MPa的抗张强度，700至850MPa的屈服强度，14至22％的伸长和55％或更大的圆孔扩张，这对应于抗张强度、屈服强度、伸长和圆孔扩张的目标值。
另一方面，根据对比实施例1的不包含足够量的形成沉淀物的元素的样本具有低强度，并且根据对比实施例2的不包含Mo的样本也具有低强度。对比实施例1和2的结果的原因在于，由于不足量的形成沉淀物的元素而未形成沉淀物，或者沉淀物在冷却过程(对应于弯曲过程)之后的电镀过程或维护过程中粗化。
此外，根据对比实施例3至6的包含过量Si的样本具有满足目标值的机械性质。
然而，如图5中所示，当加入过量的Si时，样本的电镀层不均匀，并且样本的表面状态不令人满意。
尽管已经提供一些实施方案从而结合附图阐述本发明，对于本领域技术人员明显的是所述实施方案仅以示例性方式给出，并且可以进行各种修改和等价替换而不偏离本发明的精神和范围。本发明的范围仅通过所附权利要求进行限定。

Claims (9)

1.用于制造高强度热轧电镀钢板的方法，其包括：
(a)重新加热由如下物质组成的厚板：0.03-0.1重量％的碳C，0.06重量％以下的硅Si，0.7-2.0重量％的锰Mn，0.02重量％以下的磷P，0.01重量％以下的硫S，0.1-0.5重量％的一种或多种形成沉淀物的元素，0.3-1.0重量％的铝Al，0.1-0.5重量％的钼Mo、铁Fe，和不可避免的杂质，形成沉淀物的元素在500至900℃下形成沉淀物；
(b)热轧厚板；
(c)冷却经热轧的厚板，然后弯曲经冷却的厚板；和
(d)电镀经弯曲的厚板,
其中热轧厚板的步骤(b)包括：
在950至1050℃下粗轧经重新加热的厚板；和
在800至900℃的精制温度条件下精轧经粗轧的厚板,
其中冷却经热轧的厚板并且弯曲经冷却的厚板的步骤(c)包括以100℃/秒或更大的平均冷却速度冷却经热轧的厚板，然后在580至660℃下弯曲经冷却的厚板。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括(e)使在其上具有形成的电镀层的厚板合金化的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中电镀经弯曲的厚板的步骤(d)包括展开和酸洗经弯曲的厚板，并且热浸电镀厚板而不在Ac1或更大的温度下进行热处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其中形成沉淀物的元素包含0.03-0.1重量％的铌Nb，0.03-0.1重量％的钛Ti，和0.08-0.3重量％的钒V的至少一者。
5.根据权利要求1所述的方法，其中形成沉淀物的元素包含0.03-0.1重量％的Nb，0.03-0.1重量％的Ti，和0.08-0.3重量％的V。
6.一种由权利要求1所述的方法制备的高强度热轧电镀钢板，其包括：
由如下物质组成的热轧钢板基础材料：0.03-0.1重量％的C，0.06重量％以下的Si，0.7-2.0重量％的Mn，0.02重量％以下的P，0.01重量％以下的S，0.1-0.5重量％的一种或多种形成沉淀物的元素，0.3-1.0重量％的Al，0.1-0.5重量％的Mo、铁Fe，和不可避免的杂质，形成沉淀物的元素在500至900℃下形成沉淀物；和
在热轧钢板基础材料的表面上形成的电镀层，
其中高强度热轧电镀钢板具有780至900MPa的抗张强度，700至850MPa的屈服强度，14％至22％的延伸率，和55％或更大的扩孔率。
7.根据权利要求6所述的高强度热轧电镀钢板，其中热轧电镀钢板的热轧钢板基础材料具有由铁素体单相结构组成的微结构，并且在所述铁素体单相结构中形成尺寸小于10nm的精细沉淀物。
8.根据权利要求6所述的高强度热轧电镀钢板，其中形成沉淀物的元素包含0.03-0.1重量％的Nb，0.03-0.1重量％的Ti，和0.08-0.3重量％的V的至少一者。
9.根据权利要求6所述的高强度热轧电镀钢板，其中形成沉淀物的元素包含0.03-0.1重量％的Nb，0.03-0.1重量％的Ti，和0.08-0.3重量％的V。
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