CN105506509B

CN105506509B - 一种高强度热浸镀铝钢板及其制造方法

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Publication number: CN105506509B
Application number: CN201410505769.9A
Authority: CN
Inventors: 吕家舜; 李锋; 周芳; 杨洪刚; 刘仁东; 黄秋菊
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2017-07-21
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: CN105506509A

Abstract

本发明提供一种高强度热浸镀铝钢板，该钢板成分按重量百分比计如下：C 0.15％～0.65％，Si0.01％～3.50％，Mn1.10～7.00％，P≤0.50％，S≤0.030％，Al0.02％～5.00％；还含有Cr0.20％～1.00％，Ni0.20％～3.00％，Cu≤0.50％，Mo≤1.50％，B≤0.005％、Ca≤0.004％，Mg≤0.004％中至少一种；其余为Fe和不可避免的杂质；方法：钢板在连续热浸镀铝生产线加热到750℃‑950℃，保温温度750℃‑950℃；钢板在连续热浸镀铝生产线加热及保温温度控制在奥氏体区，冷却至680℃‑700℃进入铝硅镀液或缓冷至奥氏体和铁素体的两相区接着快冷至680℃‑700℃进入铝硅镀液，出镀液后贝氏体转变区，空冷3‑10s，之后快速冷却到所述钢的M_s点和M_f点之间的温度。该钢板强度可达1000MPa以上，伸长率较高，成型性良好，强度大幅度提高，节约能源。

Description

一种高强度热浸镀铝钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于热浸镀铝钢板连续生产制造领域，尤其涉及一种高强度热浸镀铝钢板及其制造方法。

背景技术

热浸镀铝硅钢材是把预处理过的钢铁材料浸入熔融的铝硅合金中，保温一定时间取出，使其表面镀上一层铝硅合金镀层。铝硅镀层钢板具有耐高温、耐腐蚀等特点，并且具有良好的表面外观，特别适于在高温环境中使用。铝硅镀层钢板具有良好的耐高温性，在温度低于450℃时，铝硅镀层钢板会保持光亮的外观，直到500℃以上才开始氧化和变色。由于铝和铁发生相互扩散，并增厚了其难熔而又致密的铁铝合金层，其耐热性与不锈钢409相当。铝硅镀层钢板还具有优异的耐腐蚀性，由于铝表面氧化作用所形成的致密Al₂O₃氧化膜，将钢基和氧化介质隔绝，使镀层即使在很恶劣的环境条件下也不至于导致进一步腐蚀，因而其抗腐蚀作用很强，对硝酸、海水等也有好的耐蚀性，铝硅镀层钢板耐腐蚀性远远大于镀锌钢板。

镀铝钢板具有以下特性：

1、耐高温性：由于钢板基材和镀层组织的特定组合，形成一种铁铝合金,使镀铝板具有极佳的耐高温性。在450℃时,可保证极高的反射率。在高于480℃时,镀层外观发灰。在高达650℃时，防止钢板氧化的保护层仍保存完好，未见任何脱落。

2、热反射性：在480摄氏度的高温下，镀铝板可反射80％的进射热量。因此镀铝板可制成高效的隔热屏障或者在高温应用中的热反射器，通过有效的热反射使炉内温度迅速升高。

3、机械强度：在室温下,镀铝板的机械强度与其基材的机械强度一致。在同样的480℃的高温下,镀铝钢板的强度是铝板强度的10倍因此钢板厚度可至少减少30％。

4、耐蚀性：在热浸镀加工过程中,熔融的铝立即与空气中的氧反应形成一层Al2O3保护层,使钢板表面立即钝化。这个保护层非常稳定且不溶于水，即使后来钢板表面被划伤，这个保护层也具有自愈功能。因此，镀铝板对化学腐蚀有极强的耐蚀性。

5、生态特性：未化学钝化的镀铝板对健康无影响,因而可用于食品加工。很多专业团体的测试报告证实其对人体无害属环保产品。镀铝板完全可以循环利用。镀铝板可以和不锈钢媲美但是价格仅为不锈钢的三分之一左右，被广泛用于：1，汽车、摩托车消声器、排气管、油箱。2，燃烧炉、热交换器、干燥机、空调等。3，家庭用热水器、煤气炉、面包箱、烟囱、微波炉、食品加工机械、电烤箱、炊具。还可以用于建筑物的盖板、墙壁、顶棚及其它隔热部件等。

6、其他：可用标准MAG和TIG焊接加工。可进行拉伸、冲压、拉管等成形加工。涂层具有持久的光泽、更优秀的耐蚀性和抗风化性性能。

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现有的镀铝产品主要包括冷冲压成型系列钢板、低合金系列钢板以及热压成型钢板，强度级别较低，造成钢材的利用效率不高，本专利提供一种高强度镀铝钢板及其生产方法，可以生产高强度的热浸镀铝钢板，提高资源的使用效率，降低能源消耗，实现可持续发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种一种高强度热浸镀铝钢板及其生产方法，解决热浸镀铝钢板强度级别较低，资源利用率低的问题。

本发明目的是这样实现的：

一种高强度热浸镀铝钢板，该钢板的成分按重量百分比计如下：C 0.15％～0.65％，Si0.01％～3.50％，Mn1.10～7.00％，P≤0.50％，S≤0.030％，Al0.02％～5.00％；其成分组成还含有Cr0.20％～1.00％，Ni0.20％～3.00％，Cu≤0.50％，Mo≤1.50％，B≤0.005％、Ca≤0.004％，Mg≤0.004％中的至少一种；其余为Fe和不可避免的杂质元素；所述钢板最终组织组成为：铁素体+马氏体+粒状贝氏体+残余奥氏体，其体积分数分别为铁素体0％～30％，马氏体20％-60％，粒状贝氏体20％-70％，残余奥氏体5％～20％；且马氏体和贝氏体的体积分数之和在60％以上，残余奥氏体分布于马氏体、贝氏体晶粒之间或马氏体内部。

本发明钢化学成分设计理由如下：

C提高钢的淬透性，提高马氏体的强度，为残余奥氏体的富碳提供足够的碳。含量太低钢的强度不足，含量太高焊接性能差，钢的塑性变差，因此将C控制在0.15％～0.65％，。

Si固溶强化元素，同时可以抑制渗碳体的析出，稳定奥氏体因此将Si控制在0.01％～3.50％。

Mn，固溶强化元素，提高钢的淬透性，降低马氏体转变温度，因此，将Mn控制在1.10～5.00％。

P≤0.50％，固溶强化元素，抑制渗碳体的析出。

S≤0.030％，钢中的杂质元素，越少越好。

Al，钢中主要的脱氧元素，固溶强化元素，同时可以抑制渗碳体的析出，稳定奥氏体，减少钢的选择性氧化对于热浸镀的影响，因此，将Al控制在0.02％～5.00％。

Cr，固溶强化元素，可明显提高亚稳奥氏体的稳定性和淬透性，增大奥氏体的过冷能力，推迟铁素体和珠光体转变，有利于亚稳奥氏体区的出现，因此，将Cr控制在0.20％～1.00％。

Ni，固溶强化元素，提高钢的淬透性，将Ni控制在0.20％～3.00％。

Cu，固溶强化元素，提高钢的淬透性，同时具有析出强化的作用将Cu控制在Cu≤0.50％。

Mo，固溶强化元素，提高钢的淬透性，减少工艺对于钢的性能稳定性的影响，Mo具有很强的溶质拖拽作用，对珠光体转变的抑制作用非常明显，因此，将Mo控制在Mo≤1.50％。

B，强化晶界，增强淬透性，将B≤0.005％。

Ca、Mg，减少钢中的氧化物，提高钢水的纯净度，改善钢中的夹杂物形状，提高成型性能，在本发明中，将Ca、Mg控制在Ca≤0.004％，Mg≤0.004％

一种高强度热浸镀铝钢板的生产方法，包括冶炼、铸造、热轧、酸洗、热镀铝，钢板在连续热浸镀铝生产线加热到750℃-950℃，保温温度750℃-950℃，然后进行热镀铝，铝硅镀液的化学成分为Al88％～92％，Si8％～12％，钢板的组织为铁素体+马氏体+粒状贝氏体+残余奥氏体或马氏体+粒状贝氏体+残余奥氏体。

热轧板酸洗后直接进行热浸镀铝处理。

钢板在连续热浸镀铝生产线加热及保温温度控制在奥氏体区，冷却至680℃-700℃进入铝硅镀液，出镀液后以大于20℃/s迅速风冷至300℃-550℃，空冷3-10s，之后以大于15℃/s的速度快速冷却到所述钢的M_s点和M_f点之间的温度后，再空冷至150℃，然后水淬至50℃以下，钢的组织为粒状贝氏体+马氏体+残余奥氏体。

钢板也可以在连续热浸镀铝生产线加热及保温温度控制在奥氏体区，缓冷至奥氏体和铁素体的两相区，快冷至680℃-700℃进入铝硅镀液，出镀液后以大于20℃/s迅速风冷至300℃-550℃的贝氏体转变区，空冷3-10s，之后以大于15℃/s的速度快速冷却到所述钢的M_s点和M_f点之间的温度后，再空冷至150℃，然后水淬至50℃以下，钢的组织为铁素体+粒状贝氏体+马氏体+残余奥氏体。

钢板在连续热浸镀铝生产线加热过程中在650-780℃采用氧化性气氛，之后的加热和保温过程采用还原性气氛。钢板在连续退火的加热过程中采用了氧化性气氛进行预氧化处理，以抑制钢板表面Si、Mn等元素氧化物的过度生长所带来的钢板表面浸润性的破坏，并在随后的加热和保温过程中使用还原性气氛还原钢板表面的氧化物。

钢板在连续热浸镀铝生产线加热温度、保温温度均控制在800℃-920℃。

本发明的有益效果在于，该钢板强度可达1000MPa以上，伸长率较高，成型性良好。钢板强度的大幅度提高，可以节约能源、资源，促进可持续发展。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

钢的化学成分：：C 0.15％，Si0.01％，Mn1.10％，P≤0.020％，S≤0.020％，Al0.80％，Ca0.0004％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造方法：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧后，钢板在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为880℃，保温温度为880℃，然后以大于10℃/s的冷却速度冷却到700℃进入镀液，出镀液后以30℃/s的速度冷却到500℃，然后空冷5秒，之后以大于20℃/s的速度冷却至200℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：90％Al+10％Si。

组织为：10％F+45％M+40％B+5％残余A，残余奥氏体分布于马氏体、贝氏体晶粒之间或马氏体内部。

成品性能：屈服强度710MPa，抗拉强度980MPa，伸长率20％，镀层附着力良好，表面质量符合FB级表面要求。

实施例2：

钢的化学成分：C0.65％，Si1.50％，Mn5.00％，P≤0.020％，S≤0.020％，Al0.02％，Ni0.40％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造工艺：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧后，钢板在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为850℃，保温温度为840℃，其中在650℃到750℃的温度区间采用含1％氧气的氮气氧气混合气体进行预氧化，在750℃以后进行还原，保温后然后以大于15℃/s的冷却速度冷却到690℃进入镀液，出镀液后以35℃/s的速度冷却到240℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：92％Al+8％Si。

组织为：20％F+50％M+20％B+10％残余A，残余奥氏体分布于马氏体、贝氏体晶粒之间或马氏体内部。

成品性能：屈服强度930MPa，抗拉强度1260MPa，伸长率13％，镀层附着力良好，表面质量符合FB级表面要求。

实施例3：

钢的化学成分：C 0.30％，Si3.50％，Mn2.50％，P≤0.020％，S≤0.030％，Al0.02％，Mo0.40％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造工艺：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗后，在48小时之内钢板在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为900℃，保温温度为890℃，其中在710℃到770℃的温度区间采用含1％氧气的氮气氧气混合气体进行预氧化，在770℃以后进行还原，保温后以大于13℃/s的冷却速度冷却到680℃进入镀液，出镀液后以40℃/s的速度冷却到450℃，然后空冷8秒，之后以大于20℃/s的速度冷却至210℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：88％Al+12％Si。

组织为：10％F+50％M+22％B+18％残余A。

成品性能：屈服强度880MPa，抗拉强度1020MPa，伸长率17％，镀层附着力良好，表面质量符合FA级表面要求。

实施例4：

钢的化学成分：C 0.40％，Si0.02％，Mn2.00％，P0.20％，S≤0.030％，Al3.00％，Cr0.50％，Cu0.30％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造方法：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧后，在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为950℃，保温温度为930℃，然后以大于11℃/s的冷却速度冷却到700℃进入镀液，出镀液后以50℃/s的速度冷却到400℃，然后空冷10秒，之后以大于25℃/s的速度冷却至200℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：89％Al+11％Si。

组织为：2％F+20％M+60％B+18％残余A，残余奥氏体分布于马氏体、贝氏体晶粒之间或马氏体内部。

成品性能：屈服强度1040MPa，抗拉强度1080MPa，伸长率14％，镀层附着力良好，表面质量符合FB级表面要求。

实施例5：

钢的化学成分：C 0.35％，Si1.80％，Mn2.50％，P≤0.020％，S≤0.030％，Al0.050％，Ni0.50％，Mo0.50％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造工艺：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧后，在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为930℃，保温温度为910℃，其中在720℃到780℃的温度区间采用含1％氧气的氮气氧气混合气体进行预氧化，在780℃以后进行还原，保温后以大于12℃/s的冷却速度冷却到700℃进入镀液，出镀液后以30℃/s的速度冷却到350℃，然后空冷10秒，之后以大于15℃/s的速度冷却至230℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：90％Al+10％Si。

组织为：5％F+25％M+63％B+9％残余A。

成品性能：屈服强度1150MPa，抗拉强度1270MPa，伸长率12％，镀层附着力良好，表面质量符合FA级表面要求。

实施例6：

钢的化学成分：C 0.25％，Si1.90％，Mn2.50％，P≤0.010％，S≤0.010％，Al0.040％，Ni3.00％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造工艺：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗后，在24小时以内在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为910℃，保温温度为900℃，其中在705℃到760℃的温度区间采用含1％氧气的氮气氧气混合气体进行预氧化，在760℃以后进行还原，保温后以大于10℃/s的冷却速度冷却到700℃进入镀液，出镀液后以20℃/s的速度冷却到350℃，然后空冷4秒，之后以大于25℃/s的速度冷却至200℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：90％Al+10％Si。

组织为：5％F+30％M+54％B+11％残余A。

成品性能：屈服强度1160MPa，抗拉强度1320MPa，伸长率12％，镀层附着力良好，表面质量符合FB级表面要求。

实施例7：

钢的化学成分：C 0.30％，Si1.00％，Mn7.00％，P≤0.015％，S≤0.020％，Al4.00％，Mo1.50％，Mg0.0005％,Ca0.0004％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造方法：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧后，在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为900℃，保温温度为830℃，然后以大于9℃/s的冷却速度冷却到700℃进入镀液，出镀液后以25℃/s的速度冷却到300℃，然后空冷6秒，之后以大于15℃/s的速度冷却至190℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：90％Al+10％Si。

组织为：15％F+20％M+55％B+10％残余A，残余奥氏体分布于马氏体、贝氏体晶粒之间或马氏体内部。

成品性能：屈服强度920MPa，抗拉强度1080MPa，伸长率16％，镀层附着力良好，表面质量符合FA级表面要求。

实施例8：

钢的化学成分：C 0.50％，Si2.50％，Mn2.50％，P≤0.010％，S≤0.015％，Al0.03％，Cr0.40％，Ni0.50％，Mo0.30％，Cu0.20％，B0.0005％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造工艺：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧后，在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为800℃，保温温度为800℃，其中在650℃到750℃的温度区间采用含1％氧气的氮气氧气混合气体进行预氧化，在750℃以后进行还原，保温后以大于6℃/s的冷却速度冷却到700℃进入镀液，出镀液后以35℃/s的速度冷却到370℃，然后空冷8秒，之后以大于25℃/s的速度冷却至250℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：90％Al+10％Si。

组织为：17％F+34％M+36％B+13％残余A，残余奥氏体分布于马氏体、贝氏体晶粒之间或马氏体内部。

成品性能：屈服强度810MPa，抗拉强度1180MPa，伸长率23％，镀层附着力良好，表面质量符合FA级表面要求。

实施例9：

钢的化学成分：C 0.30％，Si1.40％，Mn2.10％，P≤0.008％，S≤0.008％，Al5.00％，Ca0.001％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造方法：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧后，在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为800℃，保温温度为780℃，然后以大于8℃/s的冷却速度冷却到700℃进入镀液，出镀液后以28℃/s的速度冷却到390℃，然后空冷5秒，之后以大于20℃/s的速度冷却至270℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：90％Al+10％Si。

组织为：14％F+30％M+40％B+16％残余A，残余奥氏体分布于马氏体、贝氏体晶粒之间或马氏体内部。

成品性能：屈服强度1150MPa，抗拉强度1240MPa，伸长率18％，镀层附着力良好，表面质量符合FB级表面要求。

实施例10：

钢的化学成分：C 0.15％，Si0.50％，Mn1.50％，P≤0.020％，S≤0.020％，Al0.02％，Cr0.60％，Mo0.20％，Mg0.0006％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造方法：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧后，在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为870℃，保温温度为860℃，然后以大于11℃/s的冷却速度冷却到700℃进入镀液，出镀液后以30℃/s的速度冷却到420℃，然后空冷9秒，之后以大于25℃/s的速度冷却至300℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：90％Al+10％Si。

组织为：19％F+30％M+32％B+19％残余A，残余奥氏体分布于马氏体、贝氏体晶粒之间或马氏体内部。

成品性能：屈服强度750MPa，抗拉强度1000MPa，伸长率19％，镀层附着力良好，表面质量符合FB级表面要求。

实施例11：

钢的化学成分：C 0.35％，Si1.00％，Mn2.00％，P≤0.50％，S≤0.020％，Al0.80％，Cr0.30％，Ni0.30％，Cu0.25％，Mo0.20％，其余为Fe和一些不可避免的杂质元素。

制造方法：所述成分的钢经冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧后，在连续热镀铝生产线进行热镀铝，加热温度为930℃，保温温度为920℃，然后以大于12℃/s的冷却速度冷却到700℃进入镀液，出镀液后以30℃/s的速度冷却到310℃，然后空冷7秒，之后以大于25℃/s的速度冷却至270℃，待空冷温度降至150℃左右后水淬至50℃以下。镀液成分为：90％Al+10％Si。

组织为：13％F+29％M+50％B+8％残余A，残余奥氏体分布于马氏体、贝氏体晶粒之间或马氏体内部。

成品性能：屈服强度960MPa，抗拉强度1180MPa，伸长率15％，镀层附着力良好，表面质量符合FA级表面要求。

Claims

1.一种高强度热浸镀铝钢板，其特征在于，该钢板的成分按重量百分比计如下：C0.15％～0.65％，Si1.00％～3.50％，Mn1.10～7.00％，P≤0.50％，S≤0.030％，Al0.80％～5.00％；其成分组成还含有Cr0.20％～1.00％，Ni0.20％～3.00％，Cu≤0.50％，Mo≤1.50％，B≤0.005％、Ca≤0.004％，Mg≤0.004％中的至少一种；其余为Fe和不可避免的杂质；所述钢板组织组成为：铁素体+马氏体+粒状贝氏体+残余奥氏体，其体积分数分别为铁素体0％～30％，马氏体20％-60％，粒状贝氏体20％-70％，残余奥氏体5％～20％；且马氏体和贝氏体的体积分数之和在60％以上，残余奥氏体分布于马氏体、贝氏体晶粒之间或马氏体内部。

2.一种权利要求1所述的高强度热浸镀铝钢板的生产方法，包括冶炼、铸造、热轧、酸洗、冷轧、热镀铝，或者热轧板酸洗后直接进行热浸镀铝处理，其特征在于：钢板在连续热浸镀铝生产线加热到750℃-950℃，保温温度750℃-950℃，然后进行热镀铝；加热及保温温度控制在奥氏体区，冷却至680℃-700℃进入铝硅镀液，或者缓冷至奥氏体和铁素体的两相区，快冷至680℃-700℃进入铝硅镀液，出镀液后以大于20℃/s迅速风冷至300℃-550℃的贝氏体转变区，空冷3-10s，之后以大于15℃/s的速度快速冷却到所述钢的M_s点和M_f点之间的温度后，再空冷至150℃，然后水淬至50℃以下。

3.根据权利要求2所述的高强度热浸镀铝钢板的制造方法，其特征在于：钢板在连续热浸镀铝生产线加热过程中在650-780℃采用氧化性气氛，之后的加热和保温过程采用还原性气氛。

4.根据权利要求2所述高强度热浸镀铝钢板的生产方法，其特征在于，钢板在连续热浸镀铝生产线加热温度、保温温度均控制在800℃-920℃。