CN105908089A - 一种热浸镀低密度钢及其制造方法 - Google Patents

一种热浸镀低密度钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热浸镀低密度钢，其包括位于芯部的钢基板和位于表面的镀层；所述钢基板与镀层之间具有界面层，所述界面层包括铁颗粒层，所述铁颗粒层中具有分散覆盖在钢基板上的铁颗粒，所述铁颗粒上覆盖有第一阻挡层；所述热浸镀低密度钢含有质量百分含量为3.0～7.0％的Al元素。相应地，本发明还公开了该热浸镀低密度钢板的制造方法。本发明所述的热浸镀低密度钢具有密度低，强度高，且可镀性及镀层附着性强的优点。

Description

一种热浸镀低密度钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种低密度钢，尤其涉及一种热浸镀低密度钢。
背景技术
随着环保法规以及节能降耗的要求越来越高，轻量化是汽车发展的方向之一。从材料角度实现汽车轻量化的路径有：使用铝、镁等轻质合金替代钢材；使用更高强度的钢替代传统的低强度钢实现材料减薄；通过降低钢材密度提高钢材的比强度，即开发低密度钢。
由于铝的密度比钢低的多，因此现有技术通过在钢种添加一定含量的铝来实现降低材料密度。
例如，公开号为CN104220609A，公开日为2014年12月17日，名称为“高强度无晶隙低密度钢及所述钢的制备方法”的中国专利文献公开了一种高强度无晶隙低密度钢及其制备方法，为了降低密度，该钢的Al含量的重量百分比为6-9％。
又例如，公开号为CN101755057A，公开日为2010年6月23日，名称为“具有良好可压延性的低密度钢”的中国专利文献公开了一种热轧铁素体钢片材，其中Al的含量为6％≤Al≤10％。
连续热浸镀工艺是将经过退火后的带钢浸入镀液，在带钢表面镀上一层金属或合金(如Zn、Zn-Al、Zn-Al-Mg等)，从而提高带钢的耐蚀性。普通钢种的热镀锌已是公知的技术，但添加了较高含量Si、Mn元素的高强钢及先进高强钢的热镀锌存在可镀性的难题，其原因是热镀之前的退火气氛虽然对Fe是还原性的，但对Si、Mn是氧化性的，Si、Mn元素在带钢表面形成的氧化膜会严重恶化锌液对带钢的润湿性，从而造成露铁、镀层附着性差等质量问题。
在钢中添加的合金元素中，Si元素的表面富集对可镀锌的影响最大，因此在需要热浸镀的钢种设计时，经常控制基体的Si含量，或者用其它元素替代Si。现有技术中，已知Al和Si对稳定奥氏体的作用相似，因此热镀锌相变诱导塑性钢(TRIP钢)中通常用Al替代Si，改善带钢的可镀性，但一般Al含量在2％左右。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种热浸镀低密度钢，该热浸镀低密度钢具有低密度，高强度，可镀性好的优点。
为了实现上述目的，本发明提出了一种热浸镀低密度钢，其包括位于芯部的钢基板和位于表面的镀层；所述钢基板与镀层之间具有界面层，所述界面层包括铁颗粒层，所述铁颗粒层中具有分散覆盖在钢基板上的铁颗粒，所述铁颗粒上覆盖有第一阻挡层；所述热浸镀低密度钢含有质量百分含量为3.0～7.0％的Al元素。
在本发明所述的热浸镀低密度钢中，Al元素的设计原理为：Al元素是铁素体形成元素。添加Al元素可显著降低钢板的密度，因此，在本发明中，Al元素的质量百分比含量不低于3.0％。然而，Al元素的质量百分比含量超过7.0％，会抑制奥氏体形成，另外，Al元素可显著增加钢中奥氏体的堆垛层错能，因而Al元素的质量百分比含量超过7.0％，会抑制钢中残余奥氏体在形变时被诱导发生马氏体相变，从而使钢板难以获得良好的强度和塑性匹配。因此，本发明限定Al元素的质量百分比含量为3.0～7.0％。
此外，本发明所述的热浸镀低密度钢的表面具有铁颗粒层，该铁颗粒层可以使得本发明所述的热浸镀低密度钢具有优异的可镀性及镀层附着性。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢中，所述钢基板邻接铁颗粒层处具有内氧化层，所述内氧化层中含有Al的氧化物。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢中，所述内氧化层中还含有Mn的氧化物。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢中，所述内氧化层的厚度为0.2-10μm。
在本发明所述的热浸镀低密度钢中，当内氧化层的厚度<0.2μm时，无法有效抑制Al元素的外氧化，当内氧化层厚度＞10μm时可能会影响钢基板内氧化层的成形性能，因此，优选地，所述的内氧化层的厚度控制为0.2-10μm。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢中，所述内氧化层中的氧化物存在于晶界和晶内。所述内氧化层中的氧化物主要是Al的氧化物和Mn的氧化物，氧化物同时分布在内氧化层中的晶粒内部和晶界位置。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢中，所述界面层的厚度为0.1-5μm。
在本发明所述的热浸镀低密度钢中，当界面层厚度<0.1um时，镀层附着性较差；当界面层厚度>5um时，需要更长的退火保温时间形成铁颗粒层，因此本发明控制界面层的厚度为0.1-5um。优选的，控制界面层厚度为0.3-3um。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢中，所述铁颗粒的粒径为0.1-5μm。
在本发明所述的热浸镀低密度钢中，粒径<0.1um时，铁颗粒的厚度及覆盖面积较少，镀层附着性较差；当粒径>5um时，会导致铁颗粒层过厚。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，所述铁颗粒覆盖钢基板表面30％以上的面积。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，相邻铁颗粒之间的间距最大不超过铁颗粒平均粒径的10倍。
上述方案中，若相邻铁颗粒之间的间隔最大超过铁颗粒平均粒径的10倍，则在热镀锌时，锌液可能无法完全浸润铁颗粒之间的间隔，并且也会影响锌液润湿性及锌层附着性。因此，优选地，本发明限定了相邻铁颗粒之间的间距最大不超过铁颗粒平均粒径的10倍。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，所述钢基板表面未覆盖铁颗粒的位置覆盖有第二阻挡层。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，所述第二阻挡层的厚度小于第一阻挡层的厚度。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，所述第二阻挡层含有Fe、Al和Zn元素。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，所述第一阻挡层含有Fe、Al和Zn元素。
在本发明所述的热浸镀低密度钢中，第一阻挡层及第二阻挡层由Fe、Al、Zn组成，第一阻挡层覆盖铁颗粒与镀层接触的表面，第二阻挡层为钢基板表面未覆盖铁颗粒的位置。这是因为当钢板浸入镀液时，镀液中的Al元素及少量Zn元素首先和表面覆盖铁颗粒层的钢板Fe反应形成第一阻挡层，并且基板表面无铁颗粒覆盖的位置或者铁颗粒之间的空隙位置的基板表面也可以形成少量含Fe、Al、Zn的第二阻挡层，但其厚度比铁颗粒表面的阻挡层薄。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，所述钢基板的微观组织为铁素体和残余奥氏体。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，所述残余奥氏体的相比例为6-30％。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，所述残余奥氏体中C元素的质量百分含量不低于0.8％。
在本发明所述的热浸镀低密度钢中，C是重要的固溶强化元素，促进奥氏体生成，在富含Al元素的低密度钢中，若残余奥氏体中的C的质量百分比低于0.8％时，残余奥氏体的含量和力学稳定性相对较低，因而钢板的强度和延展性均较低。因此，本发明所述的热浸镀低密度钢中残余奥氏体中C含量不低于0.8％。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，其密度＜7500kg/m3。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，所述钢基板的化学元素质量百分含量为：C：0.25～0.50％，Mn：0.25～4.0％，Al：3.0～7.0％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
上述不可避免的杂质主要是指S、P和N元素，可以控制P≤0.02％，S≤0.01％，N≤0.01％。
上述热浸镀低密度钢中的各化学元素的设计原理为：
C：C是重要的固溶强化元素，促进奥氏体生成，在富含Al的低密度钢中，C质量百分含量低于0.25％时，残余奥氏体的含量和力学稳定性相对较低，因而钢板的强度和延展性均较低；C质量百分含量高于0.5％时，片层状碳化物和分布在铁素体晶界处的碳化物颗粒粗大，从而降低钢板的轧制变形能力。因此，本发明控制C质量百分比为0.25～0.50％。
Mn：Mn能增加奥氏体的稳定性，降低钢淬火时临界冷却速度以及提高钢的淬透性。Mn还能够提高钢的加工硬化性能，从而提高钢板的强度。但是，过高的Mn含量会引起板坯中Mn偏析以及热轧板中明显的带状组织分布，从而降低钢板的延展性和弯曲性能；并且，过高的Mn含量容易造成热轧板在冷轧变形时产生裂纹。因此，本发明控制Mn质量百分含量为0.25～4.0％。
Al元素是铁素体形成元素。添加Al元素可显著降低钢板的密度，因此，在本发明中，Al元素的质量百分比含量不低于3.0％。然而，Al元素的质量百分比含量超过7.0％，会抑制奥氏体形成，另外，Al元素可显著增加钢中奥氏体的堆垛层错能，因而Al元素的质量百分比含量超过7.0％，会抑制钢中残余奥氏体在形变时被诱导发生马氏体相变，从而使钢板难以获得良好的强度和塑性匹配。因此，本发明限定Al元素的质量百分比含量为3.0～7.0％。
P：P是固溶强化元素；但是P会增加钢的冷脆性，降低钢的塑性，使冷弯性能和焊接性能变坏。因此，本发明限定P质量百分含量≤0.02％。
S：S使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，使焊接性能变坏，降低钢的耐蚀性。因此，本发明限定S质量百分含量≤0.01％。
N：N与Al形成AlN，凝固过程中可细化柱状枝晶，但N含量过高时，形成的粗大AlN颗粒影响钢板的延展性。另外，过量AlN会降低钢的热塑性。因此，本发明限定N质量百分含量≤0.01％。
此外，本发明所述的热浸镀低密度钢还可以含有Si、Ti、Nb、V、Cr、Mo、Ni、Cu、B、Zr、Ca元素的至少其中之一。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，其延伸率＞25％，抗拉强度＞800MPa。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢，所述镀层厚度为5-200μm。带钢出锌锅经过气刀时，通过控制气刀流量及气刀与带钢的夹角，限定镀层在5-200μm。
本发明的另一目的在于提供一种所述的热浸镀低密度钢的制造方法，通过该方法可以制造得到上述任意一项热浸镀低密度钢。
为了实现上述目的，本发明提出了一种所述的热浸镀低密度钢的制造方法，包括步骤：
(1)制造带钢；
(2)对带钢进行连续退火：加热至均热温度750-950℃后保温30-600s，其中退火气氛的露点为-15℃～20℃；
(3)热浸镀。
在本技术方案中，步骤(2)连续退火的均热温度及保温时间的选取主要是为了在连续退火后在钢板表面形成铁颗粒层。将均热温度控制在750℃-950℃，保温时间限定在30-600s，是因为：均热温度低于750℃，保温时间低于30s，则热浸镀低密度钢钢基板中的马氏体尚未充分发生奥氏体逆相变生成奥氏体颗粒，热浸镀低密度钢钢基体中的碳化物尚未完全溶解生成奥氏体颗粒，并且条状的高温铁素体无法充分进行动态再结晶而细化，并且会使得退火后的钢板表面的铁颗粒层未充分形成，对镀液润湿、可镀性及镀层附着性不利。而当均热温度高于950℃，保温时间高于600s时，均热处理后钢板基板组织中奥氏体晶粒粗化，钢中奥氏体稳定性降低，从而引起退火后钢板基体中残余奥氏体含量减少，并且残余奥氏体稳定性也会降低。相应的，退火后钢板的力学性能恶化，在均热温度高于950℃，保温时间高于600s时，会使得退火后钢板表面的铁颗粒粒径过大，内氧化层厚度过厚，而这都是不利于钢板的表面成形性能的。
此外，本发明所述的技术方案限定了退火气氛的露点为-15℃～20℃，在上述露点范围内，退火气氛对Fe都是还原性的，因此会把氧化铁还原。若退火气氛露点低于-15℃，则上述退火气氛对带钢中的Al元素依然是氧化的，带钢中的Al会在带钢表面形成连续致密的Al2O3薄膜，从而影响热镀锌时的钢板性能。若退火气氛露点高于20℃，则退火气氛中的氧势过高，O原子向钢基体扩散的能力加大，在钢板表面与Al、Mn等合金元素形成内氧化层过厚，影响钢板表面的成形性能。优选地，对于本技术方案来说，为了实现更好的实施效果，退火气氛露点控制为-10～0℃。
优选地，对于本技术方案来说，为了实现更好的实施效果，均热保温时间限定为30-200s。
进一步地，本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法，在所述步骤(1)中，采用1000-1250℃加热铸坯，保温时间为0.5-3h，控制终轧温度为800-900℃，然后在500-750℃下卷取热轧板，将热轧卷开卷后进行酸洗及冷轧，冷轧压下量为30-90％。
在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中，在所述步骤(1)中限定加热温度为1000-1250℃，是因为：加热温度超过1250℃时，会造成钢板的板坯过烧，板坯内晶粒组织粗大导致其热加工性能降低，并且超高温会引起板坯表面严重脱碳；加热温度低于1000℃时，板坯经高压水除鳞和初轧后，精轧温度过低，会造成板坯变形抗力过大，从而难以制造出既无表面缺陷又具有规定厚度的钢板。
在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中，在所述步骤(1)中限定保温时间为0.5-3h，是因为：保温时间超过3h，会造成钢板的板坯内晶粒组织初大和板坯表面脱碳严重，保温时间低于0.5h，板坯内部尚未均匀。
在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中，在所述步骤(1)中限定终轧温度800-900℃，是为了完成对铸坯的热轧，终轧温度过低会造成板坯变形抗力过高，从而难以制造出所需厚度规格并且无表面和边部缺陷的热轧钢板和冷轧钢板；另外，对于本发明来说，当终轧温度低于800℃时，板坯内部热轧条状高温铁素体无法获得充分回复和再结晶而细化。由于板坯在出炉后的热轧过程中板温会自然下降，要控制终轧温度高于900℃难度较大。
在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中，在所述步骤(1)中限定500-750℃下卷取热轧板，如果卷取温度高于750℃，容易引起扁卷，并且热轧卷的头部、中部、尾部材料显微组织不均匀性增加；如果卷取温度低于500℃，热轧卷抗拉强度过高会导致冷轧轧制困难。
在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中，在所述步骤(1)中限定冷轧压下量是为了：对酸洗后的热轧钢板实施冷轧变形至规定厚度，冷轧压下量＞30％可以在后续退火过程中提高奥氏体形成速率，有助于形成形变高温铁素体以及提高退火钢板的组织均匀性，从而提高退火钢板的延展性。但冷轧压下量＞90％，因加工硬化导致材料的变形抗力非常高，使得制备规定厚度和良好板型的冷轧钢板变得异常困难。因此，本发明所述的热浸镀低密度钢的冷轧压下量控制在30-90％。
优选地，对于本技术方案来说，为了实现更好的实施效果，冷轧压下量为50-80％。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法，在所述步骤(2)中，加热段和保温段的气氛采用N2和H2混合气体，其中H2的体积含量为0.5-20％。优选地，对于本技术方案来说，为了实现更好的实施效果，H2的体积含量为1-5％。
在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中，在所述步骤(2)中，加热及均热段的气氛采用N2和H2混合气体，其中H2含量为0.5-20％，加入H2目的是还原带钢表面的氧化铁，加热速率为1-20℃/s。
进一步地，在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法，在所述步骤(3)中，将连续退火后的带钢冷却至带钢入锌锅温度，其中冷却速度为1-150℃/s，带钢入锌锅温度比镀液温度高0-20℃；然后将带钢浸入锌锅中的镀液进行热浸镀；其中，镀液温度高于所选镀液成分的熔点30-60℃。
在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中,控制冷却速度在1-150℃/s是为了避免钢板在冷却过程中奥氏体分解。本技术方案在带钢入锌锅选择比镀液温度高0-20℃，有利于锌锅保持热平衡。带钢入锌锅温度过高会加快带钢中的Fe向镀液中的溶解速度，增加锌渣的量，而且会导致镀液与带钢之间的扩散速度增加，存在形成锌铁合金相的风险。带钢入锌锅温度过低，则不利于镀液中的Al和Fe反应生成阻挡层，从而影响锌层附着性。其中，镀液温度高于所选镀液成分的熔点30-60℃，是因为：镀液温度过高会增加镀液与带钢的反应，镀液中Fe含量增加，镀液温度过低也会影响镀液中的Al和基板表面的Fe反应形成阻挡层。
优选地，对于本技术方案来说，为了实现更好的实施效果，冷却速度控制10-50℃/s。
优选地，对于本技术方案来说，为了实现更好的实施效果，带钢入锌锅温度比镀液温度高0-10℃。
优选地，对于本技术方案来说，为了实现更好的实施效果，镀液温度为420-480℃。
进一步地，在所述的热浸镀低密度钢的制造方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，镀液成分的质量百分含量为：0.10≤Al≤6％，0＜Mg≤5％，余量为Zn及其他不可避免的杂质。
在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中，镀液中添加0.1-6％的Al的目的是当带钢浸入锌锅时，镀液中的Al首先和带钢反应形成阻挡层，从而抑制Zn和Fe之间的扩散，避免形成对镀层成形性能有不利影响的锌铁合金相。镀液中添加Mg有利于进一步提高镀层的耐蚀性，然而Mg含量超过5％，则表面氧化增加，不利于生产，因此，本发明的技术方案中限定Mg在0-5％。并且Al、Mg含量过高镀层硬度增加，会恶化镀层的成形性能。
本发明所述的热浸镀低密度钢的有益效果在于：
(1)通过控制镀前退火气氛的露点，抑制了低密度钢表面Al2O3外氧化的形成，将其转化成基板表层的内氧化，同时在基板表层形成了铁颗粒，从而提高了带钢的可镀性及镀层附着性。
(2)本发明所述的热浸镀低密度钢的延伸率＞25％，抗拉强度＞800MPa，其密度＜7500kg/m3。
本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法实现上述优点以外，还可以在现有高强钢连续热浸镀生产线上完成，而无需做较大调整，具有很好的推广应用前景。
附图说明
图1为本发明所述的热浸镀低密度钢的结构示意图。
图2为本发明所述的热浸镀低密度钢的截面金相组织。
图3为轧硬钢、对照例B1以及实施例A4在退火后热浸镀前钢表面0-5μm范围内Al元素深度分布曲线。
图4为轧硬钢、对照例B1以及实施例A4在退火后热浸镀前钢表面0-5μm范围内Fe元素深度分布曲线。
图5为对照例B1和实施例A4热浸镀Zn-0.2％Al之后Al、Fe、Zn三个元素的深度分布曲线。
具体实施方式
下面将结合附图说明和具体的实施例对本发明所述的一种热镀锌低密度钢及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
图1显示了本发明所述的热浸镀低密度钢的结构。如图1所示，本发明所述的热镀锌低密度钢板包括钢基板1和位于表面的镀层3，其中钢基板1与镀层3之间具有界面层，界面层包括铁颗粒层4。其中，铁颗粒上覆盖有第一阻挡层5以及未覆盖铁颗粒的第二阻挡层6。钢基板1邻接铁颗粒层4处还具有内氧化层2。
图2显示了本发明所述的热浸镀低密度钢的截面金相组织。如图2所示，在本发明所述的热浸镀低密度钢中，通过控制退火气氛的露点抑制Al2O3表面的铁颗粒层4的外氧化的形成，并将其转化成内氧化层2的内氧化，第一阻挡层及第二阻挡层由Fe、Al、Zn组成，第一阻挡层覆盖铁颗粒与镀层接触的表面，第二阻挡层为钢基板表面未覆盖铁颗粒的位置。这是因为当钢板浸入镀液时，镀液中的Al元素及少量Zn元素首先和表面覆盖铁颗粒层的钢板Fe反应形成第一阻挡层，并且基板表面无铁颗粒覆盖的位置或者铁颗粒之间的空隙位置的基板表面也可以形成少量含Fe、Al、Zn的第二阻挡层，但其厚度比铁颗粒表面的第一阻挡层薄。其中，内氧化层2的厚度为0.2-10μm，且内氧化层2的氧化物存在于晶界和晶内，界面层的厚度为0.1-5μm。
实施例A1-A16以及对照例B1-B6
表1列出了实施例A1-A16的热镀锌低密度钢以及对照例B1-B6的常规钢板的化学元素的成分的质量百分比
表1.(wt％，余量为Fe)
C Mn Al Si N S P
成分I 0.37 1.1 4.1 0.31 0.0025 0.002 0.004
成分II 0.45 2 6.1 - 0.0040 0.003 0.007
成分III 0.34 2.8 5.2 - 0.0027 0.003 0.007
从表1中可以看出，成分I、II、III中化学元素质量百分含量范围控制在：C：0.25～0.50％，Mn：0.25～4.0％，Al：3.0～7.0％，P≤0.02％，S≤0.01％，N≤0.01％，且成分I中还添加了Si。
实施例A1-A16中的热镀锌低密度钢以及B1-B6的常规钢板采用以下步骤制得：
(1)制造带钢：按照表1的成分冶炼钢，且采用1000-1250℃加热铸坯，保温时间为0.5-3h，控制终轧温度为800-900℃，然后在500-750℃下卷取热轧板，将热轧卷开卷后进行酸洗及冷轧，冷轧压下量为30-90％。
(2)对带钢进行连续退火：加热至均热温度750-950℃后保温30-600s，其中加热速率为1-20℃/s，加热段和保温段的气氛采用N2和H2混合气体，其中H2的体积含量为0.5-20％，退火气氛的露点为-15℃～20℃。
(3)热浸镀：将连续退火后的带钢冷却至带钢入锌锅温度，其中冷却速度为1-150℃/s，带钢入锌锅温度比镀液温度高0-20℃；然后将带钢浸入锌锅中的镀液进行热浸镀；其中，镀液温度高于所选镀液成分的熔点30-60℃。其中，镀液成分的质量百分含量为：0.10≤Al≤6％，0＜Mg≤5％，余量为Zn及其他不可避免的杂质。
表2列出了实施例A1-A16中的热浸镀低密度钢板以及B1-B6的常规钢板的具体工艺参数
图3为轧硬钢、对照例B1以及实施例A4在退火后热浸镀前钢表面0-5μm范围内Al元素深度分布曲线。从图中可以看出，对照例B1的带钢表面存在Al富集，对应退火后带钢表面Al2O3薄膜；实施例A4的带钢表面Al富集消失，而在内氧化层存在Al元素富集，说明外氧化转变为内氧化。
图4为轧硬钢、对照例B1以及实施例A4在退火后热浸镀前钢表面0-5μm范围内Fe元素深度分布曲线，其中对照例B1的带钢表面Fe含量较低，而实施例的铁颗粒层Fe峰值明显。
图5为对照例B1和实施例A4在热浸镀Zn-0.2％Al的镀液之后Al、Fe、Zn三个元素的深度分布曲线，其中对照例B1的在镀层/基板界面位置Al元素平滑过渡，无峰值变化，而实施例A4在镀层/基板界面位置Al元素出现峰值，说明对照例B1未在镀层/基板界面上形成第一阻挡层及第二阻挡层，而实施例A4在镀层/基板界面上形成了有效的第一阻挡层及第二阻挡层，从而使得对照例B1的可镀性及镀层附着性较差。
表3列出了实施例A1-A16中的热浸镀密度钢板以及B1-B6的常规钢板的各性能参数。
其中，可镀性的判断方法是：使用肉眼直接观察镀后带钢外观。若表面无明显露铁则可镀性良好(用○表示)，若表面有明显露铁则可镀性较差(用X表示)。
镀层附着性的检测方法是：在带钢上取长200mm、宽100mm的试样，进行180度折弯后压平，使用胶带粘折弯位置。若无锌层被胶带粘下或者被胶带粘过的折弯面镀层表面不起毛，则表示镀层附着性良好(用○表示)；如有镀层被胶带粘下或者被胶带粘过后的折弯面镀层起毛，则表示镀层附着性较差(用X表示)。
表3.
由表3可以看出，实施例A1-A16的密度均＜7500kg/m3，延伸率均＞25％，抗拉强度＞800MPa，并且可镀性以及镀层附着性均优于对照例B1-B6。
这是由于：由于实施例基板表层存在铁颗粒层，因此当带钢浸入镀液时，镀层中的Al和Fe首先反应形成了阻挡层，而对照例由于基板表面未形成有效的铁颗粒层，而是连续致密的Al2O3氧化膜，阻碍了镀液中的Al和基板的Fe反应，因此未形成有效的阻挡层。
需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (25)

1.一种热浸镀低密度钢，其包括位于芯部的钢基板和位于表面的镀层；其特征在于：
所述钢基板与镀层之间具有界面层，所述界面层包括铁颗粒层，所述铁颗粒层中具有分散覆盖在钢基板上的铁颗粒，所述铁颗粒上覆盖有第一阻挡层；
所述热浸镀低密度钢含有质量百分含量为3.0～7.0％的Al元素。
2.如权利要求1所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述钢基板邻接铁颗粒层处具有内氧化层，所述内氧化层中含有Al的氧化物。
3.如权利要求2所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述内氧化层中还含有Mn的氧化物。
4.如权利要求2或3所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述内氧化层的厚度为0.2-10μm。
5.如权利要求2所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述内氧化层中的氧化物存在于晶界和晶内。
6.如权利要求1所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述界面层的厚度为0.1-5μm。
7.如权利要求1所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述铁颗粒的粒径为0.1-5μm。
8.如权利要求1所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述铁颗粒覆盖钢基板表面30％以上的面积。
9.如权利要求1所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，相邻铁颗粒之间的间距最大不超过铁颗粒平均粒径的10倍。
10.如权利要求1所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述钢基板表面未覆盖铁颗粒的位置覆盖有第二阻挡层。
11.如权利要求10所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述第二阻挡层的厚度小于第一阻挡层的厚度。
12.如权利要求10或11所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述第二阻挡层含有Fe、Al和Zn元素。
13.如权利要求1所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述第一阻挡层含有Fe、Al和Zn元素。
14.如权利要求1所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述钢基板的微观组织为铁素体和残余奥氏体。
15.如权利要求14所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述残余奥氏体的相比例为6-30％。
16.如权利要求14或15所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述残余奥氏体中C元素的质量百分含量不低于0.8％。
17.如权利要求1所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，其密度＜7500kg/m3。
18.如权利要求1或17所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述钢基板的化学元素质量百分含量为：C：0.25～0.50％，Mn：0.25～4.0％，Al：3.0～7.0％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
19.如权利要求18所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，其延伸率＞25％，抗拉强度＞800MPa。
20.如权利要求1所述的热浸镀低密度钢，其特征在于，所述镀层厚度为5-200μm。
21.如权利要求1-20中任意一项所述的热浸镀低密度钢的制造方法，其特征在于，包括步骤：
(1)制造带钢；
(2)对带钢进行连续退火：加热至均热温度750-950℃后保温30-600s，其中退火气氛的露点为-15℃～20℃；
(3)热浸镀。
22.如权利要求21所述的热浸镀低密度钢的制造方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，采用1000-1250℃加热铸坯，保温时间为0.5-3h，控制终轧温度为800-900℃，在500-750℃下卷取热轧板，将热轧卷开卷后进行酸洗及冷轧，冷轧压下量为30-90％。
23.如权利要求21或22所述的热浸镀低密度钢的制造方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，加热段和保温段的气氛采用N2和H2混合气体，其中H2的体积含量为0.5-20％。
24.如权利要求21所述的热浸镀低密度钢的制造方法，其特征在于，在所述 步骤(3)中，将连续退火后的带钢冷却至带钢入锌锅温度，其中冷却速度为1-150℃/s，带钢入锌锅温度比镀液温度高0-20℃；然后将带钢浸入锌锅中的镀液进行热浸镀；其中，镀液温度高于所选镀液成分的熔点30-60℃。
25.如权利要求24所述的热浸镀低密度钢的制造方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，镀液成分的质量百分含量为：0.10≤Al≤6％，0＜Mg≤5％，余量为Zn及其他不可避免的杂质。
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