CN106521342A - 一种屈服强度为130MPa级的铁‑锌镀层钢板及生产方法 - Google Patents

Abstract

一种屈服强度为130MPa级的铁‑锌镀层钢板，其化学组分及wt%：C:0.006～0.01%，Mn：0.10～0.15%，Si≤0.010%，P≤0.011%，S≤0.008%，Al：0.015～0.05%。生产方法：对热轧后的钢板进行冷却；进行连续热镀锌；在采取保温措施下将钢板送至锌‑铁扩散处理加热炉常规加热；自然冷却至室温并待用。本发明能在保证镀层中铁元素的有效扩散，获得合适的镀层铁含量和相结构，使镀层与钢基板结合牢固，从而保证冲压成形时镀层不易出现粉化与脱落现象；本发明在热轧后采用了200℃/s快速冷却方式，以达到细晶强化效果，从而降低固溶强化元素锰的加入量，实现降低成本的效果。

Description

一种屈服强度为130MPa级的铁-锌镀层钢板及生产方法

技术领域

本发明涉及一种基体材料的屈服强度为130MPa级、镀层表面洁净无锌渣锌灰、镀层截面铁含量及相结构分布均匀的锌-铁镀层钢板及其生产方法，钢板的厚度规格在0.7-1.2mm，可以满足轻量化汽车用钢板的需求。

背景技术

锌-铁镀层钢板（GA）具有优良的抗腐蚀性、涂装性、焊接性及抗石砾击打性能，广泛应用于汽车面板。然而，在其镀层表面却容易出现锌渣锌灰、镀层截面铁含量及相结构分布不均，冲压成型时易出现镀层的脱落与粉化等不足，从而给冲压零件表面质量和生产模具带来不利影响。

经检索，找到名称为“一种无粉化厚规格锌铁合金化板的生产方法”，其将厚度为1.6～2.0mm带钢在连续生产线上经退火、镀锌、合金化、平整、切割步骤得到锌铁合金化板；其特征在于，所述镀锌步骤中，控制锌液温度在460±5℃，锌液铝含量在0.12～0.14％。

与本发明申请相比，本申请的锌液铝含量在0.093~0.11%，明显低于该文献的0.12～0.14％。如果锌液铝含量偏高，则锌液中形成的铝-铁抑制层对铁向镀层锌中的扩散的抑制阻力会更大，不利于铁的扩散。

另有文献名称为一种合金化工艺温度，其温度数据为450℃、480℃、510℃、540℃，但其加热方式都是采用的恒定式温度加热，即加热时温度一步到位，中间没有分段或变化。通常，加热方式分为三种，包括恒定式加热、先低后高式分段加热、先高后低式加热。而本专利采用的是先高后低式加热方式，与文献中所述的加热方式明显不同。合金化处理的加热方式与生产设备或材料特性有关。如果采用全封闭式的合金化炉，则可采用一步到位式加热方式，但这种设备的投入很高，装备复杂，维护和配件的成本也很高。但是，如果对加热方式进行优化，即采用先高后低的加热方式，则可使用半封闭式合金化炉，其设备投入和后期维护费用就会低很多。显然，采用先高后低的加热方式，其技术含量更高，生产成本更低。

发明内容

本发明的目的在于通过适当降低锌锅铝含量在0.11%以下，以减少镀层中Fe2Al5组织对铁元素扩散阻力，克服现有技术中铁元素扩散能力的不足；再通过控制锌锅的锌液中铝含量在0.093%以上，以避免铁元素过度扩散，而使锌锅中铁含量较多引起的镀层表面锌渣，从而提高镀层的纯净度和致密性，保证镀层优良的成形性能。

实现上述目的的措施：

一种屈服强度为130MPa级的铁-锌镀层钢板，其化学组分及重量百分比含量为：C:0.006～0.01%，Mn：0.10～0.15%，Si≤0. 010%，P≤0.011%，S≤0.008%，Al：0.015～0.05%，余为Fe及不可避免的杂质。

生产一种屈服强度为130MPa级的铁-锌镀层钢板的方法，其步骤：

1）对热轧后的钢板在冷却速度200℃/s下冷却至650℃，随后冷轧；

2）进行连续热镀锌，并控制锌锅温度控制在460±3℃，带钢入锌锅温度控制在460-485℃；控制锌液中铝重量百分比含量在0.093~0.11%；

3）镀锌结束后，在采取保温措施下将钢板送至锌-铁扩散处理加热炉常规加热，在不超过3s的条件下加热至505℃；保温温度控制在465~485℃；

4）自然冷却至室温并待用。

本发明中各主要强化元素及主要工艺的作用及机理：

C是间隙元素，对材料的塑性有明显影响。含量要求控制在0.006～0.01%，如果超出此范围，则材料的延伸率容易偏低或偏高。

Mn是置换强化元素，其特点是强化略低于C元素，成本高于C元素。含量要求控制在0.1～0.15%，如果超出此范围，则材料的强度会偏低或偏高。

Si在本发明中是作为不利元素加以控制的，这是因为在生产中进一步发现，当硅含量作为有效元素，且高于0.010%时，会导致钢板表面镀层锌渣缺陷。

Al在钢基中做为脱氧元素，控制范围在0.015-0.05%，如果超过0.05%，将增加成本；如果低于0.015%，容易发生脱氧不充分，造成钢中氧化铁等夹杂物。

本发明之所以将锌液中的铝含量控制在0.093～0.11%，作用有二：其一是在锌液中形成Fe₂Al₅的中间层或过滤层，避免钢基中的Fe原子大量扩散到锌液中，减轻Fe含量过高对锌液纯净度的影响，从而改善镀层表面的清洁质量。其二是如锌液中铝含量高于0.11%，形成的过滤层就会偏厚，铁原子难以适量的进入锌-铁镀层，而不能形成有效的锌-铁镀层。当然，如锌液中铝含量低于0.093%，则Fe₂Al₅的中间层或过滤层太薄，铁元素扩散到锌锅中数量增多，锌锅中锌渣数量也明显增加，影响了镀层纯净度和致密性，不利于镀层的冲压成形性能。

本发明之所以控制带钢入锌锅温度在460-485℃，是由于如果高于485℃，容易增加锌液温度，引起锌锅底渣上浮；如果低于460℃，容易降低锌液温度，此时锌锅底部电加热器会工作，也会引起底部锌渣上浮。

本发明之所以在不到3s时间内快速加热至505℃，意在于解决传统方式所需加热时间较长的问题。如果加热时间过长，则加热炉的高度（合金化炉均为立式炉），既增加成本，也占有较多的空间。

本发明与原有技术相比，能在保证镀层中铁元素的有效扩散，获得合适的镀层铁含量和相结构，使镀层与钢基板结合牢固，从而保证冲压成形时镀层不易出现粉化与脱落现象；同时，本发明在热轧后采用了200℃/s快速冷却方式，以达到细晶强化效果，从而降低固溶强化元素锰的加入量，实现降低成本的效果。

附图说明

图1为本发明钢板镀层的截面形貌图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表；

表3为本发明各实施例及对比例的拉伸性能和镀层质量情况列表。

本发明各实施例均按照以下步骤进行生产：

1）对热轧后的钢板在冷却速度200℃/s下冷却至650℃，随后冷轧；

2）进行连续热镀锌，并控制锌锅温度控制在460±3℃，带钢入锌锅温度控制在460-485℃；控制锌液中铝重量百分比含量在0.093~0.11%；

3）镀锌结束后，在采取保温措施下将钢板送至锌-铁扩散处理加热炉常规加热，在不超过3s的条件下加热至505℃；保温温度控制在465~485℃；

4）自然冷却至室温并待用。

表1 本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表（wt.%）

表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表

表3 本发明各实施例及对比例的拉伸性能和镀层质量情况列表

表1中数据显示，本发明的锰含量低于对比案例，其原因就是本发明在热轧后采用了快速冷却方式，以达到细晶强化效果，从而降低固溶强化元素锰的加入量。

从表3可以看出，所实施案例的力学性能优异，屈服强度、抗拉强度与延伸率均满足设计要求，其中，屈服强度分布在135-150（MPa），波动范围小于对比样的130-155（MPa）；相应的60°V弯测试抗粉化性能均在1级，明显优于对比样的2级，其原因在于本发明的镀层铁含量与设计标准10%基本相当，明显高于对比样，从而保证产品在成形过程中未出现粉化与脱落现象。尤其是采用热轧超快冷的细晶细化技术取代锰固溶强化，材料的屈服强度波动范围更小，材料性能更稳定。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (2)

1.一种屈服强度为130MPa级的铁-锌镀层钢板，其化学组分及重量百分比含量为：C:0.006～0.01%，Mn：0.10～0.15%，Si≤0. 010%，P≤0.011%，S≤0.008%，Al：0.015～0.05%，余为Fe及不可避免的杂质。

2.生产如权利要求1所述的一种屈服强度为130MPa级的铁-锌镀层钢板的方法，其步骤：

1）对热轧后的钢板在冷却速度200℃/s下冷却至650℃，随后冷轧；

2）进行连续热镀锌，并控制锌锅温度控制在460±3℃，带钢入锌锅温度控制在460-485℃；控制锌液中铝重量百分比含量在0.093~0.11%；

3）镀锌结束后，在采取保温措施下将钢板送至锌-铁扩散处理加热炉常规加热，在不超过3s的条件下加热至505℃；保温温度控制在465~485℃；

4）自然冷却至室温并待用。