CN106756555A - 一种屈服强度为160MPa级的铁‑锌镀层钢板及生产方法 - Google Patents

Abstract

一种屈服强度为160MPa级的铁‑锌镀层钢板，其化学组分及wt%：C：0.01～0.02%，Mn：0.1～0.2%，Si≤0. 011%，P≤0.013%，S≤0.009%，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；另本发明由于在热轧后采用了220℃/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160MPa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160MPa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。

经专利检索，发现一种无粉化厚规格锌铁合金化板的生产方法，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0.12～0.14wt％。

与本发明申请相比，本申请的锌液铝含量在0.088~0.10%，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。所以说，两种材料特性不一样，其要求的锌液铝含量也不一样。

另外，本专利的带钢厚度规格在0.7-1.2mm，也明显低于文献中的1.6～2.0mm厚度。显然，带钢越薄，其生产的工艺技术要求越高，操作控制难度更大，相应的用途和特性也不一样。

因此，此文献所述的生产工艺条件和材料厚度规格等关键指标与本发明不同，二者没有可比性。

专利检索还发现了一种合金化工艺温度，其温度数据为450、480、510、540（℃），但其加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

本发明一方面适当降低锌锅铝含量到0.10%以下，减少镀层中Fe2Al5组织对铁元素扩散阻力，克服原有技术中铁元素扩散能力的不足。同时，又控制锌锅铝含量不低于0.088%，避免铁元素过度扩散，克服原有技术中锌锅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160MPa级的铁-锌镀层钢板，其化学组分及重量百分比含量为：C：0.01～0.02%，Mn：0.1～0.2%，Si≤0. 011%，P≤0.013%，S≤0.009%，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160MPa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220℃/s下冷却至630℃，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0.088~0.10%；

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510℃；保温温度控制在470~490℃；

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是间隙强化元素，其特点是强化效果明显，原料成本低。含量要求控制在0.01～0.02%，如果超出此范围，则材料的强度容易偏低或偏高。

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0.1～0.2%，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0.011%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0.088-0.10%，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0.10%，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0.088%，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510℃，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；另本发明由于在热轧后采用了220℃/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。

本发明各实施案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220℃/s下冷却至630℃，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0.088~0.10%；

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510℃；保温温度控制在470~490℃；

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，所实施案例的钢板厚度在0.7~1.2mm，相应的力学性能优异，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165-180MPa，波动范围小于对比样的160-185MPa；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，明显高于对比例，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160MPa级的铁-锌镀层钢板，其化学组分及重量百分比含量为：C：0.01～0.02%，Mn：0.1～0.2%，Si≤0. 011%，P≤0.013%，S≤0.009%，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160MPa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220℃/s下冷却至630℃，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0.088~0.10%；

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510℃；保温温度控制在470~490℃；

4）自然冷却至室温并待用。