CN108642425B - 热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了热冲压用Al‑Si‑Ti合金镀层钢板及其生产方法,所述镀层钢板镀液含有以下重量百分比的元素:Si3‑6%、Ti0.1‑1%、Fe≤2%,其余为Al和不可避免的杂质。与现有技术相比,本发明通过采用Al+Si+Ti的镀液成分设计,通过Ti与Si的协同作用降低镀层中合金层厚度,使合金层的厚度≤5μm,使其具有良好的成型性能;Ti的协同作用,使镀液中Si的含量下降,有效降低Si对Al镀层熔点降低的影响,而且Ti能使镀层的熔点进一步升高,使该镀层具有良好的抗流挂性能;此外,Ti还起着细化镀层晶粒的作用,使镀层具有良好的抗高温氧化性能,热冲压成形后表面不容易开裂,不粘模具等特点。
Description
技术领域
本发明属于钢铁材料表面氧化防护技术,具体涉及热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板及其生产方法。
背景技术
近年来,高强减薄、节能减排一直是汽车行业的主要发展趋势,其中,热冲压是实现产品高强化的一种常用方式,它是通过热处理和高温成形相结合的方式来实现产品高强度。常用的热冲压产品主要有:前、后门左右防撞杆(梁)、前、后保险杠、A柱加强板、B柱加强板、C柱加强板、板中通道、车顶加强梁等安全结构件,这些热冲压产品具有强度高、形状复杂、成形性好、高尺寸精度、回弹小等特点。根据零件的服役情况,热冲压用钢表面状态分为裸板和带镀层的钢板,由于带镀层的热冲压钢板相对于裸板可以省掉热冲压后的喷丸处理,正越来越受到重视。
最常用的有铝或者铝合金镀层热冲压钢及锌基镀层热冲压钢,由于锌基镀层会产生到基体的裂纹,因此目前常用的还是铝或者铝合金镀层热冲压钢。
热浸镀铝产品一般分为Al-Si镀层和纯Al镀层,前者称为Π型镀层,后者称为Ι镀层。热浸镀铝工艺过程中,镀层与基板之间往往存在一个过渡层,过渡层为Fe和Al之间的金属间化合物,属脆性相。Ι镀层中脆性相较厚,成形过程中大变形区的镀层易从界面处断裂,导致镀层剥落,基板剥落。为减低脆性相的厚度、提高产品的成形性能,一般在镀液中加入一定量的Si,即Π型镀层。Si含量减低金属间化合物厚度的主要机理为Si占据中间金属化合物结构中铝原子快速扩散的空位,从而阻碍铝的扩散。
在镀铝产品热成形加热过程中会导致镀铝层熔融而发生流挂、与模具发生粘黏,为防止流挂、粘黏,目前公开的方法为在熔点以下的温度缓慢升温,在此期间使合金化得以进行,从而使镀层的熔点升高。Π型镀层中由于Si的存在一方面会降低镀层的熔点,另一方面由于其会阻碍加热过程中铝的扩散,因此为防止其产生流挂、粘黏,所需的加热速率更慢,对提高生产不利。
发明内容
本发明提供了热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板,采用上述Al-Si-Ti合金镀液,在钢板表面形成抗高温氧化镀层材料,过渡层厚度≤5μm,可满足100℃/s的加热速度下镀层与炉底辊不粘黏,镀层均匀性良好,能较好的保护钢基底。
本发明还提供了热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板的生产方法。
本发明具体技术方案如下:
本发明提供的热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板的生产方法,为:
A、钢板清洗;
B、连续退火:
C、热浸镀;
D、气刀采用氮气喷吹,镀后采用氮气风冷,然后水冷至室温。
步骤A所述清洗具体流程为:碱洗→碱刷洗→碱洗→水刷洗→电解清洗→漂洗→烘干;
步骤A清洗后,保证钢板单面残油≤20mg/m2、残铁≤10mg/m2。
步骤A中所述钢板的化学成分重量百分比为:C:0.22%-0.25%、Si:0.1%-0.3%、Mn:0.8%-1.5%、P:≤0.030%、S:≤0.030%、Al:0.030%-0.070%、Cr:0.1%-0.5%、N≤0.009%、0.03%≤Ti≤0.1%、0.0010%≤B≤0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质。
所述钢板的生产工艺为:铁水预处理→转炉冶炼→合金微调→精炼→连铸→热轧→酸洗冷轧。
步骤A中所述钢板优选为热冲压成形钢板;优选为1-3mm的冷轧带钢;优选为22MnB5。
步骤B所述连续退火是指:带钢加热至750-850℃,进行退火,退火保温时间50-120s。
步骤C热浸镀所用的镀液为上述Al-Si-Ti合金镀液,含有以下重量百分比的元素:Si3-6%、Ti 0.1-1%、Fe≤2%,其余为Al和不可避免的杂质。
步骤C所述热浸镀具体为:钢板入镀液温度600-700℃,热浸镀镀液温度600-700℃。
步骤D控制镀层厚度控制在13-30μm;
步骤D中控制冷却速度≤15℃/s。
本发明提供的热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板,采用上述方法生产得到。
与现有技术相比,本发明通过采用Al+Si+Ti的镀液成分设计,通过Ti与Si的协同作用降低镀层中合金层厚度,使合金层的厚度≤5μm,从而使其具有良好的成型性能;同时Ti的协同作用,使镀液中Si的含量下降,能够有效的降低Si对Al镀层熔点降低的影响,再者Ti的添加能使镀层的熔点进一步升高,使该镀层具有良好的抗流挂性能;此外,Ti还起着细化镀层晶粒的作用,使镀层具有良好的抗高温氧化性能,热冲压成形后表面不容易开裂,不粘模具等特点。采用本发明技术方案所制得的涂覆的钢板,所得的过渡层厚度≤5μm,可满足100℃/s的加热速度下镀层与炉底辊不粘黏,镀层均匀性良好,能较好的保护钢基底。
具体实施方式
实施例1
热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板的生产方法,为:采用铁水预处理→转炉冶炼→合金微调→精炼→连铸→热轧→酸洗冷轧步骤制备所需的热浸镀用钢板,所制备的钢板成分如下表2所示。
具体生产方法在连续热镀锌线上进行,包括以下步骤:
A、钢板清洗:碱洗→碱刷洗→碱洗→水刷洗→电解清洗→漂洗→烘干;清洗后,保证钢板单面残油≤20mg/m2、残铁≤10mg/m2。
B、连续退火:带钢以2-4℃/s的加热速度加热至750-850℃,进行退火,退火保温时间50-120s。
C、热浸镀:钢板入镀液温度600-700℃,热浸镀镀液温度600-700℃,合金镀液成分如下表1所示。
D、气刀采用氮气喷吹,氮气温度20-100℃,镀层厚度控制在13-30μm,镀后采用氮气风冷,冷却速度≤15℃/s,钢板冷却至200℃,然后水冷至室温。
具体工艺参数如下表3所示。
实施例2-5的合金镀液成分如下表1所示,钢板成分如下表2所示,热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板的生产方法如下表3所示。
表1镀液化学成分(wt%)
实施例 | Al | Si | Ti | Fe |
实施例1 | 95.3 | 3.2 | 0.7 | 0.8 |
实施例2 | 94.8 | 4.1 | 0.5 | 0.6 |
实施例3 | 94 | 5.0 | 0.6 | 0.4 |
实施例4 | 93.7 | 5.2 | 0.4 | 0.7 |
实施例5 | 92.8 | 5.8 | 0.8 | 0.6 |
表2基板化学成分(wt%)
表3热浸镀工艺
表4镀层热处理工艺及加热后镀层状况
将实施例1-5生产的对涂覆有镀层的钢板以小于100℃/s的速度在加热炉中进行加热并保温,加热温度800-950℃,保温2-10min,热处理实施工艺、加热后的镀层粘附情况如上表4。镀层与炉底辊不粘黏,镀层均匀性良好,能较好的保护钢基底,镀层具有良好的抗高温氧化性能。
Claims (6)
1.热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板的生产方法,其特征在于,所述生产方法为:
A、钢板清洗;
B、连续退火:
C、热浸镀;
D、气刀采用氮气喷吹,镀后采用氮气风冷,然后水冷至室温;
步骤B所述连续退火是指:带钢加热至750-850℃,进行退火,退火保温时间50-120s;
步骤C所述热浸镀具体为:钢板入镀液温度600-700℃,热浸镀镀液温度600-700℃;
步骤C热浸镀所用的镀液为上述Al-Si-Ti合金镀液,含有以下重量百分比的元素:Si3-6%、Ti 0.1-1%、Fe≤2%,其余为Al和不可避免的杂质;
步骤D控制镀层厚度控制在13-30μm。
2.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤A清洗后,保证钢板单面残油≤20mg/m2、残铁≤10 mg/m2。
3.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤A中所述钢板为热冲压成形钢板。
4.根据权利要求1或3所述的生产方法,其特征在于,步骤A中所述钢板的化学成分重量百分比为:C:0.22%-0.25%、Si:0.1%-0.3%、Mn:0.8%-1.5%、P:≤0.030%、S:≤0.030%、Al:0.030%-0.070%、Cr:0.1%-0.5%、N≤0.009%、0.03%≤Ti≤0.1%、0.0010%≤B≤0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤D中控制冷却速度≤15℃/s,钢板冷却至200℃。
6.一种权利要求1-5任一项所述的生产方法生产的热冲压用Al-Si-Ti合金镀层钢板。
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