專利名稱：在鋅浴中熱浸涂覆鐵－碳－錳鋼帶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基于鋅的含鋁液態(tài)浴中熱浸涂覆行進(jìn)的鐵-碳-錳奧氏體鋼帶的方法。
背景技術(shù)：
在汽車領(lǐng)域中常用的鋼帶(如雙相鋼帶)涂覆有基于鋅的涂層，以保護(hù)它在成形之前或者在交貨之前不受腐蝕。通過在含有鋅鹽的電解浴中電沉積，或者通過真空沉積，再或者通過熱浸涂覆以高速穿過熔融鋅浴的帶，這種鋅層通常被連續(xù)施涂。
在通過在鋅浴中熱浸而用鋅層涂覆之前，鋼帶在還原性氣氛中進(jìn)行再結(jié)晶退火，以使鋼具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)并提高它的機(jī)械性質(zhì)。在工業(yè)條件下，這種再結(jié)晶退火在主要是還原性氣氛的爐中進(jìn)行。為此目的，所述帶穿過該爐，該爐由完全與外部環(huán)境隔離的腔室構(gòu)成，其包括三個(gè)區(qū)，即加熱第一區(qū)、保溫第二區(qū)和冷卻第三區(qū)，這些區(qū)中主要是由相對(duì)于鐵為還原性的氣體組成的氣氛。這種氣體例如可選自氫和氮/氫混合物，并且具有-40℃～-15℃的露點(diǎn)。因此，除了提高鋼的機(jī)械性質(zhì)之外，在還原性氣氛中鋼帶的再結(jié)晶退火還可以使鋅層良好地結(jié)合到鋼上，這是因?yàn)樵谠搸У谋砻嫔洗嬖诘蔫F氧化物被該還原性氣體還原。
對(duì)于某些需要金屬結(jié)構(gòu)的減重和更大抗沖擊性的汽車應(yīng)用來說，常規(guī)鋼等級(jí)開始被鐵-碳-錳奧氏體鋼代替，該鐵-碳-錳奧氏體鋼具有優(yōu)良的機(jī)械性質(zhì)，尤其是特別有利的機(jī)械強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率的結(jié)合，優(yōu)良的成形性和在缺陷或應(yīng)力集中存在下的高斷裂強(qiáng)度。這些應(yīng)用例如涉及有助于機(jī)動(dòng)車安全性和耐久性的部件，或者涉及外表部件。
在再結(jié)晶退火之后，這些鋼還可由鋅層保護(hù)不受腐蝕。但是，本發(fā)明人已經(jīng)證明，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，不可能在鋅浴中使用熱浸涂覆方法用鋅層涂覆以高速度(大于40m/s)行進(jìn)的鐵-碳-錳鋼帶。這是因?yàn)椋谒鰩П煌扛仓斑M(jìn)行的熱處理過程中形成的MnO和(Mn，F(xiàn)e)O型氧化物使得帶的表面相對(duì)于液態(tài)鋅不潤(rùn)濕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種在基于鋅的液態(tài)浴中用基于鋅的涂層熱浸涂覆行進(jìn)的鐵-碳-錳鋼帶的方法。
為此目的，本發(fā)明的主題是在基于鋅的含鋁液態(tài)浴中熱浸涂覆鐵-碳-錳奧氏體鋼帶的方法，所述浴具有溫度T2，該鐵-碳-錳奧氏體鋼包括0.30％≤C≤1.05％，16％≤Mn≤26％，Si≤1％，和Al≤0.050％，這些含量以重量計(jì)，所述方法包括的步驟在于-使所述帶在爐中進(jìn)行熱處理，在該爐中占優(yōu)勢(shì)的是相對(duì)于鐵為還原性的氣氛，所述熱處理包括加熱速度為V1的加熱階段，溫度T1下保溫時(shí)間為M的保溫階段，接著是冷卻速度為V2的冷卻階段，以獲得在其兩面上覆蓋有無(wú)定形鐵錳混合氧化物(Fe，Mn)O連續(xù)次層和結(jié)晶MnO氧化錳連續(xù)或不連續(xù)外層的帶；然后-使所述覆蓋有所述氧化物層的帶在所述浴中行進(jìn)，以用基于鋅的涂層涂覆該帶，所述浴中的鋁含量被調(diào)節(jié)為至少等于完全還原結(jié)晶MnO氧化錳層和至少部分還原無(wú)定形(Fe，Mn)O氧化物層所需鋁含量的值，以在所述帶的表面上形成包括三個(gè)鐵-錳-鋅合金層和一個(gè)表面鋅層的所述涂層。
本發(fā)明的主題還在于可通過這種方法獲得的涂覆有基于鋅的涂層的鐵-碳-錳奧氏體鋼帶。
在以下通過非限制性實(shí)施例給出的描述的過程中，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更顯而易見。
本發(fā)明人因此已經(jīng)證明，通過產(chǎn)生有利條件以使形成于鐵-碳-錳鋼帶表面上的(Fe，Mn)O混合氧化物/氧化錳雙層被基于鋅的液態(tài)浴中所含的鋁還原，帶表面變得相對(duì)于鋅潤(rùn)濕，由此使得它可被基于鋅的涂層涂覆。
這種鋼帶的厚度通常為0.2～6mm，并且可由熱軋帶機(jī)或冷軋帶機(jī)得到。
本發(fā)明所使用的鐵-碳-錳奧氏體鋼包括，以重量％計(jì)0.30％≤C≤1.05％、16％≤Mn≤26％、Si≤1％、Al≤0.050％、S≤0.030％、P≤0.080％、N≤0.1％和任選的一種或多種元素如Cr≤1％、Mo≤0.40％、Ni≤1％、Cu≤5％、Ti≤0.50％、Nb≤0.50％、V≤0.50％，該組成的余量由鐵和由于熔煉產(chǎn)生的不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
碳在微觀結(jié)構(gòu)形成時(shí)起著非常重要的作用它提高堆垛層錯(cuò)能并促進(jìn)奧氏體相的穩(wěn)定性。結(jié)合16～26重量％范圍的錳含量，不小于0.30％的碳含量下可獲得這種穩(wěn)定性。但是，對(duì)于大于1.05％的碳含量來說，則變得難以防止碳化物的析出，該碳化物析出發(fā)生在工業(yè)制造中的某些熱循環(huán)過程中，尤其是在卷繞之后冷卻時(shí)發(fā)生，這會(huì)降低延性和韌性。
優(yōu)選地，碳含量為0.40～0.70重量％。這是因?yàn)?，?dāng)碳含量為0.40％～0.70％時(shí)，奧氏體的穩(wěn)定性更大，并且強(qiáng)度增加。
錳也是用于增加強(qiáng)度、提高堆垛層錯(cuò)能和使奧氏體相穩(wěn)定化的基本元素。如果它的含量小于16％，就有形成馬氏體相的危險(xiǎn)，這會(huì)非常顯著地降低變形性。而且，當(dāng)錳含量大于26％時(shí)，環(huán)境溫度下的延性變差。此外，由于成本的原因，不期望錳含量高。
優(yōu)選地，本發(fā)明鋼的錳含量為20～25重量％。
硅是對(duì)于使鋼脫氧和固相硬化有效的元素。但是，當(dāng)高于1％含量時(shí)，Mn2SiO4和SiO2層在鋼表面上形成，該層顯示出比(Fe，Mn)O混合氧化物和MnO氧化錳層顯著要差的被基于鋅的浴中所含的鋁還原的能力。
優(yōu)選地，鋼中的硅含量小于0.5重量％。
鋁也是對(duì)于使鋼脫氧特別有效的元素。像碳一樣，它提高堆垛層錯(cuò)能。但是，它在具有高錳含量的鋼中的過量存在是有缺點(diǎn)的這是因?yàn)?，錳增加氮在液態(tài)鐵中的溶解度，并且如果過大量的鋁存在于鋼中，則與鋁結(jié)合的氮以氮化鋁的形式析出，這妨礙熱轉(zhuǎn)化過程中晶界的遷移，并且非常顯著地增加出現(xiàn)破裂的危險(xiǎn)。不超過0.050％的Al含量可防止AlN析出。因此，氮含量不超過0.1％，以防止這種析出和凝固過程中體積缺陷(氣孔)的形成。
而且，當(dāng)高于0.050重量％鋁時(shí)，在鋼的再結(jié)晶退火過程中開始形成氧化物例如MnAl2O4和MnO·Al2O3，這些氧化物比(Fe，Mn)O和MnO氧化物更加難以被基于鋅的涂層浴中包含的鋁還原。這是因?yàn)?，包含鋁的這些氧化物比(Fe，Mn)O和MnO氧化物穩(wěn)定得多。因此，即使能夠在鋼的表面上形成基于鋅的涂層，這無(wú)論如何也會(huì)因?yàn)檠趸X的存在而粘著性差。因此，為了獲得基于鋅的涂層的良好粘著，鋼中的鋁含量必須小于0.050重量％。
硫和磷是使晶界變脆的雜質(zhì)。它們的含量必須分別不超過0.030％和0.080％，以保持足夠的熱延性。
鉻和鎳可任選地用于通過固溶體硬化而增加鋼的強(qiáng)度。但是，由于鉻降低堆垛層錯(cuò)能，它的含量必須不超過1％。鎳有助于獲得高的斷裂伸長(zhǎng)率，并且尤其是增加韌性。但是，由于成本的原因，也期望限制鎳的含量至不超過1％的最大含量。由于類似的原因，可以以不超過0.40％的量加入鉬。
同樣，任選地加入不超過5％含量的銅是通過析出金屬銅而使鋼硬化的一種措施。但是，超過這個(gè)含量，銅是引起在熱軋片材中出現(xiàn)表面缺陷的原因。
鈦、鈮和釩也是可任選地用于通過碳氮化物的析出而使鋼硬化的元素。但是，當(dāng)Nb或V或Ti含量大于0.50％時(shí)，碳氮化物的過度析出會(huì)導(dǎo)致韌性降低，這是必須要避免的。
在被冷軋之后，鐵-碳-錳奧氏體鋼帶進(jìn)行熱處理，以使鋼再結(jié)晶。再結(jié)晶退火使得能夠賦予鋼均勻的微觀結(jié)構(gòu)，以提高它的機(jī)械性質(zhì)，并且尤其是再次賦予它延性，以容許通過沖壓而使用它。
在爐中進(jìn)行這種熱處理，該爐中占優(yōu)勢(shì)的是由相對(duì)于鐵為還原性的氣體組成的氣氛，以防止所述帶的表面的任何過度氧化，并且可以良好的粘合鋅。這種氣體選自氫和氮/氫混合物。優(yōu)選地，選擇包括20～97體積％的氮?dú)夂?～80體積％的氫氣，更加尤其是85～95體積％的氮?dú)夂?～15體積％的氫氣的氣體混合物。這是因?yàn)?，雖然氫氣是還原鐵的優(yōu)良試劑，但是由于它與氮?dú)庀啾瘸杀靖?，所以?yōu)選限制氫氣的濃度。因而，通過在爐腔中具有相對(duì)于鐵為還原性的氣氛可以防止形成厚的氧化皮(calamine)層，也就是說厚度顯著大于100nm的氧化皮層。在鐵-碳-錳鋼的情況下，該氧化皮是具有小比例錳的氧化鐵層。但是，這個(gè)氧化皮層不僅妨礙鋅對(duì)鋼的任何粘合，而且正是這個(gè)層具有容易破裂的傾向，這使得它更加不是所期望的。
在工業(yè)條件下，爐中的氣氛不可否認(rèn)地相對(duì)于鐵是還原性的，但是對(duì)于例如錳的元素則不是還原性的。這是因?yàn)?，?gòu)成爐中氣氛的氣體包括痕量的水份和/或氧氣，這是不能避免的，但是它能夠通過規(guī)定所述氣體的露點(diǎn)來控制。
因此，本發(fā)明人已經(jīng)觀察到，根據(jù)本發(fā)明，在再結(jié)晶退火之后，爐中的露點(diǎn)越低，或者換句話說，氧氣的分壓越低，在鐵-碳-錳奧氏體鋼帶的表面上形成的氧化錳層越薄。這個(gè)觀察似乎與Wagner的理論不相符，根據(jù)Wagner理論，露點(diǎn)越低，碳鋼帶表面上形成的氧化物的密度越高。這是因?yàn)?，?dāng)碳鋼表面處氧氣的量減少時(shí)，鋼中包含的可氧化元素朝向表面的遷移增加，由此有利于表面的氧化。不希望受到任何具體理論的限制，本發(fā)明人認(rèn)為，在本發(fā)明的情況下，無(wú)定形(Fe，Mn)O氧化物層迅速變成連續(xù)的。它因此構(gòu)成爐中氣氛的氧氣的屏障，氧氣不再直接與鋼接觸。因此增加爐中氧氣的分壓增加了氧化錳的厚度，并且不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部氧化，也就是說，在鐵-碳-錳奧氏體鋼的表面與(Fe，Mn)O無(wú)定形氧化物層之間沒有觀察到另外的氧化物層。
因此在本發(fā)明條件下進(jìn)行的再結(jié)晶退火使得能夠在所述帶的兩面上形成連續(xù)的無(wú)定形(Fe，Mn)O鐵錳混合氧化物次層，其厚度優(yōu)選為5～10nm，和連續(xù)或不連續(xù)的外部結(jié)晶MnO氧化錳層，其厚度優(yōu)選為5～90nm，有利地為5～50nm，更優(yōu)選為10～40nm。外部MnO層具有顆粒狀外觀，當(dāng)露點(diǎn)也增加時(shí)，MnO晶體的尺寸大大增加。這是因?yàn)椋鼈兊钠骄睆綇?80℃露點(diǎn)的約50nm變化到+10℃露點(diǎn)的300nm，前一種情況時(shí)MnO層是不連續(xù)的，后一種情況下MnO層是連續(xù)的。
本發(fā)明人已經(jīng)證實(shí)，當(dāng)基于鋅的液態(tài)浴中鋁的重量含量小于0.18％時(shí)，并且當(dāng)MnO氧化錳層的厚度大于100nm時(shí)，后者不被浴中包含的鋁還原，并且由于MnO相對(duì)于鋅的不潤(rùn)濕效果而不能獲得基于鋅的涂層。
為此，至少在爐的保溫區(qū)中，優(yōu)選在爐的整個(gè)腔室中，根據(jù)本發(fā)明的露點(diǎn)優(yōu)選為-80～20℃，有利地為-80～-40℃，更優(yōu)選為-60～-40℃。
這是因?yàn)?，在?biāo)準(zhǔn)的工業(yè)條件下，在特定條件下可將再結(jié)晶退火爐的露點(diǎn)降低至低于-60℃但是不低于-80℃的值。
當(dāng)高于20℃時(shí)，氧化錳層的厚度變得太大而不能被基于鋅的液態(tài)浴中包含的鋁在工業(yè)條件下(也就是說，在小于10秒的時(shí)間內(nèi))還原。
-60～-40℃的范圍是有利的，因?yàn)檫@使得能夠形成相對(duì)小厚度的氧化物雙層，其將容易地被基于鋅的浴中包含的鋁還原。
熱處理包括加熱速度V1下的加熱階段，溫度T1下的保溫時(shí)間為M的保溫階段，接著是冷卻速度V2下的冷卻階段。
熱處理優(yōu)選在至少6℃/s的加熱速度V1下進(jìn)行，因?yàn)榈陀谶@個(gè)值，所述帶在爐中的保溫時(shí)間M太長(zhǎng)，并且不符合工業(yè)生產(chǎn)率要求。
溫度T1優(yōu)選為600～900℃。這是因?yàn)?，低?00℃，鋼將不能完全再結(jié)晶，并且它的機(jī)械性質(zhì)將會(huì)不足。高于900℃，不僅鋼的晶粒尺寸增加(這對(duì)獲得良好的機(jī)械性質(zhì)有害)，而且MnO氧化錳層的厚度大大增加，并且使得難以(如果不是不可能的話)隨后沉積基于鋅的涂層，因?yàn)樵≈邪匿X將不能完全還原MnO。溫度T1越低，形成的MnO的量越少，并且鋁越容易還原MnO，因此T1優(yōu)選為600～820℃，有利地為小于或等于750℃，優(yōu)選為650～750℃。
保溫時(shí)間M優(yōu)選為20s～60s，有利地為20～40s。再結(jié)晶退火通常用具有輻射管的加熱設(shè)備來進(jìn)行。
優(yōu)選地，將所述帶冷卻至(T2-10℃)～(T2+30℃)的帶浸漬溫度T3，T2被定義為基于鋅的液態(tài)浴的溫度。通過將該帶冷卻至接近浴的溫度T2的溫度T3可以避免必須冷卻或再加熱在浴中行進(jìn)的帶附近的液態(tài)鋅。這使得可在帶上形成在帶的整個(gè)長(zhǎng)度上具有均勻結(jié)構(gòu)的基于鋅的涂層。
優(yōu)選以大于或等于3℃/s的冷卻速度V2冷卻該帶，有利地大于10℃/s，以防止晶粒變粗并獲得具有良好機(jī)械性質(zhì)的鋼帶。因此，所述帶通常通過注射空氣流到其兩個(gè)面上來進(jìn)行冷卻。
當(dāng)已經(jīng)進(jìn)行過再結(jié)晶退火之后鐵-碳-錳奧氏體鋼帶在其兩個(gè)面上覆蓋有氧化物雙層時(shí)，使它在基于鋅的液態(tài)含鋁浴中行進(jìn)。
在鋅浴中所含的鋁不僅有助于氧化物雙層的至少部分還原，而且有助于獲得具有均勻表面外觀的涂層。
均勻表面外觀的特征是均勻的厚度，而不均勻外觀的特征是大的厚度不均勻性。與在碳鋼的情況下發(fā)生的狀況不同，F(xiàn)e2Al5和/或FeAl3型的界面層不在鐵-碳-錳鋼的表面上形成，或者如果這種界面層形成的話，由于(Fe，Mn)Zn相的形成，它立即被破壞。但是，在浴中發(fā)現(xiàn)了Fe2Al5和/或FeAl3型的浮渣。
將浴中的鋁含量調(diào)節(jié)為至少等于完全還原結(jié)晶MnO氧化錳層和至少部分無(wú)定形(Fe，Mn)O氧化物層所需鋁含量的值。
為此，浴中鋁的重量含量為0.15～5％。低于0.15％，鋁含量將不足以完全還原MnO氧化錳層和至少部分(Fe，Mn)O層，并且鋼帶的表面將沒有足夠的相對(duì)于鋅的潤(rùn)濕性。浴中的鋁高于5％，在鋼帶的表面上將形成與本發(fā)明所獲得的不同類型的涂層。隨著浴中鋁含量的增加，這種涂層將包括比例不斷增加的鋁。
除了鋁之外，基于鋅的浴也可包含鐵，優(yōu)選鐵含量為相對(duì)于Fe2Al5和/或FeAl3過飽和。
為了使浴保持在液態(tài)，優(yōu)選將浴加熱至大于或等于430℃的溫度T2，但是為了避免鋅的任何過度蒸發(fā)，T2不超過480℃。
優(yōu)選地，使所述帶與所述浴接觸2～10秒的接觸時(shí)間C，更優(yōu)選3～5秒。
低于2秒，鋁沒有足夠的時(shí)間來完全還原MnO氧化錳層和至少部分(Fe，Mn)O混合氧化物層，并由此使鋼的表面相對(duì)于鋅潤(rùn)濕。大于10秒，氧化物雙層將不可否認(rèn)地被完全還原，但是從工業(yè)的角度來看存在生產(chǎn)線速度太低的風(fēng)險(xiǎn)，并且涂層太合金化，則難以調(diào)節(jié)厚度。
這些條件容許所述帶在其兩個(gè)面上涂覆以基于鋅的涂層，該涂層包括(從鋼/涂層界面開始的順序)由兩相(即立方相Г和面心立方相Г1)組成的鐵-錳-鋅合金的層、六方結(jié)構(gòu)的鐵-錳-鋅合金δ1的層、單斜晶結(jié)構(gòu)的鐵-錳-鋅合金ζ的層、以及鋅表面層。
本發(fā)明人因此已經(jīng)證實(shí)，根據(jù)本發(fā)明，并且與在基于鋅的含鋁浴中涂覆碳鋼帶的情況下出現(xiàn)的狀況相反，在鋼/涂層界面處不形成Fe2Al5層。根據(jù)本發(fā)明，浴中的鋁還原氧化物雙層。但是，MnO層比基于硅的氧化物層更容易被浴中的鋁還原。這導(dǎo)致局部鋁耗盡，從而導(dǎo)致形成包括FeZn相的涂層，而不是預(yù)期的Fe2Al5(Zn)涂層，其在碳鋼的情況下形成。
為了提高本發(fā)明的涂覆有基于鋅的涂層(該涂層包括三個(gè)鐵-錳-鋅合金層和一個(gè)鋅表面層)的帶的焊接性，將帶進(jìn)行合金化熱處理，從而完全使所述涂層合金化。因此獲得的是在其兩個(gè)面上涂覆有基于鋅的涂層的帶，該涂層包括(從鋼/涂層界面開始的順序)由兩相(即立方相Г和面心立方相Г1)組成的鐵-錳-鋅合金的層、六方結(jié)構(gòu)的鐵-錳-鋅合金δ1的層、和任選的單斜晶結(jié)構(gòu)的鐵-錳-鋅合金ζ的層。
而且，本發(fā)明人已經(jīng)證實(shí)，這些(Fe，Mn)Zn化合物有利于涂料的粘著。
合金化熱處理優(yōu)選直接在鋼離開鋅浴之后進(jìn)行，在490～540℃的溫度下進(jìn)行2～10秒的時(shí)間。


下面將通過以非限制性說明的方式給出的實(shí)施例并參考附圖來說明本發(fā)明，在附圖中-圖1、2和3是已經(jīng)在下述條件下分別以-80℃、-45℃和+10℃的露點(diǎn)進(jìn)行過退火的鐵-碳-錳奧氏體鋼帶表面的照片；-圖4是顯示在下述條件下以+10℃的露點(diǎn)進(jìn)行再結(jié)晶退火之后的鐵-碳-錳奧氏體鋼上形成的氧化物雙層的橫截面的SEM顯微圖；和
-圖5是顯示在包含0.18重量％鋁的鋅浴中浸漬之后，在下述條件下以-80℃露點(diǎn)退火的鐵-碳-錳奧氏體鋼上形成的基于鋅的涂層的橫截面的SEM顯微圖。
具體實(shí)施例方式
1)露點(diǎn)對(duì)可涂覆性的影響使用從鐵-碳-錳奧氏體鋼帶上切下的樣品進(jìn)行試驗(yàn)，該奧氏體鋼帶在熱軋和冷軋之后具有0.7mm的厚度。這種鋼的化學(xué)組成在表1中給出，含量以重量％計(jì)。
表1

在以下條件下，在紅外爐中將樣品進(jìn)行再結(jié)晶退火，其露點(diǎn)(DP)的變化范圍是-80℃至+10℃-氣體氣氛氮?dú)?15體積％氫氣；-加熱速度V16℃/s；-加熱溫度T1810℃；-保溫時(shí)間M42s；-冷卻速度V23℃/s；和-浸漬溫度T3480℃。
在這些條件下，鋼完全再結(jié)晶，表2給出了隨露點(diǎn)變化的退火之后在樣品上形成的氧化物雙層的性質(zhì)，該氧化物雙層包括(Fe，Mn)O無(wú)定形連續(xù)下層和MnO上層。
表2

在已經(jīng)再結(jié)晶之后，將樣品冷卻至480℃的溫度T3，并浸漬在鋅浴中，該鋅浴包括0.18重量％的鋁和0.02重量％的鐵，其溫度T2為460℃。使樣品保持與浴接觸3秒的接觸時(shí)間C。浸漬之后，查看樣品以檢查在樣品表面上是否存在基于鋅的涂層。表3表示隨露點(diǎn)而變化的所獲得結(jié)果。
表3

本發(fā)明人已經(jīng)證實(shí)，如果再結(jié)晶退火之后在鐵-碳-錳奧氏體鋼帶上形成的氧化物雙層大于110nm，存在于浴中的0.18重量％的鋁不足以還原氧化物雙層和賦予所述帶足夠的鋅相對(duì)于鋼的潤(rùn)濕性以形成基于鋅的涂層。
2)鋼中鋁含量的影響使用從鐵-碳-錳奧氏體鋼帶上切下的樣品進(jìn)行試驗(yàn)，該奧氏體鋼帶在熱軋和冷軋之后具有0.7mm的厚度。所用鋼的化學(xué)組成在表4中給出，含量以重量％計(jì)。
表4

*根據(jù)本發(fā)明在以下條件下，在紅外爐中將樣品進(jìn)行再結(jié)晶退火，其露點(diǎn)(DP)的變化范圍為-80℃至+10℃-氣體氣氛氮?dú)?15體積％氫氣；-加熱速度V16℃/s；-加熱溫度T1810℃；
-保溫時(shí)間M42s；-冷卻速度V23℃/s；和-浸漬溫度T3480℃。
在這些條件下，鋼完全再結(jié)晶，表5給出了退火之后在鋼表面上形成的各種氧化物膜的結(jié)構(gòu)作為函數(shù)。
表5

*根據(jù)本發(fā)明在已經(jīng)再結(jié)晶之后，將樣品冷卻至480℃的溫度T3，并浸漬在鋅浴中，其包括0.18％的鋁和0.02％的鐵，其溫度T2為460℃。使樣品保持與浴接觸3秒的接觸時(shí)間C。浸漬之后，樣品涂覆有基于鋅的涂層。
為了表征在鋼A和鋼B的樣品上形成的這種基于鋅的涂層的粘著性，將膠帶施加到涂覆的鋼上，然后撕掉。表6給出了在此粘著性試驗(yàn)中撕掉膠帶之后的結(jié)果。粘著性由膠帶上的灰度等級(jí)來評(píng)價(jià)，從0開始到等級(jí)3，0表示膠帶在撕掉之后保持干凈，3表示灰度最強(qiáng)。
表6

*根據(jù)本發(fā)明
權(quán)利要求
1.在基于鋅的含鋁液態(tài)浴中熱浸涂覆鐵-碳-錳奧氏體鋼帶的方法，所述浴具有溫度T2，該鐵-碳-錳奧氏體鋼包括0.30％≤C≤1.05％，16％≤Mn≤26％，Si≤1％和Al≤0.050％，這些含量以重量計(jì)，所述方法包括的步驟在于-使所述帶在爐中進(jìn)行熱處理，在該爐中占優(yōu)勢(shì)的是相對(duì)于鐵為還原性的氣氛，所述熱處理包括加熱速度為V1的加熱階段，溫度T1下保溫時(shí)間為M的保溫階段，接著是冷卻速度為V2的冷卻階段，以獲得在其兩面上覆蓋有無(wú)定形鐵錳混合氧化物(Fe，Mn)O連續(xù)次層和結(jié)晶MnO氧化錳連續(xù)或不連續(xù)外層的帶；然后-使所述覆蓋有所述氧化物層的帶在所述浴中行進(jìn)，以用基于鋅的涂層涂覆該帶，所述浴中的鋁含量被調(diào)節(jié)為至少等于完全還原結(jié)晶MnO氧化錳層和至少部分還原無(wú)定形(Fe，Mn)O氧化物層所需鋁含量的值，以在所述帶的表面上形成包括三個(gè)鐵-錳-鋅合金層和一個(gè)表面鋅層的所述涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述相對(duì)于鐵為還原性的氣氛由選自氫氣和氮?dú)?氫氣混合物的氣體組成。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述氣體包括20～97體積％的氮?dú)夂?～80體積％的氫氣。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述氣體包括85～95體積％的氮?dú)夂?～15體積％的氫氣。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述氣體的露點(diǎn)為-80～20℃。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述氣體的露點(diǎn)為-80～-40℃。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述氣體的露點(diǎn)為-60～-40℃。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述帶的熱處理在如下條件下進(jìn)行大于或等于6℃/s的加熱速度V1，在600～900℃的溫度T1下保溫時(shí)間M為20s～60s，并且在大于或等于3℃/s的冷卻速度V2下冷卻至(T2-10℃)～(T2+30℃)的帶浸漬溫度T3。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于溫度T1為650～820℃。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于溫度T1小于或等于750℃。
11.如權(quán)利要求8～10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于保溫時(shí)間M為20～40s。
12.如權(quán)利要求1～11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在還原性氣氛中進(jìn)行熱處理，使得在MnO層被浴中的鋁完全還原之前形成厚度為5～10nm的無(wú)定形(Fe，Mn)O混合氧化物層和厚度為5～90nm的結(jié)晶MnO氧化錳層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于結(jié)晶MnO氧化錳層的厚度為5～50nm。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于結(jié)晶MnO氧化錳層的厚度為10～40nm。
15.如權(quán)利要求1～14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于基于鋅的液態(tài)浴包含0.15～5重量％的鋁。
16.如權(quán)利要求1～15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于基于鋅的液態(tài)浴的溫度T2為430～480℃。
17.如權(quán)利要求1～16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使所述帶與基于鋅的液態(tài)浴接觸2～10s的接觸時(shí)間C。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于接觸時(shí)間C為3～5s。
19.如權(quán)利要求1～18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于鋼的碳含量為0.40～0.70重量％。
20.如權(quán)利要求1～19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于鋼的錳含量為20～25重量％。
21.如權(quán)利要求1～20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在奧氏體鋼帶被涂覆有包括三個(gè)鐵-錳-鋅合金層和一個(gè)表面鋅層的涂層之后，將所述涂覆的帶進(jìn)行熱處理，以使所述涂層完全合金化。
22.可根據(jù)權(quán)利要求1～20中任一項(xiàng)的方法獲得的鐵-碳-錳奧氏體鋼帶，其化學(xué)組成包括，含量以重量計(jì)0.30％≤C≤1.05％16％≤Mn≤26％Si≤1％Al≤0.050％S≤0.030％P≤0.080％N≤0.1％，和任選的一種或多種元素如Cr≤1％Mo≤0.40％Ni≤1％Cu≤5％Ti≤0.50％Nb≤0.50％V≤0.50％，該組成的余量由鐵和由于熔煉產(chǎn)生的不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述帶在兩個(gè)面上涂覆有基于鋅的涂層，該涂層按照從鋼/涂層界面開始的順序包括由立方相Г和面心立方相Г1兩相組成的鐵-錳-鋅合金的層、六方結(jié)構(gòu)的鐵-錳-鋅合金δ1的層、單斜晶結(jié)構(gòu)的鐵-錳-鋅合金ζ的層，以及鋅表面層。
23.可根據(jù)權(quán)利要求21的方法獲得的鐵-碳-錳奧氏體鋼帶，其化學(xué)組成包括，含量以重量計(jì)0.30％≤C≤1.05％16％≤Mn≤26％Si≤1％Al≤0.050％S≤0.030％P≤0.080％N≤0.1％，和任選的一種或多種元素如Cr≤1％Mo≤0.40％Ni≤1％Cu≤5％Ti≤0.50％Nb≤0.50％V≤0.50％，該組成的余量由鐵和由于熔煉產(chǎn)生的不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述帶在其至少一個(gè)面上涂覆有基于鋅的涂層，該涂層按照從鋼/涂層界面開始的順序包括由立方相Γ和面心立方相Г1兩相組成的鐵-錳-鋅合金的層、六方結(jié)構(gòu)的鐵-錳-鋅合金δ1的層和任選的單斜晶結(jié)構(gòu)的鐵-錳-鋅合金ζ的表面層。
24.如權(quán)利要求22或23所述的鋼帶，其特征在于硅含量小于0.5重量％。
25.如權(quán)利要求22～24中任一項(xiàng)所述的鋼帶，其特征在于碳含量為0.40～0.70重量％。
26.如權(quán)利要求22～25中任一項(xiàng)所述的鋼帶，其特征在于錳含量為20～25重量％。
全文摘要
本發(fā)明涉及在基于鋅的含鋁液態(tài)浴中熱浸涂覆行進(jìn)的鐵－碳－錳奧氏體鋼帶的方法，其中使所述帶在爐中進(jìn)行熱處理，在該爐中占優(yōu)勢(shì)的是相對(duì)于鐵為還原性的氣氛，以獲得覆蓋有氧化錳薄層的帶，然后使覆蓋有氧化錳薄層的帶在所述浴中行進(jìn)，所述浴中的鋁含量被調(diào)節(jié)為至少等于完全還原氧化錳層所需鋁含量的值，以在所述帶的表面上形成包括鐵－錳－鋅合金層和表面鋅層的涂層。
文檔編號(hào)C23C2/06GK101072892SQ200580041860
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2005年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者P·德里耶, D·布洛 申請(qǐng)人:阿塞洛法國(guó)公司