專(zhuān)利名稱(chēng)：一種相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板的制備工藝。
背景技術(shù)：
相變誘導(dǎo)塑性鋼(TRIP)具有良好的成形性、剛性、碰撞能量吸收能力、焊接性、疲勞耐久性，作為汽車(chē)結(jié)構(gòu)部件可減輕汽車(chē)重量、增強(qiáng)汽車(chē)抗沖擊能力，又可節(jié)省材料生產(chǎn)和使用的能耗，減少環(huán)境污染，具有經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益。典型的CMnSi系TRIP鋼表面易形成Si的氧化物，造成嚴(yán)重的表面缺陷，致使其浸潤(rùn)性很差，難以進(jìn)行熱浸鍍鋅而達(dá)到耐腐蝕性的目的。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮閁S20060489227且公開(kāi)號(hào)為US2007/0020478A1韓國(guó)現(xiàn)代 Hysco有限公司的一種相變誘導(dǎo)塑性鋼的熱浸鍍鋅鋼板、專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?^00375. 6且公開(kāi)號(hào)為CN1457371A日本鋼管株式會(huì)社的高強(qiáng)度熱度鋅鋼板及其制造方法、專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?200810119818. X且公開(kāi)號(hào)為CN101353761A北京科技大學(xué)的一種高強(qiáng)度冷軋熱鍍鋅用TRIP 鋼板及其制備方法均未給出附著性能良好的鍍層相結(jié)構(gòu)及其控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的相變誘導(dǎo)塑性鋼難以鍍鋅且鍍鋅層附著性能差而提供一種相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板的制備工藝。該制備工藝適用廣泛，制備的相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板相變誘導(dǎo)塑性良好，同時(shí)具有良好的鍍鋅性能，鋅層附著性好。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板的制備工藝，包括以下步驟將溫度為510 530°C的鋼板入鋅鍋，然后在溫度為460 490°C的熱浸鍍鋅液內(nèi)進(jìn)行熱鍍鋅，熱鍍鋅時(shí)間為3 15s，所述的鋅液組成按重量百分比計(jì)為A1 :0. 20% 0. 24%, Ni :0. 01 0. 10%，余量為Si和不可避免的微量雜質(zhì)；所述鋼板的化學(xué)組成成分按重量百分比計(jì)為C :0. 10% 0. 20%，Si彡0. 60%， Al 0. 50% 1. 00%, Mn :1. 30% 2. 0%, Nb :0. 10% 0. 30% ；選自 Cr :1. 0% 2. 0%, Mo 0. 01% 0. 05%、V :0. 01% 1. 0%、Ti :0. 005% 0. 1 %、Ni :0. 01 % 0. 10%、B 0. 003% 0. 01%中的一種或者一種以上元素；P彡0. 015%,S ^ 0. 015%;余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。鋅液中添加的Al和適當(dāng)?shù)腘i對(duì)鍍層的相組成以及相厚度控制均有良好作用。上述鋼板可通過(guò)如下制備方法得到(1)真空冶煉、澆鑄采用真空爐在1600 1650°C下進(jìn)行真空冶煉，得到鋼水，將鋼水在氬封保護(hù)下進(jìn)行澆鑄，得到鋼坯；(2)板坯加熱將鋼坯重新加熱到1200士20°C ；(3)熱軋
于熱軋終軋溫度為880士20°C熱軋得到熱軋坯料；在保證鋼板奧氏體單相區(qū)軋制以獲得均勻的晶粒尺寸的同時(shí)，盡量控制在下限范圍。因?yàn)榻K軋溫度越低，鋼板組織晶粒度越細(xì)??；(4)卷取將熱壓坯料在卷取溫度為600士20°C卷取熱軋鋼坯，得到厚度為2. 5 6. Omm的熱軋鋼板；(5)冷軋采用57% 74%的冷軋壓下率冷軋上述熱軋鋼板，得到0. 6 2. 5mm后的薄鋼板。較高的壓下率可以在冷軋纖維組織中積累較高的儲(chǔ)存能，以提高晶粒形核的驅(qū)動(dòng)力和數(shù)量，達(dá)到晶粒細(xì)化的效果。按上述方案，所述鋼板的化學(xué)組成成分按重量百分比計(jì)為C:0. 10% 0.20%， Si 彡 0. 30%, Al 0. 60% 0. 90%, Mn :1. 30% 2. 0%，Nb :0. 10% 0. 30% ；選自 Cr 1. 0 % 2. 0 %、Mo :0. 01 % 0. 05 %、Ti :0. 005 % 0. 1 %、Ni :0. 01 % 0. 10 %、B
0.003% 0. 01%中的一種或者一種以上元素；P彡0. 015%, S ^ 0. 015%;余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。按上述方案，所述鋼板的化學(xué)組成成分按重量百分比計(jì)為C :0. 10% 0. 20%, Si 彡 0. 30%, Al 0. 70% 0. 90%, Mn :1. 30% 2. 0%，Nb :0. 10% 0. 30% ；選自 Cr
1.0% 2. 0%,Mo :0. 01% 0. 05%,Ti :0. 005 0. l%,Ni :0. 01 0. 10%的一種或者一種以上元素；P ^ 0. 015%, S彡0. 015% ；余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。C =C是奧氏體穩(wěn)定性元素，其價(jià)格低廉，同時(shí)，C也是間隙強(qiáng)化元素，強(qiáng)化效果十分明顯，C含量越高，強(qiáng)化效果越好。但C含量過(guò)高，不利于保證材料的焊接性能。除了可增加強(qiáng)度以外，C在本發(fā)明中對(duì)塑性的改善也起到至關(guān)重要的作用。高溫下C可固溶在殘余奧氏體中，提高奧氏體的穩(wěn)定性，通過(guò)控制冷卻，在室溫下獲得穩(wěn)定性良好的殘余奧氏體。殘余奧氏體在外力作用下，發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，可以提高材料強(qiáng)度。Si =Si元素容易在鋼板表面形成致密的氧化層Mn2SiO4，從而影響材料的鍍鋅性能，本發(fā)明控制Si <0.60%。Al =Al元素代替Si元素或者部分Si元素，Al也和Si元素一樣，具有強(qiáng)烈的細(xì)化晶粒作用和穩(wěn)定殘余奧氏體，Al屬于非碳化物形成元素，促進(jìn)碳原子從鐵素體中擴(kuò)散到奧氏體中，從而增加殘余奧氏體的數(shù)量和穩(wěn)定性。Al過(guò)量會(huì)導(dǎo)致鐵素體脆化，使得材料的強(qiáng)度和延展性平衡變差，且Al在工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)澆鑄過(guò)程中容易堵塞水口，因此，Al 0. 50% 1. 00%。Mn :Mn元素是常規(guī)的強(qiáng)韌化元素，作為奧氏體形成元素，在擴(kuò)大奧氏體區(qū)，降低終軋溫度，推遲奧氏體轉(zhuǎn)變，可以同時(shí)起到細(xì)化晶粒和穩(wěn)定殘余奧氏體的作用。但Mn元素含量太高，一方面增加成本，另一方面增加鋼的淬透性，使焊接組織出現(xiàn)硬化層導(dǎo)致裂紋焊縫及熱影響區(qū)裂紋敏感性增高。因此，Mn含量控制在1.30% 2.0%。Nb :Nb是一種強(qiáng)碳氮化物形成元素，有利于析出強(qiáng)化，并且可以阻止高溫奧氏體過(guò)分長(zhǎng)大，但Nb含量過(guò)高，容易導(dǎo)致碳氮化物偏聚，其加工性變差，同時(shí)，增加了材料成本， 因此，Nb含量控制在0. 10 % 0. 30 %。Cr =Cr是鐵素體形成元素，Cr元素能夠顯著提高鋼的強(qiáng)度，彌補(bǔ)了本發(fā)明的鋼鐵材料因用Al代替Si導(dǎo)致的強(qiáng)度降低的不利影響，同時(shí)，Cr也具有促進(jìn)C向奧氏體中富集以及抑制碳化物的生成作用。Mo =Mo能使鋼的晶粒細(xì)化，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力。V =V能夠抑制從退火溫度快冷時(shí)珠光體或者滲碳體的形成，同時(shí)，V能提高強(qiáng)度和韌性，還可提高抗氫腐蝕能力。Ti =Ti是一種強(qiáng)碳氮化物形成元素，有利于析出強(qiáng)化，并且可以阻止高溫奧氏體過(guò)分長(zhǎng)大，但Ti含量過(guò)高，容易導(dǎo)致碳氮化物偏聚，其加工性變差，同時(shí)，增加了材料成本。Ni =Ni能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。但Ni價(jià)格高，宜限制其含量。B =B具有改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度，B過(guò)量則導(dǎo)致鐵素體變少，加工
性變差。S =S對(duì)本發(fā)明材料的塑韌性不利，降低耐腐蝕性，所以越低越好。P =P對(duì)本發(fā)明材料的塑性、焊接性和成形性不利，所以越低越好。按上述方案，所述的鋅液按重量百分比計(jì)Ni的含量?jī)?yōu)選為0. 01 0. 03%。目前采用的典型CMnSi系TRIP鋼和普通鍍鋅方法因鍍層中的相如δ或δ工和ζ 相容易過(guò)快長(zhǎng)大，鋅鍍層過(guò)厚或者鍍層脆性大，鋅鍍層附著力差。本發(fā)明主要通過(guò)改變鍍鋅鋼基板的化學(xué)成分，確保鋼板具有相變誘導(dǎo)塑性和良好的鍍鋅性能，同時(shí)合理設(shè)計(jì)鋅液的組分及生產(chǎn)工藝，包括鋼板入鋅鍋溫度，鋅液溫度及浸鍍時(shí)間等，得到鋅鍍層附著力優(yōu)異的相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板。該相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板的鋅層組織從鋼基側(cè)向外依次是 Fe2Al5, Γ : (Fe5Zn21), δ (FeZn7)和η相Te2Al5相是影響鋅鍍層結(jié)構(gòu)和鋅鍍層附著力的主要原因。由于i^e-Al化合物的生成熱高于1 - 化合物的生成熱，所以i^e-Al化合物優(yōu)先生成，并附著在鋼的表面；Γ\相具有面心立方結(jié)構(gòu)，其晶格參數(shù)接近Γ相的兩倍；δ相是鐵-鋅系合金中鋅含量增加到一定程度時(shí)出現(xiàn)的金屬間化合物。δ相具有六方晶格?；瘜W(xué)成份相當(dāng)于 ^Ζη7 ； η相為最外層的純鋅層，η相具有密排六方晶格，塑性好。本發(fā)明的有益效果該相變誘導(dǎo)熱鍍鋅鋼板的制備工藝制得的相變誘導(dǎo)熱鍍鋅鋼板屈服強(qiáng)度為 440 470MPa，抗拉強(qiáng)度為超過(guò)700MPa，延伸率彡27%,應(yīng)變硬化指數(shù)即n彡0. 210，具有良好的焊接性能、成形性能和鍍鋅性能，鋅層組織從鋼基側(cè)向外依次是 ^2Α15、Γ i (Fe5Zn21)、 δ (FeZn7)和η相，附著力優(yōu)異，可應(yīng)用于汽車(chē)防撞部件如保險(xiǎn)杠和汽車(chē)的A柱、B柱、尾翼等以及加強(qiáng)件、其它結(jié)構(gòu)件等，應(yīng)用前景廣泛；適用于現(xiàn)有的改良森吉米爾法或美鋼聯(lián)法鍍鋅生產(chǎn)線(xiàn)，易于推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1-6 將表1中的鋼板采用表3中的鋅液，按照表2中的熱鍍鋅工藝條件采用現(xiàn)有的改良森吉米爾法或美鋼聯(lián)法鍍鋅生產(chǎn)線(xiàn)鍍鋅具體為將冷軋成型的薄鋼板冷卻至設(shè)定溫度，入鋅鍋，然后在一定溫度范圍的熱浸鍍鋅液內(nèi)進(jìn)行熱鍍鋅，得到相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板。所述的鋼板可按照表2的工藝條件制備，具體步驟為真空冶煉，澆鑄得到鋼坯；將鋼坯送入鋼坯加熱爐重新加熱；隨后在設(shè)定的熱軋終軋溫度下進(jìn)行熱軋，得到熱軋坯料； 將熱軋坯料卷取獲得厚度規(guī)格為2. 5 6. Omm的熱軋鋼板；將熱軋鋼板在設(shè)定的冷軋率下冷軋成0. 6 2. 5mm后的薄鋼板而得。性能測(cè)試；對(duì)實(shí)施例1-6制備的相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板進(jìn)行綜合測(cè)試和分析， 包括拉伸性能測(cè)試、球沖試驗(yàn)，性能結(jié)果見(jiàn)表4。通過(guò)X-射線(xiàn)衍射儀、掃描電鏡結(jié)合能譜儀、相圖以及結(jié)合因子計(jì)算等方法來(lái)檢測(cè)，得到鋅層鍍層結(jié)構(gòu)相的組成，見(jiàn)表5。表4和表5說(shuō)明實(shí)施例1-6制備的相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，伸長(zhǎng)率高于標(biāo)準(zhǔn)要求，鋅層附著性能良好，可焊性好。表1實(shí)施例1-6中各鋼板的化學(xué)組分組成
權(quán)利要求
1.一種相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板的制備工藝，其特征在于包括以下步驟將溫度為510 530°C的鋼板入鋅鍋，然后在溫度為460 490°C的熱浸鍍鋅液內(nèi)進(jìn)行熱鍍鋅，熱鍍鋅時(shí)間為3 15s，所述的鋅液組成按重量百分比計(jì)為A1 :0. 20% 0. 24%, Ni 0. 01 0. 10%，余量為Si和不可避免的微量雜質(zhì)；所述鋼板的化學(xué)組成成分按重量百分比計(jì)為c :0. 10% 0. 20%，Si < 0. 60%，Al 0. 50 % 1. 00 %，Mn 1. 30 % 2. 0%, Nb :0. 10 % 0. 30% ；選自 Cr 1. 0% 2. 0%、Mo 0. 01% 0. 05%、V 0. 01% 1. 0%、Ti :0. 005% 0. l%、Ni :0. 01% 0. 10%、B :0. 003% 0. 01%中的一種或者一種以上元素；P彡0. 015%，S彡0. 015% ；余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板的制備工藝，其特征在于所述鋼板的化學(xué)組成成分按重量百分比計(jì)為C :0. 10% 0. 20%，Si < 0. 30%，Al :0. 60% 0. 90 %，Mn :1. 30 % 2. 0%, Nb :0. 10 % 0. 30% ；選自 Cr :1. 0% 2. 0%、Mo :0. 01 % 0. 05%,Ti 0. 00%5 0. l%、Ni :0. 01% 0. 10%,B :0. 003% 0. 01% 中的一種或者一種以上元素；P彡0. 015%，S彡0. 015% ；余量為！^e和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板的制備工藝，其特征在于所述鋼板化學(xué)組成成分按重量百分比計(jì)為c:0. 10% 0.20%，Si彡0.30%，Al :0. 70% 0. 90 %，Mn :1. 30 % 2. 0%, Nb :0. 10 % 0. 30% ；選自 Cr :1. 0% 2. 0%、Mo :0. 01 % 0. 05%、Ti 0. 005% 0. 1%、Ni :0. 01% 0. 10% 的一種或者一種以上元素；P ( 0. 015%, S^O. 015% ；余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板的制備工藝，其特征在于所述的鋅液按重量百分比計(jì)Ni的含量為0. 01 0. 03%。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種相變誘導(dǎo)塑性熱鍍鋅鋼板的制備工藝將溫度為510～530℃的鋼板入鋅鍋，然后在溫度為460～490℃的熱浸鍍鋅液內(nèi)進(jìn)行熱鍍鋅，熱鍍鋅時(shí)間為3～15s，所述的鋅液按重量百分比計(jì)組成為Al0.20%～0.24%，Ni0.01～0.10%，余量為Zn和不可避免的微量雜質(zhì)；所述鋼板按重量百分比計(jì)組成為C0.10～0.20％，Si≤0.60％，Al0.50～1.00％，Mn1.30～2.0%，Nb0.10～0.30%；選自Cr1.0～2.0%、Mo0.01～0.05%、V0.01～1.0%、Ti0.005～0.1%、Ni0.01～0.10%、B0.003～0.01%中的一種或者一種以上元素；P≤0.015％，S≤0.015%；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該制備工藝易于推廣應(yīng)用，制得的相變誘導(dǎo)熱鍍鋅鋼板相變誘導(dǎo)塑性良好，同時(shí)具有良好的鍍鋅性能，鋅層附著性好。
文檔編號(hào)C22C38/26GK102154604SQ20111006976
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者王立輝, 陳宇 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司