技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種基體材料的屈服強(qiáng)度為350MPa級(jí)、鍍層表面潔凈無鋅渣鋅灰、鍍層截面鐵含量及相結(jié)構(gòu)分布均勻的鋅-鐵鍍層鋼板及其生產(chǎn)方法，鋼板的厚度規(guī)格在0.7-1.2mm，可以滿足輕量化汽車用鋼板的需求。
背景技術(shù)：
鋅-鐵鍍層鋼板（GA）具有優(yōu)良的抗腐蝕性、涂裝性、焊接性及抗石礫擊打性能，廣泛應(yīng)用于汽車面板。然而，在其鍍層表面卻容易出現(xiàn)鋅渣鋅灰、鍍層截面鐵含量及相結(jié)構(gòu)分布不均，沖壓成型時(shí)易出現(xiàn)鍍層的脫落與粉化等不足，從而給沖壓零件表面質(zhì)量和生產(chǎn)模具帶來不利影響。
經(jīng)專利檢索，發(fā)現(xiàn)一種無粉化厚規(guī)格鋅鐵合金化板的生產(chǎn)方法，將厚度為1.6～2.0mm帶鋼在連續(xù)生產(chǎn)線上經(jīng)退火、鍍鋅、合金化、平整、切割步驟得到鋅鐵合金化板；其特征在于，所述鍍鋅步驟中，控制鋅液溫度在460±5℃，鋅液鋁含量在0.12～0.14wt％。
與本發(fā)明申請(qǐng)相比，本申請(qǐng)的鋅液鋁含量在0.068-0.12wt%，明顯低于該文獻(xiàn)的0.12～0.14wt％。如果鋅液鋁含量偏高，則鋅液中形成的鋁-鐵抑制層對(duì)鐵向鍍層鋅中的擴(kuò)散的抑制阻力會(huì)更大，不利于鐵的擴(kuò)散。所以說，兩種材料的特性不一樣，其要求的鋅液鋁含量也不一樣。
另外，本專利的帶鋼厚度規(guī)格在0.7-1.2mm，也明顯低于文獻(xiàn)中的1.6～2.0mm厚度。顯然，帶鋼越薄，其生產(chǎn)的工藝技術(shù)要求越高，操作控制難度更大，相應(yīng)的用途和特性也不一樣。
因此，此文獻(xiàn)所述的生產(chǎn)工藝條件和材料厚度規(guī)格等關(guān)鍵指標(biāo)與本發(fā)明不同，二者沒有可比性。
專利檢索還發(fā)現(xiàn)了一種合金化工藝溫度，其溫度數(shù)據(jù)為450、480、510、540（℃），但其加加熱方式都是采用的恒定式溫度加熱，即加熱時(shí)溫度一步到位，中間沒有分段或變化。通常，加熱方式分為三種，包括恒定式加熱、先低后高式分段加熱、先高后低式加熱。而本專利采用的是先高后低式加熱方式，與文獻(xiàn)中所述的加熱方式明顯不同。合金化處理的加熱方式與生產(chǎn)設(shè)備或材料特性有關(guān)。如果采用全封閉式的合金化爐，則可采用一步到位式加熱方式，但這種設(shè)備的投入很高，裝備復(fù)雜，維護(hù)和配件的成本也很高。但是，如果對(duì)加熱方式進(jìn)行優(yōu)化，即采用先高后低的加熱方式，則可使用半封閉式合金化爐，其設(shè)備投入和后期維護(hù)費(fèi)用就會(huì)低很多。顯然，采用先高后低的加熱方式，其技術(shù)含量更高，生產(chǎn)成本更低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明在于克服原有技術(shù)存在的不足，通過降低鋼中錳含量和取消硅元素，提供一種能在保證鋼板使用力學(xué)及使用性能，還能解決Si元素而引起的鋼板表面露鍍等問題。
實(shí)現(xiàn)上述目的的措施：
一種屈服強(qiáng)度為350MPa級(jí)的鐵-鋅鍍層鋼板，其化學(xué)組分及重量百分比含量為：C: 0.075～0.09%，Si：≤0.075%，Mn：0.5～0.65%，P≤0.025%，S≤0.015%，Al：0.02～0.05%，Nb：0.011~0.023%，余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
生產(chǎn)一種屈服強(qiáng)度為350MPa級(jí)的鐵-鋅鍍層鋼板的方法，其步驟：
1）對(duì)熱軋后的鋼板在冷卻速度340℃/s下冷卻至540℃，隨后冷軋；
2）進(jìn)行連續(xù)熱鍍鋅，并控制鋅鍋溫度控制在460±3℃，帶鋼入鋅鍋溫度控制在460-485℃；控制鋅液中鋁重量百分比含量在0.068~0.075%；
3）鍍鋅結(jié)束后，在采取保溫措施下將鋼板送至鋅-鐵擴(kuò)散處理加熱爐常規(guī)加熱，在不超過3s的條件下加熱至540℃；保溫溫度控制在490~525℃；
4）自然冷卻至室溫并待用。
本發(fā)明中各主要強(qiáng)化元素及主要工藝的作用及機(jī)理：
C是間隙強(qiáng)化元素，其特點(diǎn)是強(qiáng)化效果明顯，原料成本低。含量要求控制在0.075-0.09%，如果超出此范圍，則材料的強(qiáng)度容易偏低或偏高。
Mn是置換強(qiáng)化元素，其特點(diǎn)是強(qiáng)化略低于C元素，成本高于C元素。含量要求控制在0.5-0.65%，如果超出此范圍，則材料的強(qiáng)度會(huì)偏低或偏高。
Si，在本發(fā)明中是作為不利元素加以控制的，這是因?yàn)樵谏a(chǎn)中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硅含量作為有效元素，且高于0.075%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼板表面鍍層露鍍等缺陷。
Al在鋼基中做為脫氧元素，控制范圍在0.02～0.05%，如果超過0.05%，將增加成本；如果低于0.02%，容易發(fā)生脫氧不充分，造成鋼中氧化鐵等夾雜物。
Nb是微合金化元素，其特點(diǎn)是與鋼中C、N元素結(jié)合，形成Nb(CN)第二相析出物，阻止晶細(xì)長(zhǎng)大，達(dá)到細(xì)化強(qiáng)化及析出強(qiáng)化的效果。含量要求控制在0.011-0.023%，如果超出此范圍，則材料的強(qiáng)度會(huì)偏低或偏高。
本專利采用熱軋超快冷手段，通過鐵素體晶粒細(xì)化來提高材料強(qiáng)度，以減少鋼中強(qiáng)化元素Mn的加入量，從而降低了材料的成本；同樣，細(xì)晶強(qiáng)化的效果也取消了鋼中應(yīng)添加的強(qiáng)化元素硅，進(jìn)而避免了硅對(duì)鍍層表面產(chǎn)生產(chǎn)缺陷。
本發(fā)明之所以將鋅液中的鋁含量控制在0.068-0.075%，作用有二：其一是在鋅液中形成Fe2Al5的中間層或過濾層，避免鋼基中的Fe原子大量擴(kuò)散到鋅液中，減輕Fe含量過高對(duì)鋅液純凈度的影響，從而改善鍍層表面的清潔質(zhì)量。其二是如鋅液中鋁含量高于0.075%，形成的過濾層就會(huì)偏厚，鐵原子難以適量的進(jìn)入鋅-鐵鍍層，而不能形成有效的鋅-鐵鍍層。當(dāng)然，如鋅液中鋁含量低于0.068%，則Fe2Al5的中間層或過濾層太薄，達(dá)不到適量過濾鐵原子效果。
本發(fā)明之所以控制帶鋼入鋅鍋溫度在460-485℃，是由于如果高于485℃，容易增加鋅液溫度，引起鋅鍋底渣上??；如果低于460℃，容易降低鋅液溫度，此時(shí)鋅鍋底部電加熱器會(huì)工作，也會(huì)引起底部鋅渣上浮。
本發(fā)明之所以在不到3s時(shí)間內(nèi)快速加熱至540℃，意在于解決傳統(tǒng)方式所需加熱時(shí)間較長(zhǎng)的問題。如果加熱時(shí)間過長(zhǎng)，則加熱爐的高度（合金化爐均為立式爐），既增加成本，也占有較多的空間。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能在保證鋼板使用力學(xué)及使用性能，鍍層與鋼基板結(jié)合牢固，并在沖壓成形時(shí)鍍層不易出現(xiàn)粉化與脫落現(xiàn)象的前提下，還能避免Si元素而引起鋼板露鍍等缺陷問題。
附圖說明
圖1為本發(fā)明鋼板鍍層的截面形貌圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述：
表1為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的化學(xué)成分取值列表；
表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的主要工藝參數(shù)取值列表；
表3為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的拉伸性能和鍍層質(zhì)量情況列表。
本發(fā)明各實(shí)施案例均按照以下步驟進(jìn)行生產(chǎn)：
1）對(duì)熱軋后的鋼板在冷卻速度340℃/s下冷卻至540℃，隨后冷軋；
2）進(jìn)行連續(xù)熱鍍鋅，并控制鋅鍋溫度控制在460±3℃，帶鋼入鋅鍋溫度控制在460-485℃；控制鋅液中鋁重量百分比含量在0.068~0.075%；
3）鍍鋅結(jié)束后，在采取保溫措施下將鋼板送至鋅-鐵擴(kuò)散處理加熱爐常規(guī)加熱，在不超過3s的條件下加熱至540℃；保溫溫度控制在490~525℃；
4）自然冷卻至室溫并待用。
表1 本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的化學(xué)成分取值列表（wt.%）
表2 本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的主要工藝參數(shù)取值列表
表3 本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的拉伸性能和鍍層質(zhì)量情況列表
表1中數(shù)據(jù)顯示，本發(fā)明的錳含量和硅含量均低于對(duì)比案例。
從表3可以看出，所實(shí)施案例的鋼板厚度在0.7~1.2mm，相應(yīng)的力學(xué)性能優(yōu)異，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度與延伸率均滿足相應(yīng)要求，其中，屈服強(qiáng)度分布在371-384（MPa），延伸率在28-31（%），鍍層截面鐵含量在9.5～10.2（%），60°V彎測(cè)試抗粉化性能均在1級(jí)，明顯優(yōu)于常規(guī)樣的2級(jí)。產(chǎn)品在成形過程中未出現(xiàn)粉化與脫落現(xiàn)象。而對(duì)比樣的鐵含量為8.1~8.3（%），與目標(biāo)值10.0%的差距較大；相的抗粉化指標(biāo)也只有2級(jí)，明顯低于本發(fā)明的1級(jí)指標(biāo)。尤其是采用熱軋超快冷的細(xì)晶細(xì)化技術(shù)取代錳、硅固溶強(qiáng)化，材料的屈服強(qiáng)度波動(dòng)范圍更小，材料性能更穩(wěn)定，前者波動(dòng)范圍在13MPa，明顯小于后者的25MPa。
本具體實(shí)施方式僅為最佳例舉，并非對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制性實(shí)施。