一种相变诱导塑性热镀锌钢板的制备工艺的制作方法

专利名称：一种相变诱导塑性热镀锌钢板的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于钢铁生产领域，具体涉及一种相变诱导塑性热镀锌钢板的制备工艺。
背景技术：
相变诱导塑性钢(TRIP)具有良好的成形性、刚性、碰撞能量吸收能力、焊接性、疲劳耐久性，作为汽车结构部件可减轻汽车重量、增强汽车抗冲击能力，又可节省材料生产和使用的能耗，减少环境污染，具有经济、生态、社会效益。典型的CMnSi系TRIP钢表面易形成Si的氧化物，造成严重的表面缺陷，致使其浸润性很差，难以进行热浸镀锌而达到耐腐蚀性的目的。专利申请号为US20060489227且公开号为US2007/0020478A1韩国现代 Hysco有限公司的一种相变诱导塑性钢的热浸镀锌钢板、专利申请号为0^00375. 6且公开号为CN1457371A日本钢管株式会社的高强度热度锌钢板及其制造方法、专利申请号为 200810119818. X且公开号为CN101353761A北京科技大学的一种高强度冷轧热镀锌用TRIP 钢板及其制备方法均未给出附着性能良好的镀层相结构及其控制方法。

发明内容
针对现有技术存在的相变诱导塑性钢难以镀锌且镀锌层附着性能差而提供一种相变诱导塑性热镀锌钢板的制备工艺。该制备工艺适用广泛，制备的相变诱导塑性热镀锌钢板相变诱导塑性良好，同时具有良好的镀锌性能，锌层附着性好。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为一种相变诱导塑性热镀锌钢板的制备工艺，包括以下步骤将温度为510 530°C的钢板入锌锅，然后在温度为460 490°C的热浸镀锌液内进行热镀锌，热镀锌时间为3 15s，所述的锌液组成按重量百分比计为A1 :0. 20% 0. 24%, Ni :0. 01 0. 10%，余量为Si和不可避免的微量杂质；所述钢板的化学组成成分按重量百分比计为C :0. 10% 0. 20%，Si彡0. 60%， Al 0. 50% 1. 00%, Mn :1. 30% 2. 0%, Nb :0. 10% 0. 30% ；选自 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%中的一种或者一种以上元素；P彡0. 015%,S ^ 0. 015%;余量为!^e和不可避免的杂质。锌液中添加的Al和适当的Ni对镀层的相组成以及相厚度控制均有良好作用。上述钢板可通过如下制备方法得到(1)真空冶炼、浇铸采用真空炉在1600 1650°C下进行真空冶炼，得到钢水，将钢水在氩封保护下进行浇铸，得到钢坯；(2)板坯加热将钢坯重新加热到1200士20°C ；(3)热轧
于热轧终轧温度为880士20°C热轧得到热轧坯料；在保证钢板奥氏体单相区轧制以获得均勻的晶粒尺寸的同时，尽量控制在下限范围。因为终轧温度越低，钢板组织晶粒度越细小；(4)卷取将热压坯料在卷取温度为600士20°C卷取热轧钢坯，得到厚度为2. 5 6. Omm的热轧钢板；(5)冷轧采用57% 74%的冷轧压下率冷轧上述热轧钢板，得到0. 6 2. 5mm后的薄钢板。较高的压下率可以在冷轧纤维组织中积累较高的储存能，以提高晶粒形核的驱动力和数量，达到晶粒细化的效果。按上述方案，所述钢板的化学组成成分按重量百分比计为C:0. 10% 0.20%， Si 彡 0. 30%, Al 0. 60% 0. 90%, Mn :1. 30% 2. 0%，Nb :0. 10% 0. 30% ；选自 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%中的一种或者一种以上元素；P彡0. 015%, S ^ 0. 015%;余量为!^e和不可避免的杂质。按上述方案，所述钢板的化学组成成分按重量百分比计为C :0. 10% 0. 20%, Si 彡 0. 30%, Al 0. 70% 0. 90%, Mn :1. 30% 2. 0%，Nb :0. 10% 0. 30% ；选自 Cr
1.0% 2. 0%,Mo :0. 01% 0. 05%,Ti :0. 005 0. l%,Ni :0. 01 0. 10%的一种或者一种以上元素；P ^ 0. 015%, S彡0. 015% ；余量为!^e和不可避免的杂质。C =C是奥氏体稳定性元素，其价格低廉，同时，C也是间隙强化元素，强化效果十分明显，C含量越高，强化效果越好。但C含量过高，不利于保证材料的焊接性能。除了可增加强度以外，C在本发明中对塑性的改善也起到至关重要的作用。高温下C可固溶在残余奥氏体中，提高奥氏体的稳定性，通过控制冷却，在室温下获得稳定性良好的残余奥氏体。残余奥氏体在外力作用下，发生组织转变，转变为马氏体，可以提高材料强度。Si =Si元素容易在钢板表面形成致密的氧化层Mn2SiO4，从而影响材料的镀锌性能，本发明控制Si <0.60%。Al =Al元素代替Si元素或者部分Si元素，Al也和Si元素一样，具有强烈的细化晶粒作用和稳定残余奥氏体，Al属于非碳化物形成元素，促进碳原子从铁素体中扩散到奥氏体中，从而增加残余奥氏体的数量和稳定性。Al过量会导致铁素体脆化，使得材料的强度和延展性平衡变差，且Al在工业生产连续浇铸过程中容易堵塞水口，因此，Al 0. 50% 1. 00%。Mn :Mn元素是常规的强韧化元素，作为奥氏体形成元素，在扩大奥氏体区，降低终轧温度，推迟奥氏体转变，可以同时起到细化晶粒和稳定残余奥氏体的作用。但Mn元素含量太高，一方面增加成本，另一方面增加钢的淬透性，使焊接组织出现硬化层导致裂纹焊缝及热影响区裂纹敏感性增高。因此，Mn含量控制在1.30% 2.0%。Nb :Nb是一种强碳氮化物形成元素，有利于析出强化，并且可以阻止高温奥氏体过分长大，但Nb含量过高，容易导致碳氮化物偏聚，其加工性变差，同时，增加了材料成本， 因此，Nb含量控制在0. 10 % 0. 30 %。Cr =Cr是铁素体形成元素，Cr元素能够显著提高钢的强度，弥补了本发明的钢铁材料因用Al代替Si导致的强度降低的不利影响，同时，Cr也具有促进C向奥氏体中富集以及抑制碳化物的生成作用。Mo =Mo能使钢的晶粒细化，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。V =V能够抑制从退火温度快冷时珠光体或者渗碳体的形成，同时，V能提高强度和韧性，还可提高抗氢腐蚀能力。Ti =Ti是一种强碳氮化物形成元素，有利于析出强化，并且可以阻止高温奥氏体过分长大，但Ti含量过高，容易导致碳氮化物偏聚，其加工性变差，同时，增加了材料成本。Ni =Ni能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。但Ni价格高，宜限制其含量。B =B具有改善钢的致密性和热轧性能，提高强度，B过量则导致铁素体变少，加工
性变差。S =S对本发明材料的塑韧性不利，降低耐腐蚀性，所以越低越好。P =P对本发明材料的塑性、焊接性和成形性不利，所以越低越好。按上述方案，所述的锌液按重量百分比计Ni的含量优选为0. 01 0. 03%。目前采用的典型CMnSi系TRIP钢和普通镀锌方法因镀层中的相如δ或δ工和ζ 相容易过快长大，锌镀层过厚或者镀层脆性大，锌镀层附着力差。本发明主要通过改变镀锌钢基板的化学成分，确保钢板具有相变诱导塑性和良好的镀锌性能，同时合理设计锌液的组分及生产工艺，包括钢板入锌锅温度，锌液温度及浸镀时间等，得到锌镀层附着力优异的相变诱导塑性热镀锌钢板。该相变诱导塑性热镀锌钢板的锌层组织从钢基侧向外依次是 Fe2Al5, Γ : (Fe5Zn21), δ (FeZn7)和η相Te2Al5相是影响锌镀层结构和锌镀层附着力的主要原因。由于i^e-Al化合物的生成热高于1 - 化合物的生成热，所以i^e-Al化合物优先生成，并附着在钢的表面；Γ\相具有面心立方结构，其晶格参数接近Γ相的两倍；δ相是铁-锌系合金中锌含量增加到一定程度时出现的金属间化合物。δ相具有六方晶格。化学成份相当于 ^Ζη7 ； η相为最外层的纯锌层，η相具有密排六方晶格，塑性好。本发明的有益效果该相变诱导热镀锌钢板的制备工艺制得的相变诱导热镀锌钢板屈服强度为 440 470MPa，抗拉强度为超过700MPa，延伸率彡27%,应变硬化指数即n彡0. 210，具有良好的焊接性能、成形性能和镀锌性能，锌层组织从钢基侧向外依次是 ^2Α15、Γ i (Fe5Zn21)、 δ (FeZn7)和η相，附着力优异，可应用于汽车防撞部件如保险杠和汽车的A柱、B柱、尾翼等以及加强件、其它结构件等，应用前景广泛；适用于现有的改良森吉米尔法或美钢联法镀锌生产线，易于推广应用。
具体实施例方式实施例1-6 将表1中的钢板采用表3中的锌液，按照表2中的热镀锌工艺条件采用现有的改良森吉米尔法或美钢联法镀锌生产线镀锌具体为将冷轧成型的薄钢板冷却至设定温度，入锌锅，然后在一定温度范围的热浸镀锌液内进行热镀锌，得到相变诱导塑性热镀锌钢板。所述的钢板可按照表2的工艺条件制备，具体步骤为真空冶炼，浇铸得到钢坯；将钢坯送入钢坯加热炉重新加热；随后在设定的热轧终轧温度下进行热轧，得到热轧坯料； 将热轧坯料卷取获得厚度规格为2. 5 6. Omm的热轧钢板；将热轧钢板在设定的冷轧率下冷轧成0. 6 2. 5mm后的薄钢板而得。性能测试；对实施例1-6制备的相变诱导塑性热镀锌钢板进行综合测试和分析， 包括拉伸性能测试、球冲试验，性能结果见表4。通过X-射线衍射仪、扫描电镜结合能谱仪、相图以及结合因子计算等方法来检测，得到锌层镀层结构相的组成，见表5。表4和表5说明实施例1-6制备的相变诱导塑性热镀锌钢屈服强度和抗拉强度均在标准要求范围内，伸长率高于标准要求，锌层附着性能良好，可焊性好。表1实施例1-6中各钢板的化学组分组成
权利要求
1.一种相变诱导塑性热镀锌钢板的制备工艺，其特征在于包括以下步骤将温度为510 530°C的钢板入锌锅，然后在温度为460 490°C的热浸镀锌液内进行热镀锌，热镀锌时间为3 15s，所述的锌液组成按重量百分比计为A1 :0. 20% 0. 24%, Ni 0. 01 0. 10%，余量为Si和不可避免的微量杂质；所述钢板的化学组成成分按重量百分比计为c :0. 10% 0. 20%，Si < 0. 60%，Al 0. 50 % 1. 00 %，Mn 1. 30 % 2. 0%, Nb :0. 10 % 0. 30% ；选自 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%中的一种或者一种以上元素；P彡0. 015%，S彡0. 015% ；余量为!^e和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的相变诱导塑性热镀锌钢板的制备工艺，其特征在于所述钢板的化学组成成分按重量百分比计为C :0. 10% 0. 20%，Si < 0. 30%，Al :0. 60% 0. 90 %，Mn :1. 30 % 2. 0%, Nb :0. 10 % 0. 30% ；选自 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% 中的一种或者一种以上元素；P彡0. 015%，S彡0. 015% ；余量为！^e和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的相变诱导塑性热镀锌钢板的制备工艺，其特征在于所述钢板化学组成成分按重量百分比计为c:0. 10% 0.20%，Si彡0.30%，Al :0. 70% 0. 90 %，Mn :1. 30 % 2. 0%, Nb :0. 10 % 0. 30% ；选自 Cr :1. 0% 2. 0%、Mo :0. 01 % 0. 05%、Ti 0. 005% 0. 1%、Ni :0. 01% 0. 10% 的一种或者一种以上元素；P ( 0. 015%, S^O. 015% ；余量为!^e和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1 3中任一项权利要求所述的相变诱导塑性热镀锌钢板的制备工艺，其特征在于所述的锌液按重量百分比计Ni的含量为0. 01 0. 03%。
全文摘要
本发明具体涉及一种相变诱导塑性热镀锌钢板的制备工艺将温度为510～530℃的钢板入锌锅，然后在温度为460～490℃的热浸镀锌液内进行热镀锌，热镀锌时间为3～15s，所述的锌液按重量百分比计组成为Al0.20%～0.24%，Ni0.01～0.10%，余量为Zn和不可避免的微量杂质；所述钢板按重量百分比计组成为C0.10～0.20％，Si≤0.60％，Al0.50～1.00％，Mn1.30～2.0%，Nb0.10～0.30%；选自Cr1.0～2.0%、Mo0.01～0.05%、V0.01～1.0%、Ti0.005～0.1%、Ni0.01～0.10%、B0.003～0.01%中的一种或者一种以上元素；P≤0.015％，S≤0.015%；余量为Fe和不可避免的杂质。该制备工艺易于推广应用，制得的相变诱导热镀锌钢板相变诱导塑性良好，同时具有良好的镀锌性能，锌层附着性好。
文档编号C22C38/26GK102154604SQ20111006976
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者王立辉, 陈宇 申请人:武汉钢铁(集团)公司