450MPa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板及其制造方法与流程

本发明涉及钢铁冶炼领域，具体涉及一种450mpa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板及其制造方法。
背景技术：
随着汽车轻量化的不断发展以及乘员安全性要求的不断提高，近年来高强钢在汽车白车身中的比例及用量越来越多，双相钢因其具有高强度、低屈强比和良好的成形性，越来越受到汽车工业界的青睐。同时，人们对汽车耐蚀性能的要求也越来越高，因此镀锌双相钢的应用比例也逐年增加。而锌铁合金镀层钢板(简称ga钢板)，相比纯锌板，其具有更优良的耐蚀性、涂装性和焊接性能，已越来越多地应用于汽车上，特别是日本系列轿车，其面板基本上全部采用了ga钢板。然而，在实际生产中，由于成分设计以及镀锌关键工艺控制不当，锌铁合金镀层的双相钢表面质量及抗粉化性能较差，只能用来生产汽车的结构件或加强件，而在汽车外覆盖件上的应用较少。经检索，专利cn102839329.x公开了“一种抗拉强度450mpa级冷轧双相钢及其制造方法”，其采用c-si-mn-cr成分体系生产450mpa的双相钢，但是由于其si含量较高，容易在表面富集形成氧化物从而造成漏镀，因而不适用于制造汽车外板用的锌铁合金镀层双相钢。专利号cn107267726.a公开了一种抗拉强度450mpa级冷轧双相钢的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：热轧、终轧、卷取、冷轧、退火、缓冷、快冷、过时效、平整，九个步骤，其中，热轧加热温度为1220～1280℃，终轧温度840～890℃，卷取温度580～650℃，冷轧压下率60～80％，退火过程退火温度800～840℃，缓冷段结束温度610～650℃，快冷段结束温度290～320℃，过时效温度260～310℃，平整延伸率0.5％～0.6％。其只是生产连退板，而不是日系汽车外板用锌铁合金镀层板。专利cn105369135.a公开了“一种450mpa级轿车用镀锌双相钢及生产方法”，其采用的为c-mn-cr-mo系成分设计，并添加了nb元素，同样其mn含量较高，表面质量控制难度大，不适用于制造汽车外板。并且其存在抑制层，主要生产热镀锌板，而不是日系车要求的锌铁合金镀层板。由于在热镀锌后还要在460～500℃进行合金化，双相钢冷速难以控制，较纯锌板更难达到双相组织，性能难以实现。同时，冷轧双相钢及热镀锌双相钢主要用在汽车结构件及加强件上，对表面质量要求不高，因此，在成分设计和工艺控制上更多的只是关注产品的力学性能，而对其表面质量的关注度不够。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种450mpa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板及其制造方法；本发明通过低si成分设计，加上炼钢、热轧、退火、镀锌等工艺控制，得到一种镀层表面结构致密均匀、色泽均匀无缺陷、抗粉化性能优良的，可用于制造汽车外板的锌铁合金镀层双相钢。且生产过程中对冷速要求不高，特别适合锌铁合金镀层双相钢的生产。为实现上述目的，本发明所设计一种450mpa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板，所述双相钢钢板的化学成分重量百分比包括：c：0.05～0.08％、si≤0.005％、mn：0.70～1.00％、p≤0.005％、s≤0.003％、als：0.010～0.050％、cr：0.20～0.40％和mo：0.05～0.20％；其余为fe和不可避免的杂质。进一步地，所述双相钢钢板的化学成分重量百分比包括：c：0.06～0.08％、si≤0.005％、mn：0.70～0.90％、p≤0.005％、s≤0.003％、als：0.010～0.050％、cr：0.20～0.40％和mo：0.05～0.15％；其余为fe和不可避免的杂质。再进一步地，所述双相钢钢板的化学成分重量百分比包括：c：0.0653％、si：0.002％、mn：0.879％、p：0.003％、s：0.0027％、als：0.0348％、cr：0.286％和mo：0.127％；其余为fe和不可避免的杂质。再进一步地，所述双相钢钢板的屈服强度为260～300mpa，抗拉强度为470～520mpa，延伸率为32～36％，n值为0.18～0.20，粗糙度为0.5～1.2μm，pc值为100～150个/cm，粉化级别1～2级。本发明还提供了一种上述450mpa级汽车外板用锌铁合金镀层双相钢钢板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)按上述的化学成分重量百分比经冶炼、精炼及连铸成坯后，对铸坯进行加热，加热温度控制在1250～1280℃；2)进行粗轧：控制粗轧温度在1060～1110℃；3)进行精轧：控制精轧终轧温度为900～930℃；4)进行卷取：控制卷取温度为620～660℃；5)进行酸洗：酸洗温度要求控制为80～90℃，酸液浓度为70～90g/l；6)进行冷轧：控制冷轧总压下率为62～75％；7)进行连续退火：控制其均热温度为760～790℃，炉内退火气氛露点控制在-40℃以下，氧含量≤2ppm；8)进行热镀锌：控制钢板入锌锅温度为460～480℃；控制锌液成分中al含量为0.100～0.105wt％；9)进行合金化：控制其合金化温度为480～500℃，保温时间为10～25s，镀层铁含量为9～11wt％；10)进行光整：光整率为0.4～0.6％，控制合金化后钢板表面粗糙度为0.5～1.2μm，表面pc值为100～150个/cm，即得到双相钢钢板。本发明中各元素及主要工艺的机理及作用c：最有效的强化元素，是马氏体的形成元素，c元素的含量决定了马氏体的形貌及双相钢的强度。同时，由于用于汽车外覆盖件，对材料的成形性能、翻边性能及焊接性能要求较高，因此要求较低的碳含量。同时，在热镀锌时，较高的碳含量也会加速锌铁反应，锌铁合金层变厚会恶化材料的抗粉化性能。因此，综合考虑，将c含量控制在0.05～0.08％，优选c：0.06～0.08％；si：铁素体的强化元素，可以提高产品的强度。但在热轧过程中si会促进氧化铁皮的生成，恶化表面质量，并影响到后续酸洗工序的效果。同时，随着si含量的提高，热镀锌过程中si富集明显，钢板表面容易产生漏镀点缺陷，严重影响钢板表面质量。因此，为得到高的表面质量，将si含量控制在0.005％以下；mn：奥氏体稳定元素，可延迟珠光体和贝氏体的形成，促进马氏体的形成，提高钢的淬透性。但是mn也是一种强氧化性元素，在退火过程中会在钢带表面富集并氧化，从而导致在镀锌时出现漏镀缺陷，浸润性变差。因此，在保证强度的情况下，将mn含量控制在0.70～1.00％的较低范围，优选为mn：0.70～0.90％；p：p是钢中的有害元素，容易在晶界偏析，增加钢板脆性，导致钢板的冲压性能变差，可焊性变差。同时镀锌时，p含量过高，会使镀层形成大量的γ相，镀层抗粉化能力变差。因此，p含量应尽可能降低。但考虑到p也是一种有效地固溶强化元素，优选地，p≤0.005％。s：s是钢中的有害元素，当s含量过高时，容易形成mns夹杂，损害钢板塑性，并造成性能的各向异性。并且随着s含量的提高，钢板的耐蚀性能也将变差。因此，需要合理控制s含量，s含量要小于0.003％。als：最有效的脱氧元素。但是，随着als含量的增加，钢中的夹杂物也会增多，夹杂物尺寸将会变大。因此，应该合理控制als含量，优选地，als：0.010～0.050％。cr、mo：添加cr、mo元素会使cct曲线明显右移,强烈抑制珠光体和贝氏体转变，有利于在合金化热镀锌生产线中地获得马氏体组织。同时，由于cr、mo氧化物的生成吉布斯自由能比mn、si、p等氧化物的高，所以在热镀锌退火时不易发生表面氧化，也没有表面偏析现象，因此不会影响锌液的浸润性。在冷轧板和纯锌板中，尽管mo的淬透性效果更好，但由于mo合金价格昂贵，通常用cr元素替代mo元素。但在锌铁合金镀层板中，由于镀锌后要再加热到480-540℃保温进行锌铁合金反应，正好处于贝氏体反应区，仅仅添加cr无法有效得到马氏体组织，因此必须添加适量的mo抑制贝氏体的形成。同时，mo元素的加入，使本发明钢种可在5-15℃/s即可完成马氏体转变，降低工艺控制难度。因此，综合考虑，cr含量选为0.20～0.40％，mo含量选为0.05～0.20％，优选为mo：0.05～0.15％。本发明的工艺中：之所以选择终轧温度为900～930℃，是因为当终轧温度过低时，热轧温度稍微波动就有可能进入两相区轧制，容易产生混晶组织，组织的不均匀性除了会对力学性能的均匀性产生影响外，也会对镀锌表面的均匀性产生影响。之所以选择卷取温度为620～660℃，是因为卷取温度过高，会导致晶粒粗大，从而影响组织均匀性。同时，热轧基板晶粒细小均匀也会使再结晶晶粒细小均匀，从而提高材料的加工硬化值。之所以酸洗温度要求控制在80～90℃，酸液浓度要大于70g/l。是因为，酸洗可以有效去除氧化铁皮。酸洗效果不好，会导致氧化铁皮残留，进而在酸轧过程中压入基体，从而造成漏镀表面缺陷。之所以冷轧压下率设定为62～75％，是因为这样有利于增加钢中变形储能，降低再结晶温度，改善钢板成形性能。而冷轧压下率过大会导致轧机负荷增大，设备损耗会加大。之所以连续退火均热温度为760～790℃，是因为在此退火温度下，本发明产品能得到最佳的性能匹配。同时，在较低退火温度下，也会减少mn元素在钢板表面的富集，从而减少二次氧化物的形成。同时，严格控制退火炉内气氛，露点控制在-40℃以下，氧含量≤3ppm，可以保证钢板表面充分还原并提高钢板的浸润性。之所以带钢入锌锅温度为460～480℃，是为了防止温度过高造成锌液温度升高，底渣增多造成钢板表面锌渣和沉没辊印缺陷。同时，锌液成分有效al含量控制范围为0.100～0.105％，fe含量≤0.015％。这是因为，当锌锅有效铝含量低于0.100％时，基板与镀层直接形成的fe2al5抑制层不够均匀，镀层容易出现过合金化；当锌锅有效铝含量高于0.105％时，fe2al5抑制层过厚，合金化过程较困难，此时需要提高合金化温度或降低带钢速度，这样容易导致合金化板粉化严重。之所以合金化温度为480～500℃，保温时间10～25s，镀层铁含量要求控制在10％左右。是因为当合金化温度低于480℃时，镀层较难合金化，镀层含铁量低，在镀层表面容易残留大量的ζ相，产品抗腐蚀性能、焊接性、涂装性能变差；当合金化温度高于500℃，容易形成大量的脆性相γ，产品抗粉化性能变差。且合金化温度过高，马氏体会回火使强度降低。同时研究表明，当镀层fe含量在9～11％，其镀层抗粉化性能最佳。之所以选择0.4～0.6％的光整延伸率，是因为可以改善板形和控制带钢表面粗糙度，从而使镀层表面粗糙度控制为0.5～1.2μm，表面pc值控制为100～150个/cm，以利于汽车外板的涂装。本发明的有益效果：本发明通过低si设计，并添加适量的cr、mo淬透性元素，通过工艺控制，在较低冷速下，产品实物性能即可达到屈服强度为260～300mpa，抗拉强度为470～520mpa，延伸率a80为32～36％，n值为0.18～0.20，粗糙度为0.5～1.2μm，pc值为100～150个/cm，粉化级别1～2级，且镀层表面色泽均匀无缺陷，抗粉化性能优良，可满足汽车外覆盖件的生产制造。附图说明图1为本发明实施例4的锌铁合金镀层钢板基板截面组织形貌图；图2为本发明实施例4的锌铁合金镀层钢板镀层表面形貌图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。面对本发明予以详细描述：表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。本发明各实施例按照以下步骤生产：1)按下述的化学成分重量百分比经冶炼、精炼及连铸成坯后，对铸坯进行加热，加热温度控制在1250～1280℃；2)进行粗轧：控制粗轧温度在1060～1110℃；3)进行精轧：控制精轧终轧温度为900～930℃；4)进行卷取：控制卷取温度为620～660℃；5)进行酸洗：酸洗温度要求控制为80～90℃，酸液浓度为70～90g/l；6)进行冷轧：控制冷轧总压下率为62～75％；7)进行连续退火：控制其均热温度为760～790℃，炉内退火气氛露点控制在-40℃以下，氧含量≤2ppm；8)进行热镀锌：控制钢板入锌锅温度为460～480℃；控制锌液成分中al含量为0.100～0.105wt％；9)进行合金化：控制其合金化温度为480～500℃，保温时间为10～25s，镀层铁含量为9～11wt％；10)进行光整：光整率为0.4～0.6％，控制合金化后钢板表面粗糙度为0.5～1.2μm，表面pc值为100～150个/cm，即得到双相钢钢板。表1本发明各实施例及对比例化学成分取值列表(wt％)实施例csimnpsalscrmo10.06390.0040.8870.0040.00210.04330.2360.14720.06240.0020.8260.0040.00250.03760.2450.13530.06530.0020.8790.0030.00270.03480.2860.12740.07050.0040.8540.0020.00160.02130.3070.11650.07470.0030.8230.0020.00180.03560.3890.06260.07580.0030.7510.0030.00090.01980.3570.104对比例10.0610.0061.360.0090.0070.020.200.15对比例20.0690.0201.3000.0120.0100.02290.424-表2本发明各实施例及对比例工艺参数列表表3为本发明各实施例及对比例的性能检测列表从图1可以看出，基板晶粒分布均匀，为典型的铁素体+马氏体组织；图2可以看出，镀层表面无明显的微裂纹缺陷，镀层具备合适的强度与塑性，光整后表面呈现出明显的光整压痕。从表3可以看出，本发明的力学性能优良、表面质量好、抗粉化性能优良，对比例1尽管成分与实施例相近，表面质量也较好(c级：面板水平)，但其mn含量及光整延伸率较高，导致其延伸率偏低，成形性能不及本发明实施例；对比例2中si含量较高，表面质量(b级：内板水平)不及实施例，无法满足汽车外板的要求。通过本专利实施，产品实物性能达到屈服强度为260～300mpa，抗拉强度为470～520mpa，延伸率为32～36％，n值为0.18～0.20，粗糙度为0.5～1.2μm，pc值为100～150个/cm，粉化级别1～2级，且镀层表面色泽均匀无缺陷，表面质量优良，抗粉化性能优良，可满足汽车外覆盖件的生产制造。随着汽车高强化的发展，该汽车外板用锌铁合金镀层双相钢具有良好的市场前景。其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。当前第1页12