一种热浸镀低密度钢及其制造方法

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一种热浸镀低密度钢及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种热浸镀低密度钢,其包括位于芯部的钢基板和位于表面的镀层;所述钢基板与镀层之间具有界面层,所述界面层包括铁颗粒层,所述铁颗粒层中具有分散覆盖在钢基板上的铁颗粒,所述铁颗粒上覆盖有第一阻挡层;所述热浸镀低密度钢含有质量百分含量为3.0~7.0%的Al元素。相应地,本发明还公开了该热浸镀低密度钢板的制造方法。本发明所述的热浸镀低密度钢具有密度低,强度高,且可镀性及镀层附着性强的优点。
【专利说明】
一种热浸镀低密度钢及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种低密度钢,尤其涉及一种热浸镀低密度钢。
【背景技术】
[0002] 随着环保法规以及节能降耗的要求越来越高,轻量化是汽车发展的方向之一。从 材料角度实现汽车轻量化的路径有:使用铝、镁等轻质合金替代钢材;使用更高强度的钢替 代传统的低强度钢实现材料减薄;通过降低钢材密度提高钢材的比强度,即开发低密度钢。
[0003] 由于铝的密度比钢低的多,因此现有技术通过在钢种添加一定含量的铝来实现降 低材料密度。
[0004] 例如,公开号为CN104220609A,【公开日】为2014年12月17日,名称为"高强度无晶隙 低密度钢及所述钢的制备方法"的中国专利文献公开了一种高强度无晶隙低密度钢及其制 备方法,为了降低密度,该钢的A1含量的重量百分比为6-9%。
[0005] 又例如,公开号为CN101755057A,【公开日】为2010年6月23日,名称为"具有良好可压 延性的低密度钢"的中国专利文献公开了一种热乳铁素体钢片材,其中A1的含量为6%<A1
[0006] 连续热浸镀工艺是将经过退火后的带钢浸入镀液,在带钢表面镀上一层金属或合 金(如Zn、Zn-Al、Zn-Al-Mg等),从而提高带钢的耐蚀性。普通钢种的热镀锌已是公知的技 术,但添加了较高含量Si、Mn元素的高强钢及先进高强钢的热镀锌存在可镀性的难题,其原 因是热镀之前的退火气氛虽然对Fe是还原性的,但对Si、Mn是氧化性的,Si、Mn元素在带钢 表面形成的氧化膜会严重恶化锌液对带钢的润湿性,从而造成露铁、镀层附着性差等质量 问题。
[0007] 在钢中添加的合金元素中,Si元素的表面富集对可镀锌的影响最大,因此在需要 热浸镀的钢种设计时,经常控制基体的Si含量,或者用其它元素替代Si。现有技术中,已知 A1和Si对稳定奥氏体的作用相似,因此热镀锌相变诱导塑性钢(TRIP钢)中通常用A1替代 Si,改善带钢的可镀性,但一般A1含量在2%左右。

【发明内容】

[0008] 本发明的目的之一在于提供一种热浸镀低密度钢,该热浸镀低密度钢具有低密 度,高强度,可镀性好的优点。
[0009] 为了实现上述目的,本发明提出了一种热浸镀低密度钢,其包括位于芯部的钢基 板和位于表面的镀层;所述钢基板与镀层之间具有界面层,所述界面层包括铁颗粒层,所述 铁颗粒层中具有分散覆盖在钢基板上的铁颗粒,所述铁颗粒上覆盖有第一阻挡层;所述热 浸镀低密度钢含有质量百分含量为3.0~7.0 %的A1元素。
[0010] 在本发明所述的热浸镀低密度钢中,A1元素的设计原理为:A1元素是铁素体形成 元素。添加 A1元素可显著降低钢板的密度,因此,在本发明中,A1元素的质量百分比含量不 低于3.0%。然而,A1元素的质量百分比含量超过7.0%,会抑制奥氏体形成,另外,A1元素可 显著增加钢中奥氏体的堆垛层错能,因而A1元素的质量百分比含量超过7.0%,会抑制钢中 残余奥氏体在形变时被诱导发生马氏体相变,从而使钢板难以获得良好的强度和塑性匹 配。因此,本发明限定A1元素的质量百分比含量为3.0~7.0%。
[0011] 此外,本发明所述的热浸镀低密度钢的表面具有铁颗粒层,该铁颗粒层可以使得 本发明所述的热浸镀低密度钢具有优异的可镀性及镀层附着性。
[0012] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢中,所述钢基板邻接铁颗粒层处具有 内氧化层,所述内氧化层中含有A1的氧化物。
[0013] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢中,所述内氧化层中还含有Μη的氧化 物。
[0014] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢中,所述内氧化层的厚度为0.2-10μπι。
[0015] 在本发明所述的热浸镀低密度钢中,当内氧化层的厚度〈〇 . 2μπι时,无法有效抑制 Α1元素的外氧化,当内氧化层厚度>10μπι时可能会影响钢基板内氧化层的成形性能,因此, 优选地,所述的内氧化层的厚度控制为0.2-10μπι。
[0016] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢中,所述内氧化层中的氧化物存在于 晶界和晶内。所述内氧化层中的氧化物主要是Α1的氧化物和Μη的氧化物,氧化物同时分布 在内氧化层中的晶粒内部和晶界位置。
[0017] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢中,所述界面层的厚度为0.1-5μπι。
[0018] 在本发明所述的热浸镀低密度钢中,当界面层厚度〈0. lum时,镀层附着性较差;当 界面层厚度>5um时,需要更长的退火保温时间形成铁颗粒层,因此本发明控制界面层的厚 度为0 · l-5um。优选的,控制界面层厚度为0 · 3-3um〇
[0019] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢中,所述铁颗粒的粒径为0.1-5μπι。
[0020] 在本发明所述的热浸镀低密度钢中,粒径〈0 . lum时,铁颗粒的厚度及覆盖面积较 少,镀层附着性较差;当粒径>5um时,会导致铁颗粒层过厚。
[0021] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,所述铁颗粒覆盖钢基板表面30%以 上的面积。
[0022] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,相邻铁颗粒之间的间距最大不超过 铁颗粒平均粒径的10倍。
[0023] 上述方案中,若相邻铁颗粒之间的间隔最大超过铁颗粒平均粒径的10倍,则在热 镀锌时,锌液可能无法完全浸润铁颗粒之间的间隔,并且也会影响锌液润湿性及锌层附着 性。因此,优选地,本发明限定了相邻铁颗粒之间的间距最大不超过铁颗粒平均粒径的10 倍。
[0024] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,所述钢基板表面未覆盖铁颗粒的位 置覆盖有第二阻挡层。
[0025] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,所述第二阻挡层的厚度小于第一阻 挡层的厚度。
[0026]进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,所述第二阻挡层含有Fe、Al和Zn元 素。
[0027]进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,所述第一阻挡层含有Fe、Al和Zn元 素。
[0028] 在本发明所述的热浸镀低密度钢中,第一阻挡层及第二阻挡层由Fe、Al、Zn组成, 第一阻挡层覆盖铁颗粒与镀层接触的表面,第二阻挡层为钢基板表面未覆盖铁颗粒的位 置。这是因为当钢板浸入镀液时,镀液中的A1元素及少量Zn元素首先和表面覆盖铁颗粒层 的钢板Fe反应形成第一阻挡层,并且基板表面无铁颗粒覆盖的位置或者铁颗粒之间的空隙 位置的基板表面也可以形成少量含Fe、Al、Zn的第二阻挡层,但其厚度比铁颗粒表面的阻挡 层薄。
[0029] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,所述钢基板的微观组织为铁素体和 残余奥氏体。
[0030] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,所述残余奥氏体的相比例为6-30%。
[0031] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,所述残余奥氏体中C元素的质量百分 含量不低于0.8%。
[0032] 在本发明所述的热浸镀低密度钢中,C是重要的固溶强化元素,促进奥氏体生成, 在富含A1元素的低密度钢中,若残余奥氏体中的C的质量百分比低于0.8%时,残余奥氏体 的含量和力学稳定性相对较低,因而钢板的强度和延展性均较低。因此,本发明所述的热浸 镀低密度钢中残余奥氏体中C含量不低于0.8%。
[0033]进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,其密度<7500kg/m3。
[0034]进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,所述钢基板的化学元素质量百分含 量为:C:0.25~0.50%,Μη:0·25~4.0%,Α1:3·0~7.0%,余量为Fe和其他不可避免的杂 质。
[0035] 上述不可避免的杂质主要是指S、P和N元素,可以控制P<0.02%,S<0.01%,N< 0·01%〇
[0036]上述热浸镀低密度钢中的各化学元素的设计原理为:
[0037] C:C是重要的固溶强化元素,促进奥氏体生成,在富含A1的低密度钢中,C质量百分 含量低于〇. 25 %时,残余奥氏体的含量和力学稳定性相对较低,因而钢板的强度和延展性 均较低;C质量百分含量高于0.5%时,片层状碳化物和分布在铁素体晶界处的碳化物颗粒 粗大,从而降低钢板的乳制变形能力。因此,本发明控制C质量百分比为0.25~0.50%。 [0038] Mn:Mn能增加奥氏体的稳定性,降低钢淬火时临界冷却速度以及提高钢的淬透性。 Μη还能够提尚钢的加工硬化性能,从而提尚钢板的强度。但是,过尚的Μη含量会引起板还中 Μη偏析以及热乳板中明显的带状组织分布,从而降低钢板的延展性和弯曲性能;并且,过高 的Μη含量容易造成热乳板在冷乳变形时产生裂纹。因此,本发明控制Μη质量百分含量为 0.25 ~4.0%〇
[0039] Α1元素是铁素体形成元素。添加 Α1元素可显著降低钢板的密度,因此,在本发明 中,Α1元素的质量百分比含量不低于3.0%。然而,Α1元素的质量百分比含量超过7.0%,会 抑制奥氏体形成,另外,Α1元素可显著增加钢中奥氏体的堆垛层错能,因而Α1元素的质量百 分比含量超过7.0%,会抑制钢中残余奥氏体在形变时被诱导发生马氏体相变,从而使钢板 难以获得良好的强度和塑性匹配。因此,本发明限定Α1元素的质量百分比含量为3.0~ 7.0%〇
[0040] Ρ:Ρ是固溶强化元素;但是Ρ会增加钢的冷脆性,降低钢的塑性,使冷弯性能和焊接 性能变坏。因此,本发明限定Ρ质量百分含量<0.02%。
[0041 ] S: S使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,使焊接性能变坏,降低钢的耐蚀性。 因此,本发明限定S质量百分含量<0.01 %。
[0042] N:N与A1形成A1N,凝固过程中可细化柱状枝晶,但N含量过高时,形成的粗大A1N颗 粒影响钢板的延展性。另外,过量A1N会降低钢的热塑性。因此,本发明限定N质量百分含量 <0.01% 〇
[0043] 此外,本发明所述的热浸镀低密度钢还可以含有Si、Ti、Nb、V、Cr、Mo、Ni、Cu、B、Zr、 Ca元素的至少其中之一。
[0044] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,其延伸率>25 %,抗拉强度> 800MPa〇
[0045] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢,所述镀层厚度为5_200μπι。带钢出锌 锅经过气刀时,通过控制气刀流量及气刀与带钢的夹角,限定镀层在5_200μπι。
[0046] 本发明的另一目的在于提供一种所述的热浸镀低密度钢的制造方法,通过该方法 可以制造得到上述任意一项热浸镀低密度钢。
[0047] 为了实现上述目的,本发明提出了一种所述的热浸镀低密度钢的制造方法,包括 步骤:
[0048] (1)制造带钢;
[0049] (2)对带钢进行连续退火:加热至均热温度750-950°C后保温30-600S,其中退火气 氛的露点为-15°C~20°C;
[0050] (3)热浸镀。
[0051] 在本技术方案中,步骤(2)连续退火的均热温度及保温时间的选取主要是为了在 连续退火后在钢板表面形成铁颗粒层。将均热温度控制在750°C-95(TC,保温时间限定在 30-600S,是因为:均热温度低于750°C,保温时间低于30s,则热浸镀低密度钢钢基板中的马 氏体尚未充分发生奥氏体逆相变生成奥氏体颗粒,热浸镀低密度钢钢基体中的碳化物尚未 完全溶解生成奥氏体颗粒,并且条状的高温铁素体无法充分进行动态再结晶而细化,并且 会使得退火后的钢板表面的铁颗粒层未充分形成,对镀液润湿、可镀性及镀层附着性不利。 而当均热温度高于950°C,保温时间高于600s时,均热处理后钢板基板组织中奥氏体晶粒粗 化,钢中奥氏体稳定性降低,从而引起退火后钢板基体中残余奥氏体含量减少,并且残余奥 氏体稳定性也会降低。相应的,退火后钢板的力学性能恶化,在均热温度高于950°C,保温时 间高于600s时,会使得退火后钢板表面的铁颗粒粒径过大,内氧化层厚度过厚,而这都是不 利于钢板的表面成形性能的。
[0052]此外,本发明所述的技术方案限定了退火气氛的露点为_15°C~20°C,在上述露点 范围内,退火气氛对Fe都是还原性的,因此会把氧化铁还原。若退火气氛露点低于-15°C,则 上述退火气氛对带钢中的A1元素依然是氧化的,带钢中的A1会在带钢表面形成连续致密的 Al2〇3薄膜,从而影响热镀锌时的钢板性能。若退火气氛露点高于20°C,则退火气氛中的氧势 过高,〇原子向钢基体扩散的能力加大,在钢板表面与Al、Mn等合金元素形成内氧化层过厚, 影响钢板表面的成形性能。优选地,对于本技术方案来说,为了实现更好的实施效果,退火 气氛露点控制为-10~〇°C。
[0053]优选地,对于本技术方案来说,为了实现更好的实施效果,均热保温时间限定为 30_200s 〇
[0054] 进一步地,本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法,在所述步骤(1)中,采用 1000-1250 °C加热铸坯,保温时间为0.5-3h,控制终乳温度为800-900°C,然后在500-750°C 下卷取热乳板,将热乳卷开卷后进行酸洗及冷乳,冷乳压下量为30-90 %。
[0055] 在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中,在所述步骤(1)中限定加热温度 为1000-1250 °C,是因为:加热温度超过1250 °C时,会造成钢板的板还过烧,板还内晶粒组织 粗大导致其热加工性能降低,并且超高温会引起板坯表面严重脱碳;加热温度低于l〇〇〇°C 时,板坯经高压水除鳞和初乳后,精乳温度过低,会造成板坯变形抗力过大,从而难以制造 出既无表面缺陷又具有规定厚度的钢板。
[0056] 在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中,在所述步骤(1)中限定保温时间 为0.5_3h,是因为:保温时间超过3h,会造成钢板的板坯内晶粒组织初大和板坯表面脱碳严 重,保温时间低于0.5h,板坯内部尚未均匀。
[0057] 在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中,在所述步骤(1)中限定终乳温度 800-900°C,是为了完成对铸坯的热乳,终乳温度过低会造成板坯变形抗力过高,从而难以 制造出所需厚度规格并且无表面和边部缺陷的热乳钢板和冷乳钢板;另外,对于本发明来 说,当终乳温度低于800°C时,板坯内部热乳条状高温铁素体无法获得充分回复和再结晶而 细化。由于板坯在出炉后的热乳过程中板温会自然下降,要控制终乳温度高于900°C难度较 大。
[0058]在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中,在所述步骤(1)中限定500-750 °C 下卷取热乳板,如果卷取温度高于750°C,容易引起扁卷,并且热乳卷的头部、中部、尾部材 料显微组织不均匀性增加;如果卷取温度低于500°C,热乳卷抗拉强度过高会导致冷乳乳制 困难。
[0059] 在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中,在所述步骤(1)中限定冷乳压下 量是为了 :对酸洗后的热乳钢板实施冷乳变形至规定厚度,冷乳压下量>30%可以在后续 退火过程中提高奥氏体形成速率,有助于形成形变高温铁素体以及提高退火钢板的组织均 匀性,从而提高退火钢板的延展性。但冷乳压下量>90%,因加工硬化导致材料的变形抗力 非常高,使得制备规定厚度和良好板型的冷乳钢板变得异常困难。因此,本发明所述的热浸 镀低密度钢的冷乳压下量控制在30-90%。
[0060] 优选地,对于本技术方案来说,为了实现更好的实施效果,冷乳压下量为50-80%。
[0061] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法,在所述步骤(2)中,加热 段和保温段的气氛米用N2和H2混合气体,其中H2的体积含量为0.5-20 %。优选地,对于本技 术方案来说,为了实现更好的实施效果,H2的体积含量为1-5%。
[0062] 在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中,在所述步骤(2)中,加热及均热段 的气氛采用N2和H2混合气体,其中H2含量为0.5-20%,加入H2目的是还原带钢表面的氧化 铁,加热速率为l_20°C/s。
[0063] 进一步地,在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法,在所述步骤(3)中,将连 续退火后的带钢冷却至带钢入锌锅温度,其中冷却速度为l-150°C/s,带钢入锌锅温度比镀 液温度高0-20Γ ;然后将带钢浸入锌锅中的镀液进行热浸镀;其中,镀液温度高于所选镀液 成分的熔点30-60°C。
[0064] 在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中,控制冷却速度在l-150°C/s是为 了避免钢板在冷却过程中奥氏体分解。本技术方案在带钢入锌锅选择比镀液温度高0-20 °C,有利于锌锅保持热平衡。带钢入锌锅温度过高会加快带钢中的Fe向镀液中的溶解速度, 增加锌渣的量,而且会导致镀液与带钢之间的扩散速度增加,存在形成锌铁合金相的风险。 带钢入锌锅温度过低,则不利于镀液中的A1和Fe反应生成阻挡层,从而影响锌层附着性。其 中,镀液温度高于所选镀液成分的熔点30-60°C,是因为:镀液温度过高会增加镀液与带钢 的反应,镀液中Fe含量增加,镀液温度过低也会影响镀液中的A1和基板表面的Fe反应形成 阻挡层。
[0065] 优选地,对于本技术方案来说,为了实现更好的实施效果,冷却速度控制10-50°C/ So
[0066] 优选地,对于本技术方案来说,为了实现更好的实施效果,带钢入锌锅温度比镀液 温度高0-10 °c。
[0067] 优选地,对于本技术方案来说,为了实现更好的实施效果,镀液温度为420-480°C。
[0068] 进一步地,在所述的热浸镀低密度钢的制造方法,其特征在于,在所述步骤(3)中, 镀液成分的质量百分含量为:〇.1〇彡A1彡6%,0<Mg彡5%,余量为Zn及其他不可避免的杂 质。
[0069] 在本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法中,镀液中添加0.1-6%的A1的目的 是当带钢浸入锌锅时,镀液中的A1首先和带钢反应形成阻挡层,从而抑制Zn和Fe之间的扩 散,避免形成对镀层成形性能有不利影响的锌铁合金相。镀液中添加 Mg有利于进一步提高 镀层的耐蚀性,然而Mg含量超过5 %,则表面氧化增加,不利于生产,因此,本发明的技术方 案中限定Mg在0-5%。并且Al、Mg含量过高镀层硬度增加,会恶化镀层的成形性能。
[0070] 本发明所述的热浸镀低密度钢的有益效果在于:
[0071] (1)通过控制镀前退火气氛的露点,抑制了低密度钢表面Al2〇3外氧化的形成,将其 转化成基板表层的内氧化,同时在基板表层形成了铁颗粒,从而提高了带钢的可镀性及镀 层附着性。
[0072] (2)本发明所述的热浸镀低密度钢的延伸率>25%,抗拉强度>800MPa,其密度< 7500kg/m3。
[0073] 本发明所述的热浸镀低密度钢的制造方法实现上述优点以外,还可以在现有高强 钢连续热浸镀生产线上完成,而无需做较大调整,具有很好的推广应用前景。
【附图说明】
[0074] 图1为本发明所述的热浸镀低密度钢的结构示意图。
[0075] 图2为本发明所述的热浸镀低密度钢的截面金相组织。
[0076]图3为乳硬钢、对照例B1以及实施例A4在退火后热浸镀前钢表面0_5μπι范围内A1元 素深度分布曲线。
[0077]图4为乳硬钢、对照例Β1以及实施例Α4在退火后热浸镀前钢表面0_5μπι范围内Fe元 素深度分布曲线。
[0078]图5为对照例B1和实施例A4热浸镀Zn-0.2%A1之后Al、Fe、Zn三个元素的深度分布 曲线。
【具体实施方式】
[0079] 下面将结合【附图说明】和具体的实施例对本发明所述的一种热镀锌低密度钢及其 制造方法做进一步的解释和说明,然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限 定。
[0080] 图1显示了本发明所述的热浸镀低密度钢的结构。如图1所示,本发明所述的热镀 锌低密度钢板包括钢基板1和位于表面的镀层3,其中钢基板1与镀层3之间具有界面层,界 面层包括铁颗粒层4。其中,铁颗粒上覆盖有第一阻挡层5以及未覆盖铁颗粒的第二阻挡层 6。钢基板1邻接铁颗粒层4处还具有内氧化层2。
[0081] 图2显示了本发明所述的热浸镀低密度钢的截面金相组织。如图2所示,在本发明 所述的热浸镀低密度钢中,通过控制退火气氛的露点抑制Al 2〇3表面的铁颗粒层4的外氧化 的形成,并将其转化成内氧化层2的内氧化,第一阻挡层及第二阻挡层由Fe、Al、Zn组成,第 一阻挡层覆盖铁颗粒与镀层接触的表面,第二阻挡层为钢基板表面未覆盖铁颗粒的位置。 这是因为当钢板浸入镀液时,镀液中的A1元素及少量Zn元素首先和表面覆盖铁颗粒层的钢 板Fe反应形成第一阻挡层,并且基板表面无铁颗粒覆盖的位置或者铁颗粒之间的空隙位置 的基板表面也可以形成少量含Fe、Al、Zn的第二阻挡层,但其厚度比铁颗粒表面的第一阻挡 层薄。其中,内氧化层2的厚度为0.2-10μπι,且内氧化层2的氧化物存在于晶界和晶内,界面 层的厚度为〇 · 1-5μηι。
[0082] 实施例Α1-Α16以及对照例Β1-Β6
[0083]表1列出了实施例Α1-Α16的热镀锌低密度钢以及对照例Β1-Β6的常规钢板的化学 元素的成分的质量百分比 [0084] 表1.(被%,余量为卩〇)
[0085]
[0086] 从表1中可以看出,成分Ι、ΙΙ、ΙΙΙ中化学元素质量百分含量范围控制在:C:0.25~ 0.50%,]^:0.25~4.0%,厶1 :3.0~7.0%,?彡0.02%,5彡0.01%小彡0.01%,且成分1中还 添加了 Si。
[0087] 实施例A1-A16中的热镀锌低密度钢以及B1-B6的常规钢板采用以下步骤制得: [0088] (1)制造带钢:按照表1的成分冶炼钢,且采用1000-1250 °C加热铸坯,保温时间为 0.5-3h,控制终乳温度为800-900°C,然后在500-750°C下卷取热乳板,将热乳卷开卷后进行 酸洗及冷乳,冷乳压下量为30-90 %。
[0089] (2)对带钢进行连续退火:加热至均热温度750-950°C后保温30-600S,其中加热速 率为l-20°C/s,加热段和保温段的气氛采用仏和出混合气体,其中H2的体积含量为0.5-20%,退火气氛的露点为-15°C~20°C。
[0090] (3)热浸镀:将连续退火后的带钢冷却至带钢入锌锅温度,其中冷却速度为1-150 °C/s,带钢入锌锅温度比镀液温度高0_20°C ;然后将带钢浸入锌锅中的镀液进行热浸镀;其 中,镀液温度高于所选镀液成分的熔点30-60°C。其中,镀液成分的质量百分含量为:0.10$ A1彡6%,0<Mg彡5%,余量为Zn及其他不可避免的杂质。
[0091] 表2列出了实施例A1-A16中的热浸镀低密度钢板以及B1-B6的常规钢板的具体工 艺参数
[0092]
[0093]图3为乳硬钢、对照例B1以及实施例A4在退火后热浸镀前钢表面0-5μπι范围内A1元 素深度分布曲线。从图中可以看出,对照例B1的带钢表面存在A1富集,对应退火后带钢表面 Al2〇3薄膜;实施例A4的带钢表面A1富集消失,而在内氧化层存在A1元素富集,说明外氧化转 变为内氧化。
[0094]图4为乳硬钢、对照例B1以及实施例A4在退火后热浸镀前钢表面0_5μπι范围内Fe元 素深度分布曲线,其中对照例B1的带钢表面Fe含量较低,而实施例的铁颗粒层Fe峰值明显。 [0095]图5为对照例B1和实施例A4在热浸镀Zn-0.2%A1的镀液之后A1、Fe、Zn三个元素的 深度分布曲线,其中对照例B1的在镀层/基板界面位置A1元素平滑过渡,无峰值变化,而实 施例A4在镀层/基板界面位置A1元素出现峰值,说明对照例B1未在镀层/基板界面上形成第 一阻挡层及第二阻挡层,而实施例A4在镀层/基板界面上形成了有效的第一阻挡层及第二 阻挡层,从而使得对照例B1的可镀性及镀层附着性较差。
[0096] 表3列出了实施例A1-A16中的热浸镀密度钢板以及B1-B6的常规钢板的各性能参 数。
[0097] 其中,可镀性的判断方法是:使用肉眼直接观察镀后带钢外观。若表面无明显露铁 则可镀性良好(用?表示),若表面有明显露铁则可镀性较差(用X表示)。
[0098]镀层附着性的检测方法是:在带钢上取长200mm、宽100mm的试样,进行180度折弯 后压平,使用胶带粘折弯位置。若无锌层被胶带粘下或者被胶带粘过的折弯面镀层表面不 起毛,则表示镀层附着性良好(用?表示);如有镀层被胶带粘下或者被胶带粘过后的折弯 面镀层起毛,则表示镀层附着性较差(用X表示)。
[0099]表3.
[0100]
[0101] 由表3可以看出,实施例A1-A16的密度均<7500kg/m3,延伸率均>25%,抗拉强度 > 800MPa,并且可镀性以及镀层附着性均优于对照例B1-B6。
[0102] 这是由于:由于实施例基板表层存在铁颗粒层,因此当带钢浸入镀液时,镀层中的 A1和Fe首先反应形成了阻挡层,而对照例由于基板表面未形成有效的铁颗粒层,而是连续 致密的Al2〇3氧化膜,阻碍了镀液中的A1和基板的Fe反应,因此未形成有效的阻挡层。
[0103] 需要注意的是,以上列举的仅为本发明的具体实施例,显然本发明不限于以上实 施例,随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或 联想到的所有变形,均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种热浸镀低密度钢,其包括位于芯部的钢基板和位于表面的镀层;其特征在于: 所述钢基板与镀层之间具有界面层,所述界面层包括铁颗粒层,所述铁颗粒层中具有 分散覆盖在钢基板上的铁颗粒,所述铁颗粒上覆盖有第一阻挡层; 所述热浸镀低密度钢含有质量百分含量为3.0~7.0 %的Al元素。2. 如权利要求1所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述钢基板邻接铁颗粒层处具有 内氧化层,所述内氧化层中含有Al的氧化物。3. 如权利要求2所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述内氧化层中还含有Mn的氧化 物。4. 如权利要求2或3所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述内氧化层的厚度为O . 2-IOum05. 如权利要求2所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述内氧化层中的氧化物存在于 晶界和晶内。6. 如权利要求1所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述界面层的厚度为0.1_5μπι。7. 如权利要求1所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述铁颗粒的粒径为0.1_5μπι。8. 如权利要求1所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述铁颗粒覆盖钢基板表面30 % 以上的面积。9. 如权利要求1所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,相邻铁颗粒之间的间距最大不超 过铁颗粒平均粒径的10倍。10. 如权利要求1所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述钢基板表面未覆盖铁颗粒 的位置覆盖有第二阻挡层。11. 如权利要求10所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述第二阻挡层的厚度小于第 一阻挡层的厚度。12. 如权利要求10或11所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述第二阻挡层含有Fe、 Al和Zn元素。13. 如权利要求1所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述第一阻挡层含有Fe、Al和Zn 元素。14. 如权利要求1所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述钢基板的微观组织为铁素 体和残余奥氏体。15. 如权利要求14所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述残余奥氏体的相比例为6-30% 〇16. 如权利要求14或15所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述残余奥氏体中C元素 的质量百分含量不低于0.8%。17. 如权利要求1所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,其密度<7500kg/m3。18. 如权利要求1或17所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述钢基板的化学元素质 量百分含量为:C:0.25~0.50%,Mn:0.25~4.0%,A1:3.0~7.0%,余量为Fe和其他不可避 免的杂质。19. 如权利要求18所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,其延伸率>25%,抗拉强度> 8OOMPa〇20. 如权利要求1所述的热浸镀低密度钢,其特征在于,所述镀层厚度为5-200μπι。21. 如权利要求1-20中任意一项所述的热浸镀低密度钢的制造方法,其特征在于,包括 步骤: (1) 制造带钢; (2) 对带钢进行连续退火:加热至均热温度750-950 °C后保温30-600S,其中退火气氛的 露点为_15°C~20°C; (3) 热浸镀。22. 如权利要求21所述的热浸镀低密度钢的制造方法,其特征在于,在所述步骤(1)中, 采用1000-1250 °C加热铸坯,保温时间为0.5-3h,控制终乳温度为800-900 °C,在500-750 °C 下卷取热乳板,将热乳卷开卷后进行酸洗及冷乳,冷乳压下量为30-90 %。23. 如权利要求21或22所述的热浸镀低密度钢的制造方法,其特征在于,在所述步骤 (2)中,加热段和保温段的气氛采用他和出混合气体,其中H2的体积含量为0.5-20%。24. 如权利要求21所述的热浸镀低密度钢的制造方法,其特征在于,在所述步骤(3) 中,将连续退火后的带钢冷却至带钢入锌锅温度,其中冷却速度为l-150°C/s,带钢入锌锅 温度比镀液温度高0-20Γ ;然后将带钢浸入锌锅中的镀液进行热浸镀;其中,镀液温度高于 所选镀液成分的熔点30-60°C。25. 如权利要求24所述的热浸镀低密度钢的制造方法,其特征在于,在所述步骤(3)中, 镀液成分的质量百分含量为:〇.1〇彡Al彡6%,0<Mg彡5%,余量为Zn及其他不可避免的杂 质。
【文档编号】C21D1/74GK105908089SQ201610486476
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】金鑫焱, 杨旗, 王利, 胡广魁
【申请人】宝山钢铁股份有限公司
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