本发明涉及一种基体材料的屈服强度为190MPa级、镀层表面洁净无锌渣锌灰、镀层截面铁含量及相结构分布均匀的锌-铁镀层钢板及其生产方法，钢板的厚度规格在0.7-1.2mm，可以满足轻量化汽车用钢板的需求。
背景技术：
锌-铁镀层钢板（GA）具有优良的抗腐蚀性、涂装性、焊接性及抗石砾击打性能，广泛应用于汽车面板。然而，在其镀层表面却容易出现锌渣锌灰、镀层截面铁含量及相结构分布不均，冲压成型时易出现镀层的脱落与粉化等不足，从而给冲压零件表面质量和生产模具带来不利影响。
经专利检索，发现一种无粉化厚规格锌铁合金化板的生产方法，将厚度为1.6～2.0mm带钢在连续生产线上经退火、镀锌、合金化、平整、切割步骤得到锌铁合金化板；其特征在于，所述镀锌步骤中，控制锌液温度在460±5℃，锌液铝含量在0.12～0.14wt％。
与本发明申请相比，本申请的锌液铝含量在0.083-0.094%，明显低于该文献的0.12～0.14％。如果锌液铝含量偏高，则锌液中形成的铝-铁抑制层对铁向镀层锌中的扩散的抑制阻力会更大，不利于铁的扩散。所以说，两种材料特性不一样，其要求的锌液铝含量也不一样。
另外，本专利的带钢厚度规格在0.7-1.2mm，也明显低于文献中的1.6～2.0mm厚度。显然，带钢越薄，其生产的工艺技术要求越高，操作控制难度更大，相应的用途和特性也不一样。
经检索，名称为一种合金化工艺，其公开了温度数据为450℃、480℃、510℃、540℃，但其加热方式都是采用的恒定式温度加热，即加热时温度一步到位，中间没有分段或变化。采用全封闭式的合金化炉，则可采用一步到位式加热方式，但这种设备的投入很高，装备复杂，维护和配件的成本也很高。
技术实现要素：
本发明的目的在于通过适当降低锌锅铝含量到0.94%以下，以减少镀层中Fe2Al5组织对铁元素扩散的阻力，并同时又通过控制锌锅铝含量不低于0.083%，以解决铁元素过度扩散，使锌锅的锌液中铁含量较多，从而引起镀层表面锌渣的现象，提高镀层的纯净度和致密性，保证镀层优良的成形性能。
实现上述目的的措施：
一种屈服强度为190MPa级的铁-锌镀层钢板，其化学组分及重量百分比含量为：C: 0.02～0.03%，Mn：0.2～0.3%，Si≤0. 013%，P≤0.015%，S≤0.010%，Al：0.015～0.05%，余为Fe及不可避免的杂质。
生产一种屈服强度为190MPa级的铁-锌镀层钢板的方法，其步骤：
1）对热轧后的钢板在冷却速度240℃/s下冷却至610℃，随后冷轧；
2）进行连续热镀锌，并控制锌锅温度控制在460±3℃，带钢入锌锅温度控制在460-485℃；控制锌液中铝重量百分比含量在0.083~0.094%；
3）镀锌结束后，在采取保温措施下将钢板送至锌-铁扩散处理加热炉常规加热，在不超过3s的条件下加热至515℃；保温温度控制在475~495℃；
4）自然冷却至室温并待用。
本发明中各主要强化元素及主要工艺的作用及机理：
C是间隙强化元素，其特点是强化效果明显，原料成本低。含量要求控制在0.02～0.03%，如果超出此范围，则材料的强度容易偏低或偏高。
Mn是置换强化元素，其特点是强化略低于C元素，成本高于C元素。含量要求控制在0.2～0.3%，如果超出此范围，则材料的强度会偏低或偏高。
Si在本发明中是作为不利元素加以控制的，这是因为在生产中进一步发现，当硅含量作为有效元素，且高于0.013%时，会导致钢板表面镀层锌渣缺陷。
Al在钢基中做为脱氧元素，控制范围在0.015-0.05%，如果超过0.05%，将增加成本；如果低于0.015%，容易发生脱氧不充分，造成钢中氧化铁等夹杂物。
本发明之所以将锌液中的铝含量控制在0.083-0.094%，作用有二：其一是在锌液中形成Fe2Al5的中间层或过滤层，避免钢基中的Fe原子大量扩散到锌液中，减轻Fe含量过高对锌液纯净度的影响，从而改善镀层表面的清洁质量。其二是如锌液中铝含量高于0.094%，形成的过滤层就会偏厚，铁原子难以适量的进入锌-铁镀层，而不能形成有效的锌-铁镀层。当然，如锌液中铝含量低于0.083%，则Fe2Al5的中间层或过滤层太薄，铁元素扩散到锌锅中数量增多，锌锅中锌渣数量也明显增加，影响了镀层纯净度和致密性，不利于镀层的冲压成形性能。
本发明之所以控制带钢入锌锅温度在460-485℃，是由于如果高于485℃，容易增加锌液温度，引起锌锅底渣上浮；如果低于460℃，容易降低锌液温度，此时锌锅底部电加热器会工作，也会引起底部锌渣上浮。
本发明之所以在不到3s时间内快速加热至515℃，意在解决传统方式所需加热时间较长的问题。如果加热时间过长，则加热炉的高度（合金化炉均为立式炉），既增加成本，也占有较多的空间。
本发明与原有技术相比，能在保证镀层中铁元素的有效扩散，获得合适的镀层铁含量和相结构，使镀层与钢基板结合牢固，从而保证冲压成形时镀层不易出现粉化与脱落现象；并通过在热轧后采用了240℃/s快速冷却方式，达到细晶强化效果，从而降低固溶强化元素锰的加入量，实现降低成本的效果。
附图说明
图1为本发明钢板镀层的截面形貌图。
具体实施方式
下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化学成分取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表；
表3为本发明各实施例及对比例的拉伸性能和镀层质量情况列表。
本发明各实施案例均按照以下步骤进行生产：
1）对热轧后的钢板在冷却速度240℃/s下冷却至610℃，随后冷轧；
2）进行连续热镀锌，并控制锌锅温度控制在460±3℃，带钢入锌锅温度控制在460-485℃；控制锌液中铝重量百分比含量在0.083~0.094%；
3）镀锌结束后，在采取保温措施下将钢板送至锌-铁扩散处理加热炉常规加热，在不超过3s的条件下加热至515℃；保温温度控制在475~495℃；
4）自然冷却至室温并待用。
表1 本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表（wt.%）
表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表
表3 本发明各实施例及对比例的拉伸性能和镀层质量情况列表
表1中数据显示，本发明的锰含量低于对比例，其原因就是本发明在热轧后采用了快速冷却方式，以达到细晶强化效果，从而降低固溶强化元素锰的加入量。
从表3可以看出，所实施案例的钢板厚度在0.7~1.2mm，相应的力学性能优异，屈服强度、抗拉强度与延伸率均满足设计要求，其中，屈服强度分布在195-215（MPa），波动范围小于对比样的193-219（MPa）；相应的60°V弯测试抗粉化性能均在1级，明显优于对比样的2级，其原因在于本发明的镀层铁含量与设计标准10%基本相当，明显高于对比样，从而保证产品在成形过程中未出现粉化与脱落现象。尤其是采用热轧超快冷的细晶细化技术取代锰固溶强化，材料的屈服强度波动范围更小，材料性能更稳定。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。