一种高屈服强度高延伸率的冷轧热镀锌钢的制备方法

本发明属于金属轧制，具体涉及一种高屈服强度高延伸率的冷轧热镀锌钢的制备方法。

背景技术：

1、在汽车领域，人们越来越注重汽车的环保及安全，为减少二氧化碳排放和降低燃油消耗，汽车减重成为关键手段之一。在保证安全性的前提下，采用高强度钢，特别是采用先进高强钢是目前车身轻量化最经济有效的方法，因此，先进高强钢的研发已成为学者们及各大汽车公司研究的热点及难点。淬火配分钢(q&p钢)作为先进高强钢的代表之一，因其优异的高强度-塑性备受瞩目，其应用在汽车上有利于提高汽车安全性。目前q&p钢被汽车企业广泛应用加工汽车a柱铰链板、前后防撞梁等对钢材强度要求极高的部件。另外，q&p钢能够减薄零件厚度，减少燃油损耗，有效实现节能减耗，符合国家倡导的节能环保用钢发展方向。

2、q&p钢工艺首先将钢加热到完全或部分奥氏体化，然后淬火到ms点与mf点之间(生成部分马氏体，记为初始马氏体)，再在淬火温度或高于淬火温度的条件下进行配分(初始马氏体中的碳配分到未转变的奥氏体中)，最后进行淬火。由于在配分过程中，初始马氏体中的碳会配分到未转变的奥氏体中，这样其未转变的奥氏体会更加稳定，部分可以保留到室温，记为残余奥氏体，在服役过程中残余奥氏体通过相变诱发塑性(trip效应)提高塑性。

3、实验室条件下热镀锌q&p钢工艺是根据q&p的成分，通过热力学理论模型(cce模型)计算出最佳淬火温度，最佳淬火温度一般为200℃左右。热镀锌q&p钢工艺中淬火温度是关键，它决定了初始马氏体的含量，碳的配分，残余奥氏体的稳定性，终态组织中各相含量及其终态力学性能。然而传统的连退生产线(工业生产)在设计时没有考虑独特的淬火及配分工艺。传统的连退线设计有以下缺点：(1)高频感应加热器逆向加热能力有限(极限加热能力为150℃左右)，而热镀锌q&p钢生产过程中需要满足热镀锌460℃的温度条件，从而导致热镀锌q&p钢具有较高淬火温度(淬火温度为300℃-350℃)，在较高的淬火温度条件下，导致终态组织中初始马氏体含量较少；(2)配分(在460℃保温)时间短(保温时间20s-90s)，从而导致未转变的奥氏体中的碳含量少，进而导致终态组织中贝氏体含量较少。终态组织中初始马氏体及贝氏体含量较低，从而导致终态组织中二次马氏体含量较高及获得的残余奥氏体不稳定，进而导致冷轧热镀锌q&p980钢具有较低屈服强度-低延伸率。

4、目前国内生产q&p980钢一类是裸板冷轧q&p980钢(冷轧：cr)，裸板冷轧q&p980钢容易被腐蚀及氧化；另一类是冷轧热镀锌q&p980钢，冷轧热镀锌q&p980钢表面镀铝硅涂层或纳米锌涂层来解决表面易氧化及腐蚀的问题，但是目前市面冷轧热镀锌q&p980钢产品有以下缺点：(1)低屈服强度-高延伸率q&p980产品，牌号为cr550/980qp，其屈服强度为550mpa-750mpa，延伸率a50≧18.0％，抗拉强度≧980mpa；(2)高屈服强度-低延伸率q&p980产品，牌号为cr650/980qp，屈服强度为650mpa-850mpa，延伸率a50≧15.0％，抗拉强度≧980mpa。因此在市面上，热镀锌q&p980的产品很难兼得高屈服强度及高延伸率，即屈服强度650mpa-850mpa，延伸率a50≧18.0％。而在汽车制造业，对于一种具有优异成形性且在服役过程中具有较高抵抗变形能力的先进高强钢的需求变得越来越强烈，因此生产出一种高屈服强度-高延伸率冷轧热镀锌q&p980钢产品是研究的热点。

技术实现思路

1、针对高淬火温度条件下冷轧热镀锌q&p980钢低屈服强度-低延伸率的问题，本发明提供一种高屈服强度高延伸率的冷轧热镀锌钢的制备方法。

2、一种高屈服强度高延伸率的冷轧热镀锌钢的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤1：将锻造坯在加热炉内加热并保温，然后除去氧化铁皮，再进行热轧，热轧后获得热轧板；

4、步骤2：热轧结束后对热轧板进行第一次炉冷，降温后，再进行第二次炉冷至室温，获得热轧钢板；

5、步骤3：将炉冷后的热轧钢板放进气氛炉进行加热，模拟工业罩退处理；

6、步骤4：将热轧钢板进行6-8个道次的冷轧，冷轧获得冷轧板；

7、步骤5：连退：将冷轧板放入气氛炉中加热，并保温一定时间，然后将其放到盐浴炉中模拟工业淬火，并保温一定时间，再放入盐浴炉中模拟工业热镀锌，并保温一定时间，最后水冷到室温。

8、所述钢成分按质量百分比为：c：0.15％-0.30％，mn：1.00％-2.50％，si：1.00％-2.00％，al：0.01％-0.10％，ti：0.01％-0.03％，cr：0.01％-0.30％，其余含量为fe。

9、所述冷轧热镀锌钢，c是稳定奥氏体的元素。

10、所述步骤1中，将锻造坯在加热炉内加热至1150℃-1200℃并保温1h-2h，热轧开轧温度为1100℃-1200℃，热轧道次为6-8道次，终轧温度为880℃-950℃，热轧板厚度为1.5mm-2.6mm。

11、所述步骤2中，第一次炉冷速率为5℃/s-30℃/s，降温至500℃-700℃；第二次炉冷速率为20℃/s，炉冷至室温。

12、所述步骤2中，热轧钢板的显微组织为铁素体和片层状的珠光体。

13、所述步骤3中，罩退的温度范围为：500℃-700℃，罩退时间为3h-10h，随后空冷至室温。

14、所述步骤4中，冷轧板的厚度为0.8mm-1.6mm。

15、所述步骤5中，加热到840℃-860℃，加热后保温时间为66s-110s。

16、所述步骤5中，淬火温度为300℃-350℃，冷却速率为30℃/s-50℃/s，淬火后保温时间为32s-52s。

17、所述步骤5中，热镀锌温度为460℃，热镀锌后保温时间为27s-34s。

18、所述步骤5中，在实际工业生产中，具体各阶段的保温时间是通过连退线带速确定的，一般工业生产的带速为60m/min-100m/min。

19、本发明原理：

20、c含量过高会恶化焊接性能，因此冷轧热镀锌q&p980钢中c含量为0.15％-0.30％；添加mn可以降低ms点，提高奥氏体的稳定性，但是mn含量较高时，容易造成成分偏析，因此冷轧热镀锌q&p980钢中mn含量为1.00％-2.50％；si为非碳化物形成元素，能够强烈抑制fe3c的形成，但较高的si含量会恶化钢的热轧性能和表面镀覆性能，产生较多的表面缺陷等，因此si含量为1.00％-2.00％；al主要用来脱氧，因此添加质量分数为0.01％-0.10％的铝用来脱出钢液中的氧化物；ti在钢中的主要作用是细晶强化和析出强化，采用ti的质量百分比为0.01％-0.03％；cr在钢中的主要作用析出强化，采用cr的质量百分比为0.01％-0.30％。

21、本发明一种高屈服强度高延伸率的冷轧热镀锌钢的制备方法，相较于现有技术，具有以下有益效果：

22、在高淬火温度条件下(淬火温度区间：300℃-350℃)，通过罩退工艺调控初始组织中渗碳体的形状(球化及粗化)，进而在显著提高终态组织中贝氏体含量的同时减少二次马氏体含量，冷轧热镀锌q&p980钢终态组织中贝氏体含量从18.0％提升到30.0％-45.0％，二次马氏体含量从30.0％降低到10.0％-20.0％。

23、通过罩退工艺解决了高淬火温度和短配分时间条件下热镀锌q&p980钢低屈服强度-低延伸率的问题，屈服强度从未罩退的458mpa提高到650mpa-850mpa，延伸率a50从未罩退的18.2％提升到20.0％-22.0％，且抗拉强度为980mpa-1080mpa，其力学性能兼容了国标牌号cr550/980qp与cr650/980qp产品的力学性能。

24、本发明制备方法对连退生产线设备要求低，退火温度≦860℃，为840℃-860℃；淬火温度≧300℃，为300℃-350℃。