具有优异的涂镀性和超高强度的高锰热镀锌钢板的制造方法及用该方法制造的高锰热镀...的制作方法_2

文档序号:8547656阅读:来源:国知局
产生薄膜形状的Si氧化物和Mn 氧化物,在进行热涂镀过程中,由于润湿性下降而产生未涂镀和涂镀剥离的现象,因此不优 选。但是,当Si添加量为3%以上时,高锰钢的延性急剧下降,因此将Si添加量的上限限制 在3%以下。并且,当Si添加量低于0. 1 %时,强度提高效果不明显,因此将Si添加量的下 限限制在0. 1 %以上。
[0031]Al:0.01 ~8%
[0032] 铝(A1)通常作为脱氧剂来添加,在本发明的高锰钢中,添加A1是为防止延迟断 裂(delayedfracture)。A1是稳定铁素体相的成分,而且在钢的滑动面上增加堆垛层错 能(stackingfaultenergy),抑制e(艾普西隆)-马氏体相的生成,从而提高延展性,提 高耐延迟断裂性能。不仅如此,即使Mn的添加量低的情况下,A1也能够抑制e(艾普西 隆)_马氏体相的产生,因此起到使Mn的添加量最少的作用。为在高锰钢中发挥这样的效 果,A1优选添加1 %以上。然而,当A1添加量超过8%时,抑制双晶的产生,从而降低延展 性,不仅在连续铸造时使铸造性能变差,而且由于A1是易氧化的元素,因此在热涂镀之前 进行的退火过程中发生表面氧化,妨碍与热锌之间的润湿性,因此将A1添加量的上限限制 在8%以下。
[0033] Cr:0.1~2%
[0034] 同Si-样,所述铬(Cr)在大气中形成钝化膜,具有防腐蚀的效果,在进行高温热 轧时,防止钢中的碳发生脱碳,并且在钢板的表面抑制a'-马氏体相的生成,从而提高钢 的成型性。因此,所述Cr优选添加0.1 %以上。但是,当作为铁素体稳定化的元素的Cr的 添加量超过2%时,反而会促进a 马氏体相的生成,从而降低钢的延展性。并且,从涂镀 的方面来说,添加Cr会在表面下方产生Cr氧化物,防止涂镀性差的Mn、Si及A1的表面凝 聚和氧化,从而能够改善涂镀性,但是当Cr添加量过高时,形成以Cr氧化物为主体的较厚 的复合氧化物,妨碍与热锌之间的润湿性,产生未涂镀或者涂镀剥离的现象,因此将Cr添 加量的上限限制在2%。
[0035] Ti:0. 01~0. 2%
[0036] 所述钛(Ti)固溶于柱状晶界,提高A1凝聚的低熔点化合物的熔化温度,在1300°C 以下阻止液态膜的形成,并且与氮的亲和力高,用作导致柱状晶界脆化的粗大的氮化铝 (A1N)析出核,从而强化柱状晶界。然而,当Ti的添加量低于0. 01 %时没有效果,超过0. 2 % 时过量的Ti偏析在晶界,导致产生晶界脆化,因此所述Ti的含量优选为0. 01~0. 2%。
[0037]B:0? 0005~0? 01%
[0038] 所述硼(B)在1000°C以上固溶于柱状晶界,抑制空孔的产生和移动,从而强化柱 状晶界。然而,当所述硼的添加量低于0. 0005%时没有效果,超过0. 01%时,会产生大量的 碳化物和氮化物,其用作氮化铝析出核,助长粗大的氮化铝的析出,从而使晶界脆化。并且, 从涂镀性方面来说,当硼的添加量为〇. 01%以上时,在涂镀之前进行的退火工序中,因晶界 凝聚和氧化而形成硼氧化物,从而产生未涂镀的现象,因此将硼的添加量限制在〇. 0005~ 0? 01%〇
[0039] Ni:0. 01~2%
[0040] 所述镍(Ni),其材质为提高奥氏体相的稳定度,从而抑制破坏成型性的a马 氏体相的生成。因此,在常温下也具有奥氏体相的高锰钢中,促进双晶的形成,加工时起到 提高强度和延展性的作用。并且,从涂镀性方面来说,由于Ni是稀有元素,因此在高温下Ni 自身不会发生氧化,而是析出在表面上,从而抑制基础铁中的Al、Mn、Si等易氧化的元素的 表面扩散,因此不仅减小表面氧化物的厚度,而且带来组分的变化,从而表现与热锌之间的 优异的润湿性。为实现这样的效果,Ni添加量至少为0. 01 %以上,但是当Ni的添加量增加 时,沿着晶界发生急剧的内部氧化,由此进行热轧时有可能产生断裂,而且成本也上升,因 此将Ni添加量的上限限制在2%。
[0041] Sn:0.06~0.2%
[0042] 所述锡(Sn)是稀有元素,在高温下Sn自身不会形成氧化膜,因此在热涂镀之前进 行退化处理时,析出在材料表面,从而抑制Al、Si、Mn等亲氧化性元素扩散至表面而形成氧 化物,具有改善涂镀性的效果。然而,当Sn的添加量为0. 06%以下时,效果不明显,随着添 加量的增加,虽然能够抑制选择氧化物的形成,但是当添加量为0.2%以上时,产生赤热脆 性,妨碍热轧加工性,因此将Sn的添加量的上限限制在0. 2 %以下。
[0043] 准备具有如上所述的合金成分和组分范围的热轧钢板,然后通过对所述热轧钢板 进行冷轧来得到冷轧钢板。在将所述热轧钢板进行冷轧之前,为去除所述热轧钢板表面的 杂质或氧化铁皮等,优选进行进一步的酸洗工序。进行所述冷轧时,压下率的范围优选为 30~60%。根据本发明的发明人的研宄结果,发现在不同的压下率下对含有大量的锰以 及铝和硅的高锰钢热轧钢板进行冷轧时,材料随冷轧压下率发生变化。然而,本发明的高 锰钢加工硬化率大,因此可适用的冷轧压下率的上限约为60%左右,而且此时的总延伸率 为7%以上,因此在没有进一步的合金元素的热处理的情况下,能够确保滚压成型加工所需 的材质。另一方面,在本发明中,为满足在汽车构件滚压成型加工所需的1200MPa以上的抗 张强度和7%以上的延伸率,至少具有30%以上的压下率。因此,进行所述冷轧时,压下率 的范围优选为30~60%。为确保更加优异的加工性,所述压下率的范围更加优选为30~ 45 %,再更加优选为30~37 %。
[0044] 之后,将通过所述冷轧后得到的冷轧钢板,在-30~-80°C的露点温度为,450~ 650°C的温度条件下进行加热。进行所述加热时,如果露点温度超过_30°C,实际会形成氧化 性氛围,从而形成内部氧化物的同时形成厚的表面氧化物,因此产生未涂镀和涂镀剥离的 现象。相反,如果露点温度为_30°C以下,会形成还原氛围,从而防止Mn、Al、Si等合金元素 的表面扩散和氧化。尤其是,当高锰钢的露点温度越低时,越能够防止Mn的表面凝聚,因此 露点温度越低越好,但是为了将露点温度保持在低于_80°C的温度,需要去除气体的氧气和 水分,这需要很多净化装置,因此不优选。因此,露点温度的范围优选为-30~_80°C。
[0045]另一方面,将高强度高锰钢用作涂镀材料进行热镀锌时,在一般的涂镀条件下,在 涂镀之前需进行750°C以上的高温退火处理,由此因Mn、Al、Si等合金元素的表面凝聚和氧 化,形成厚的表面氧化物,从而在进行涂镀时与热锌之间的润湿性下降,导致产生未涂镀和 涂镀剥离的现象。然而,根据本发明的发明人的研宄发现,将超高强度高锰钢,如一般的退 火工序一样,在高温下进行热处理时,反而会产生未涂镀和涂镀剥离的现象,而在低温下进 行加热时能够解决上述的未涂镀和涂镀剥离的问题。更为具体地,当加热温度超过650°C 时,合金元素的表面凝聚增加,在表面上形成薄膜形状的厚的氧化膜,从而产生未涂镀和涂 镀剥离的现象,而且抗张强度和屈服强度也降至很低,失去超高强度钢的材质特性,相反, 在650°C以下的温度下进行热处理时,易氧化的合金元素的表面凝聚减少,表面氧化物的形 状为不连续的粒子状,而且厚度也薄,10Um以下,因此在进行涂镀时不会产生未涂镀和涂 镀剥离的现象,能够确保1200MPa的抗张强度和7%以上的延伸率,从而具有优异的材质特 性。如上所述,本发明的加热温度的范围低于一般的退火温度,而且温度越低时效果越好。 只是,当加热温度低于450°C时,表面氧化物非常薄,且呈粒子形状,因此可预想到其具有优 异的涂镀性,但是由于钢板的温度(钢板引入温度)低于涂镀液的温度,因此与热锌之间的 润湿性和反应下降,从而具有产生未涂镀或者因表面抑制层(inhibitionlayer)的形成很 微弱而产生涂镀剥离的缺点。因此,加热温度的范围优选为450~650°C。为提高钢板的强 度和涂镀性,所述加热温度的范围更加优选为450~600°C,再更加优选为450~550°C。
[0046] 之后,将所述加热的钢板冷却至450~500°C或保持所述温度。所述冷却或保持 工序是用于提高所述钢板的涂镀润湿性的工序,在引入涂镀液之前如果钢板的温度低于 450°C,则由于钢板温度低于涂镀液而与热锌之间的润湿性和反应下降,有可能产生未涂 镀,或者因表面抑制层(inhibitionlayer)的形成微弱而有可能产生涂镀剥离。相反,如 果钢板的温度超过500°C,则从基础铁熔析余量的Fe,与涂镀液的Zn或A1产生反应,从而 产生Fe_Zn底澄(bottom
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